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A Study on the Thrust force and Normal force Characteristics of Linear Stepping Motor by 2D Finite Element Analysis

2차원 유한요소해석에 의한 선형 스텝핑 전동기의 추력 및 수직력 특성에 관한 연구

  • 원규식 (대구기능대학 전기계측제어과) ;
  • 노채균 (영남대 공대 전자·정보공학부) ;
  • 김동희 (영남대 공대 전자·정보공학부) ;
  • 이상호 (삼석대 제2공학부 소방방재학부) ;
  • 오홍석 ((주)이맥스하이테크)
  • Published : 2003.09.01

Abstract

In the recently, the necessity of the hybrid type linear stepping motor(HLSM) of linear motion digital actuator has been increased in the various fields of the automatic control system. The HLSM is directly performed without any converting mechanism. Therefore, the HLSM is better advantaged in the efficiency and economical view than a rotary stepping motor. In this paper, we have designed an optimum tooth shape by the 2D finite element method(FEM) to develop the HLSM with longitudinal flux machine(LFM) type, and calculated the thrust force and normal force. And we have manufactured the prototype of it, and have experimented the thrust force characteristics of it.

최근 자동제어 시스템의 다양한 분야에서 선형운동용 디지털 액튜에이터인 하이브리드형 선형 스텝핑 전동기(HLSM)의 필요성이 증대되고 있다. HLSM은 기계적인 운동변환기구가 필요하지 않는 직접 구동방식이기 때문에 효율과 경제적인 측면에서 회전형 스텝핑 전동기에 비해 매우 유리한 장점이 있다. 본 논문에서는 현재 가장 많이 연구되고 있는 자속종방향(LFM)형 HLSM의 개발을 위하여 2차원 유한요소법(FEM)으로 최적의 치 형상을 설계하고 추력과 수직력을 계산하였다. 그리고 직접 LFM형 HLSM의 시작기를 제작하고, LFM형 HLSM의 추력 특성을 실험하였다.

Keywords

References

  1. Z. X. Fu, S. A. Nasar, "Analysis of a Hybrid Stepper Motor", IMCSD. Proc., pp. 234-240, 1992.
  2. Kenjo T., Sugawara A., "Stepping motor and their microprocessor controls", Oxford University Press, pp. 49-58, 1994.
  3. Ding Zhi-Gang, "A Novel Electromagnetic Spiral Linear Step Motor", IEEE Trans. on IAS, vol. 1, pp. 329-336, 1994. https://doi.org/10.1109/IAS.1994.377487
  4. J. P. Pawletko, H. D. Chai, "Linear Step Motors", IMCSD. Proc., pp. V-1-V-11, 1973.
  5. S. A. Nasar, "Linear Electric Motors", IMCSD. Proc., pp. 1-6, 1987.
  6. T. Yokozuka, E. Baba, "Force-displacement characteristics of linear stepping motors", IEE proceeding-B, Vol. 139, No.1, pp. 37-43, 1992.
  7. Walter E. Hinds, Bernable Nocito, "The Sawyer Linear Motor", IMCSD, pp. W-1-W-10, 1973.
  8. Hong-Seok Oh, Dong-Hee Kim, Sang-Ho Lee, "New Micro-stepping Drive of 2-Phase Linear Stepping Motor", PEMC'98, Vol 1, pp.3-189-3-192, 1998.
  9. M. Karita, H. Nakagawa, M. Maeda, H. Yamada, K. Kawakatsu, "Development of Double Sided Linear Pulse Motor", IEEE Trans. on MAG., Vol. 25, No. 5, pp. 3257-3259, 1989. https://doi.org/10.1109/20.42270
  10. Y. Takeda, S. Morimoto, K. Taniguchi, H. Takechi, "Optimum Tooth Design for Linear Pulse Motor", Conference Record of the IEEE IAS Annual Meeting, pp. 272-277, 1989. https://doi.org/10.1109/IAS.1989.96663