• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.237-246
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• 2019

전기기계식 제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake)는 자동차 및 철도차량의 차세대 제동장치로서 현재 연구가 활발히 진행되고 있다. 현재의 고속열차용 제동장치는 공압 실린더를 이용하여 제동 압부력을 발생시키나 전기기계식 제동장치 (EMB)에서는 전기 모터 및 기어와의 조합을 통하여 압부력을 발생시킨다. 본 연구에서는 고압부력 발생이 가능한 EMB 구동 메커니즘을 제안하고, 해당 메커니즘을 만드는 기구장치 중 핵심부품인 기어 및 샤프트 부품들에 대한 구조 및 진동해석을 수행하였다. 한편 모델에 대한 동적 진동해석 결과 압부력이 가해진 상태에서 외부가진이 주어졌을 때 부재의 최대 응력이 항복강도 이내임이 확인되었다. 또한, 구조해석 결과 모터샤프트의 축 직경을 최대한 크게하는 설계가 강도 상 유리함을 확인하였으며, 기어와 편심샤프트를 고정하는 볼트에서 큰 전단응력이 발생할 수 있음을 확인하였다. 한편 해석모델의 메커니즘을 재현할 수 있는 시험장치를 제작하여 가장 취약한 부위인 고정 볼트부의 변형률을 구동 토크가 가해진 상태에서 측정하였다. 변형률 측정결과는 해석결과와 오차가 10% 이내로서, 해석모델의 정확도를 검증할 수 있었다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권2호
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• pp.267-275
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• 2012

본 논문은 정상풍속과 돌발풍속을 수학적으로 모델링하고 풍향에 따라 전달되는 메인축에서의 전달모멘트를 조사하여 기어박스에 전달되는 풍하중의 특성을 파악하였다. 정상풍속은 지상에서 고도가 높아짐에 따라 속도가 증가하게 설정을 하였다. 풍하중에 의해서 메인축으로 전달되는 모멘트의 평균값과 하모닉값을 풍향 입사각을 $-45^{\circ}{\sim}45^{\circ}$로 변화를 주며 특성을 파악하였다. 또한 기어 트레인의 미스 얼라인먼트를 유발시키는 굽힘 모멘트의 특성을 파악하였다. 정상풍속모델에서는 블레이드의 3배수 주파수(3X)로 하는 토크의 가진이 생기며, 바람의 방향이 $+22.5^{\circ}$일 때 수평방향의 굽힘 모멘트가 주축으로 들어가는 토크의 50%수준으로 발생하는데 이는 수평방향으로의 탄성 축 휘임을 유발하여 치가 모서리에서 물림이 발생하게 하는 원인을 제공함을 알 수 있었다. 돌발풍속의 경우, 3X, 6X, 9X를 가진 주파수로 하는 토크의 가진이 바람의 방향이 +방향으로 커질수록 하모닉항의 상대 비율이 증가하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권1호
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• pp.26-31
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• 2013

감속구동장치는 모터에 회전력을 차륜에 전달하는 중요한 장치로써 가장 큰 고장원인 중 하나는 기어의 접촉 피로손상에 의한 것이다. 이로 인해 주행 시 심각한 영향을 미칠 수 있기 때문에 주행안전성 확보를 위한 이상진단 모니터링시스템 기술이 요구되고 있으며, 이상진단을 위한 모니터링 시스템 개발을 위해 고장이 없는 감속구동장치의 기초 데이터 분석이 중요하다. 기어의 주요 이상진단방법 중 고장원인파악 및 조기진단에 주로 사용되는 진동신호분석법을 적용하여, 본 논문에서는 고장이 없는 고속철도차량(KTX, KTX II) 감속구동장치를 대상으로 실물시험과 실차시험을 수행함으로써 고장이 없는 감속구동장치의 이상진단에 필요한 진동특성분석을 실시하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권3호
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• pp.262-268
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• 2014

본 연구는 2MW급 풍력 발전기용 고속커플링의 요구조건인 유연성과 절연성 및 과부하시 기능부품의 파손을 방지하기 위한 동력 차단기능을 만족하기 위한 구조설계와 검증에 관한 것이다. 커플링의 유연성과 절연기능은 강도와 유연성 및 절연성을 동시에 가지는 유리섬유강화플라스틱을 이용하여 설계하였으며 유한요소해석을 통하여 원소재 두께를 최적화하였다. 또한 이상 토크 발생시 동력전달을 차단하기 위한 토크리미터를 마찰차 형식으로 설계하였다. 시제품의 성능평가를 통하여 설계변수의 타당성을 검증하였다.

• 전기학회논문지P
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• 제65권4호
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• pp.273-279
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• 2016

In this paper, a high-performance control of the induction motor for electric car was implemented to escape dependence of the rare earth magnet. Proposed high-efficiency control algorithm is a Direct Rotor Field-Oriented Control method that is insensitive to the fluctuation of motor parameters. In the DRFOC method, we need to compensate fluctuation of stator transient inductance and magnetizing inductance caused by the magnetic saturation of induction motor in high-speed area. This paper proposes Back-EMF Observer based on stator current estimator of Luenberger style. Motor control system applied the Voltage Feedback Flux Weakening Control method for high-speed operation. The proposed algorithm was verified through tests by the power train of Extended Range Electric Vehicle consists of induction motor and differential gear.

• 소음진동
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• 제5권4호
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• pp.565-575
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• 1995

Gearboxes are often used in the petrochemical and electrical power plants to transmit mechanical power between two branches of a machinery train rotating at different speeds. When the gearboxes are connected with rotors supported by journal bearings, bearing loads vary in magnitude and direction with rotor speed and torque transmitted by the gearboxes. In this study, dynamic characteristics of the system which consists of gearboxes and a rotor supported by journal bearings are investigated analytically and experimentally by employing the polynomial transfer matrix method and modal analysis under different speeds and torque levels. Journal bearing loads due to the transmitted torque are claculated analytically and the stiffness and damping coefficient of the journal bearings are obtained using finite element method. Comparison of the analytical and experimental results shows that the cross coupled stiffness coefficients increase with increasing rotor speed, while the cross coupled damping coefficients decrease. This generates the oil whirl instability in the journal bearings. As the transmitted torque level goes up, the stiffness coefficients of the journal bearing and the first horizontal natural frequency increase. High levels of the transmitted torque produce high bearing stiffness since the contact loads of the mating gear teeth increase. The logarithmic decrement, which is a stability indicator, is shown to decrease with increasing speed and decreasing torque. Thus, at the low torque level, the system become unstable even at the low shaft speed.

• Journal of Computing Science and Engineering
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• 제9권2호
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• pp.98-107
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• 2015

Hierarchical constraints and constraint satisfaction were analyzed in order to solve the problem of conflict detection in collaborative design. The constraints were divided into two sets: one set consisted of known constraints and the other of unknown constraints. The constraints of the two sets were detected with corresponding methods. The set of the known constraints was detected using an interval propagation algorithm, a back propagation (BP) neural network was proposed to detect the set with the unknown constraints. An immune algorithm (IA) was utilized to optimize the weights and the thresholds of the BP neural network, and the steps were designed for the optimization process. The results of the simulation indicated that the BP neural network that was optimized by IA has a better performance in terms of convergent speed and global searching ability than a genetic algorithm. The constraints were described using the eXtensible Markup Language (XML) for computers to be able to automatically recognize and establish the constraint network. The implementation of the conflict detection system was designed based on constraint satisfaction. A wind planetary gear train is taken as an example of collaborative design with a conflict detection system.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제21권10호
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• pp.951-959
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• 2011

In this study, an OTM(on-the-move) antenna which is mounted on ground vehicles and is used for mobile communication between vehicle and satellite while moving was addressed. Since LOS(line-of-sight) of antenna should direct satellite consistently while vehicle moving to guarantee high satellite communication quality, active antenna LOS stabilization is a core technology for OTM antenna. Stabilization of a satellite tracking antenna which consists of 2-DOF gimbals, an elevation gimbal over an azimuth gimbal, was considered in this study. In consideration of driving mechanism which consists of gear train and flexible driving shafts, a two-mass-system dynamic model coupled with vehicle motion was presented. An internal PI-control loop + outer PI-control loop structure has been suggested in order to damp the torsional vibration and stabilize control system. The classical pole-placement method was applied to design control gains. In addition, a vehicle motion compensation control beside of the feedback control loop has been suggested to improve LOS stabilization performances. The feasibility of the proposed control design was verified along with some experimental results.

• 전력전자학회논문지
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• 제15권6호
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• pp.487-497
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• 2010

본 논문에서는 직렬형 하이브리드 자동차의 운전특성을 분석하기 위한 PSIM 시뮬레이터의 개발에 대하여 기술한다. 직렬형 하이브리드 자동차는 엔진이 전동기와 전기적으로 결합되어 있으며 전동기의 출력에 의해서만 구동된다. 엔진/발전기, 전동기, 기어와 같은 파워트레인 각 구성요소들의 정격은 에너지 개념을 이용한 시스템과 Electrical Peaking Hybrid (ELPH)를 이용하여 모델링할 수 있는데, 설계된 하이브리드 자동차를 개발된 PSIM 시뮬레이터를 이용하여 특정 운전주기 하에서 평가하고 분석하였다. 기계적 제동이 사용되는 경우와 회생제동이 사용되는 경우 각각에 대하여 전동기의 평균 입력을 비교하였으며 시뮬레이션 결과를 바탕으로 직렬형 하이브리드 자동차의 연비를 분석하였다.

• 로봇학회논문지
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• 제1권1호
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• pp.81-88
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• 2006

Control of a robot manipulator in contact with the environment is usually conducted by the direct feedback control using a force-torque sensor or the indirect impedance control. In these methods, however, the control algorithms become complicated and the performance of position and force control cannot be improved because of the mechanical properties of the passive components. To cope with such problems, redundant actuation has been used to enhance the performance of position control and force control. In this research, a Double Actuator Unit (DAU) is proposed, with which the force control algorithm can be simplified and can make the robot ensure the safety during the external collision. The DAU is composed of two actuators; one controls the position and the other modulates the joint stiffness. Using this unit, it is possible to independently control the position and stiffness. The DAU based on the planetary gears is investigated in this paper. Performance using the DAU is also verified by various experiments. It is shown that the manipulator using this mechanism provides better safety during the impact with the environment by reducing the joint stiffness appropriately on detecting the collision of a manipulator.