목적: 기존의 역수신코일(inside-out receiver coil)로 관벽의 MR 영상을 얻을 때 영상영역이 좁고 수신감도가 불균일한 단점을 보완하면서 신호대 잡음비(S/N ratio)도 높일 수 있는 회전자계역수 신코일(quadratic inside-out receiver coil)의 개발을 목적으로 한다. 대상 및 방법: 8극형코일, 선형자계수신코일, 회전자계수신코일에 대하여 컴퓨터 모의실험으로 영상영역 및 감도의 균일성을 비교하였다. 회전자계수신코일은 안장 모양을 한 두 개의 선형자계코일이 서로 간섭이 일어나지 않도록 수직 방향으로 배열된 구조를 갖도록 하였다. 지름 3 cm 크기로 각 코일을 제작하였으며 지름 20 cm의 원통 중앙에 내경 4 cm의 관이 있는 팬텀을 만들어 MnC1$_2$를 섞은 물을 채운 다음 1.5T 초전도 MRI 장치와 0.3T 영구자석 MRI 장치에서 팬텀의 관벽 영상을 얻었다. 본 실험을 시행한 1.5T 장치의 구조 때문에 회전자계코일의 두 안장코일을 결합하는 회로를 제작하여 사용하였고 0.3T에서는 장치에 내장된 결합회로를 사용하였다. 또한 포르말린 용액에 보관된 소의 대장 조직 단면 영상을 FOV 10-12 cm로 얻어 회전자 계안장코일의 성능을 평가하였다.
본 연구에서는 회전자계역수신코일(quadrature typed inside-out receiver coil)을 제작하고 이를 이용하여 코일 바깥 영역인 팬텀 관벽에 대한 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, 이하 MRI라 함)을 얻었다. 자기공명영상법에 있어서 역 솔레노이드코일이나 8극 코일과 같은 기존의 역수신코일(inside-out receiver coil)은 영상영역(Imaging region)이 좁을 뿐만 아니라 영상영역 내의 영상신호가 불균일 (inhomogeneous)하다는 단점들이 있었다. 본 연구에서는 이들을 보완하면서 신호대잡음비(S/N ratio)도 이론적으로 약 1.4배 높일 수 있는 회전자계역수신코일(quadratic inside-out receiver coil)을 제안하여 관벽의 영상을 얻을 수 있는 코일을 개발하였다. 코일은 두 개의 안장코일 (saddle coil)을 서로 수직 방향으로 배치하여 서로 간섭을 일으키지 않으면서 최대의 신호를 수신할 수 있게 하였다. 코일에 대한 컴퓨터 모의실험(simulation)을 8극코일. 단일안장코일과 회전자계코일에 대해서 수행하였고 이들 각각 코일을 제작하여 팬텀 관벽의 영상 실험을 1.5T와 0.3T MRI 장치에서 수행하였다. 회전자계역수신코일의 성능은 단일안장코일과 8극코일보다 감도의 균일도가 우수하였고 신호대 잡음비도 단일안장코일에 비하여 약 36% 높게 측정되어 이론적인 41%와 근사한 결과를 얻었다
자기 베어링을 구동하는 코일은 회전축의 위치 정보를 가지고 있다. 따라서 코일의 인덕턴스를 알 수 있으면 위치 센서를 쓰지 않고도 회전축의 위치를 알아낼 수 있다. 본 논문에서는 코일에 고주파 신호를 주입하여 인덕턴스를 알아내고, 이를 통해 회전축의 위치를 추정하는 방법을 제안하고, 그를 이용하여 자기 베어링의 센서리스 제어를 수행한다.
본 논문에서는 스위치드 릴럭턴스 모터의 새로운 회전자 위치 검출법을 제안한다. 기존의 위치센서의 약점을 보완하기 위해 위치 검출 방법의 저 비용과 강인성에 관심을 갖고, 시변 쇄교자속에 의해 토로이달 SRM의 내부에 장착된 서치 코일에 유기되는 전압 파형을 이용하여 위치 검출을 시도하였다. 서치 코일에서 유기되는 전압 파형이 회전자의 위치정보를 포함하고 있으므로, 이를 이용해 회전자의 특정위치를 검출하고 적절한 상을 여자시킴으로써 SRM을 구동할 수 있게 된다. 실험을 통하여 서치코일만을 이용하여 토로이달 SRM을 구동시킨 결과와 엔코더를 사용하여 구동시킨 결과와 비교함으로써 본 논문에서 제시한 방법의 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 서치코일이 장착된 SRM(Switched Reluctance Motor)의 정지시 회전자 위치를 추정하는 방법을 비교하여 제시하였다. 서치코일이 장착된 SRM은 초기에 정지상태이므로 서치코일에서 유기기전력이 발생하지 않는다. 따라서 정지상태에서 회전자의 위치를 검출하기 위한 방법이 필요하게 된다. 본 논문에서는 유클리디안 제곱거리, 퍼지, 신경망 등 세 가지 방법을 이용하여 회전자의 위치 추정을 위한 시뮬레이션을 실행하였고 그 결과를 비교하였다. 또한 시뮬레이션 결과가 우수한 유클리디안 제곱거리를 이용하여 회전자 위치 추정을 위한 실험을 실시하여 본 논문에서 제안한 방법의 타당성을 검증하였다.
3-코일 자기공진방식 무선전력전송 시스템을 등가회로 모델로 해석하여 시스템의 |S21|을 3개 코일의 Q와 송신코일과 중계코일, 중계코일과 수신코일의 커플링 계수 k의 수식으로 표현하였다. 유도된 수식으로부터 중계코일이 송신코일과 수신코일의 중앙에 위치할 때 최대 이득을 얻을 수 있음을 수식으로 제시하고 실험으로 그 결과가 타당함을 보였다. 송신코일과 수신코일의 거리가 30 cm이고 두 코일이 정렬되었으며 중계코일이 두 개의 코일 중앙에 위치하였을 때 9 %의 최대 효율을 얻었다. 송신코일과 수신코일이 비 정렬된 경우는 정렬된 경우에 비하여 효율이 떨어지나, 중계코일을 회전시키면 효율이 크게 증가하는 것을 실험으로 보였다. 전기자동차의 무선충전 시 송신코일과 수신코일이 비 정렬되면 효율이 정렬 시와 비교해 많이 감소할 것으로 예상되며, 이런 경우 중계코일을 사용하고 중계코일을 회전시킴으로써 효율을 높일 수 있을 것으로 보인다.
자기 베어링을 구동하는 코일은 회전축의 위치 정보를 가지고 있다 따라서 코일의 인덕턴스를 알 수 있으면 위치 센서를 쓰지 않고도 회전축의 위치를 알아낼 수 있다. 본 논문에서는 코일에 고주파 신호를 주입하여 인덕턴스를 알아내고, 이를 통해 회전축의 위치를 추정하는 방법을 제안하고. 실험을 통해 이를 검증한다.
본 논문에서는 스위치드 릴럭턴스 모터의 새로운 회전자 위치 검출법을 제안한다. 기존의 위치센서의 약점을 보완하기 위해 위치 검출 방법의 저 비용과 강인성에 초점을 두고, 시변 쇄교자속에 의해 TSRM(Toroidal Switched Reluctance Motor) 돌극의 홈에 장착된 서치코일에 유기되는 전압 파형을 이용하여 위치 검출을 시도하였다. 회전자의 위치정보를 포함하고 있는 서치코일에서 유기되는 전압 파형을 이용해 회전자의 특정위치를 검출하고 적절한 상을 여자시킴으로써 SRM을 구동할 수 있게 된다. 실험을 통하여 서치코일만을 이용하여 토로이달 SRM을 구동시킨 결과와 엔코더를 사용하여 구동시킨 결과와 비교함으로써 본 논문에서 제시한 방법의 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 서치코일을 이용한 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 회전자 위치 검출법을 제안한다. 지금까지 단상 스위치드 릴럭턴스 전동기의 회전자 위치는 홀센서를 이용하거나 포토 인터럽터를 주로 사용하였다. 하지만 이러한 센서는 많은 단점을 가지고 있기 때문에 본 논문에서는 기존의 위치센서의 약점을 보완하기 위해 위치 검출방법의 저 비용과 강인성에 초점을 두고, 단상 스위치드 릴럭턴스 모터의 돌극에 장착된 서치코일에 유기되는 전압 파형을 이용하여 위치 검출을 시도하였다. 회전자의 위치정보를 포함하고 있는 서치코일에서 유기되는 전압 파형을 이용해 회전자의 특정위치를 검출하고 적절한 타이밍에 주권선을 여자시킴으로써 단상 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동할 수 있게 된다. 실험을 통하여 서치코일만을 이용하여 단상 SRM을 구동시킨 결과와 엔코더를 사용하여 구동시킨 결과와 비교함으로써 본 논문에서 제시한 방법의 타당성을 검증하였다.
본 논문에서는 스위치드 릴럭턴스 모터의 새로운 회전자 초기 위치 추정법을 제안한다. 회전자의 위치검출을 하기 위하여 서치 코일을 사용하는 경우 센서비용감소, 부피감소, 강인성 증대, 사용범위의 확대 등 많은 장점이 있다. 그러나 모터의 회전자가 초기에 회전하지 않기 때문에, 서치코일에 유기되는 기전력이 존재하지 않아 회전자의 초기 위치검출에 어려움이 있었다. 본 논문에서는 유클리디안 제곱거리(Squared Euclidean Distance)를 사용하여 초기에 회전자가 정지해 있을 경우에도 회전자의 위치를 정확하게 추정하는 방법을 제시하였다. 이를 위하여 시뮬레이션을 실시하였고 이를 토대로 실험한 결과 정확한 초기 회전자 위치를 추정함으로써 본 논문에서 제시한 방법의 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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