• 대한전기학회논문지:시스템및제어부문D
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• 제49권7호
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• pp.339-345
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• 2000

This paper deals with the displacement estimation of magnetically suspended simple 1 DOF(degree of freedom) system without the displacement sensor. Inherently electro-magnet for control has two natural feedback loops. One is the transfer function which represents the dependance of the amount of the magnetic flux on the gap displace-ments. The other is the transfer function expressing the properties that the back electromotive force is derived from the time derivative of the magnetic flux. Through these two feedback loops, information about the gap length can be represented by the magnetic flux and the coil current. This means that the gap length can be detected from these two states variables of the electromagnet without a displacements sensor(self-sensing). The displacement can be estimated with the magnetic flux subtracted by the coil current. In this paper we use a balance beam in order to deal with the displacement sensorless estimation of the magnetic bearing system. For the stable estimation of the gap displacements by using the method of self-sensing simple PD controller is used. We first show the mathematical model of the balance beam, and then we show the effectiveness of the current and flux feedback for making stable estimation of the gap displacements for the balance beam. Simulation results show the effectiveness of the current and flux feedback for good estimation of the displacement without using displacement sensor.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권2호
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• pp.193-199
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• 2016

가속도를 계측하여 부상력을 제어하는 것은 가장 기본적인 자기부상열차의 부상공극 제어기법이다. 이에 이 연구에서는 가속도 되먹임에 기반한 부상공극제어기법을 자기부상열차에 적용하고, 이를 고려한 자기부상열차-가이드웨이 상호작용계의 동적거동 해석기법을 개발한다. 개발된 해석기법을 사용하여 실제 자기부상열차-가이드웨이 상호작용계의 동적해석을 수행하였다. 해석 결과를 통해 가속도 되먹임에 기반한 부상공극제어기법을 적용하여도 현재까지 제안된 자기부상열차 설계 기준을 충분히 만족함을 확인하였다. 즉, 현재 제안된 자기부상열차 가이드웨이 구조물의 설계 기준을 보완하여 안전하면서도 경제적인 구조물의 건설이 가능해질 것으로 예상된다.

• 전력전자학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.456-463
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• 2015

Nowadays, small quantity batch production, which is so-called a flexible manufacturing system, is a major trend in the modern factory automation industry. The demands for new transportation system are increased gradually, with which multiple passive carriers carrying materials and semi-products are precisely and individually controlled along a single closed rail. Thus, a new type of permanent magnet linear synchronous motor (PMLSM), which consists of state coils on a single rail and PM movers as many as carriers, is proposed in this paper. The rail can be segmented as modules with pairs of coils and a current amplifier, which makes the transportation system simple; therefore, the rail can be easily extended and repaired. A design method of the new PMLSM with a single carrier is proposed, which can be thought as a new version of PMLSM, a coil-segmented coreless PMLSM (CS-CLPMLSM). Experimental setup for it is made, and propulsion results show that with the help of a new effective coil selection and switching algorithms, the conventional current-based vector control is sufficient to fulfill the position and velocity control of the new PMLSM. The proposed PMLSM is expected to fulfill seamless servo-control of multiple carriers also in process line, such as a new generation of flat panel display manufacturing line.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제9권2호
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• pp.514-522
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• 2014

A new type of high precision electromagnetic suspension (EMS) which can support heavy tray along long stroke rail is proposed in this paper. Compared with the conventional EMS, the suggested moving-core typed EMS has the levitation electromagnets (EMs) on the fixed rail. This scheme has high load capability caused by iron-core and enables simple tray structure. Also it does not have precision degradation caused by heat generation from EMs, which is a drawback of conventional EMS. With these merits, the proposed EMS can be an optimal contactless linear bearing in next generation flat panel display (FPD) manufacturing process if the ability of long stroke movement is proved. So a special Section Switching Algorithm (SSA) is derived from the resultant force and moment equations of the levitated tray which enables long stroke movement of the tray. In order to verify the feasibility of the suggested SSA, a simple test-setup of the EMS with 2 Section-changes is made up and servo-controlled in the simulation and experiment. The simulation shows the perfect changeover the EMs, and the experiment shows overall control performance of under ${\pm}40{\mu}m$ gap deviations. These results reveal that the newly suggested contactless linear bearing can simultaneously achieve high load capability and precision gap control as well as long stroke.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1995년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 24 Nov. 1995
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• pp.261-266
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• 1995

본 연구에서는 자기부상시스템에 대해 흡인식 자기부상방식을 채택하고 쇠구슬에 대한 운동을 상하 1자유도로 가정하여 운동방정식을 세운다. 이때 전자석이 자기 부상력은 전자석에 흐르는 전류와 인덕턴스의 함수라 가정하고, 모델의 불확실성은 자기부상계의 운동 방정식으로부터 선형화 할 때 발생하는 오차 및 파라미터 변동으로 생각한다. 또한 모델의 불확실성이 존재하더라도 정상편차 없이 부상하는 서보제어계를 설계한다. 그런데 저자등은 강인성 문제 및 정상편차 없는 것에 역점을 두어 H$_{\infty}$ 제어이론에 기초한 1형 로바스트 서보 제어기를 구하여 자기부상 시스템의 안정화 제어계로써 적용한 적이 있다. 이때 중심해 이외의 해를 이용하여 설계한 서보 제어계는 자기부상계의 과도상태시에 일어나는 오버슈트를 줄일 수 없었다. 따라서 시스템 내부 안정화를 위하여 H$_{\infty}$ 제어이론에 의해 설계된 피드백(feedback) 제어기와 물체가 부상할 때 오버슈트를 줄이고 제어량이 목표치에 잘 추종하기 위해 설계된 피드 포워드(feed forward) 제어기로써 2자유도를 갖는 제어계를 설계한다. 이렇게 설계한 2자유도 제어계를 가지고 모의 응답실험과 본 연구자들이 만든 자기부상 시스템의 실험결과를 비교함으로써 설계된 제어기의 타당성을 조사한다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제12권1호
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• pp.73-81
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• 2002

This paper introduces a four-Pole Lorentz force type self-bearing motor in which a new winding configuration is proposed to enable the sing1e winding to function both as a synchronous PM motor and as a magnetic bearing. The Lorentz force type has some good points such as the linearity of control force, freedom from flux saturation, and high efficiency, unlike conventional self-bearing motors using a reluctance force. And also, compared with the previously proposed eight-pole type, this four-pole self-bearing motor is more profitable for high rotational speed. In this paper, mathematical expressions of torque and radial force in the proposed self-bearing motor are derived to show that they can be separately controlled regardless of rotational speed and time. For verification of the theory, a prototype is made, where a ring-shape outer rotor is actively controlled in two radial directions while the other motions are passively stable supposing the radial stability. Through some experiments. it is shown that the proposed scheme can provide high capability and feasibility for a small high-speed self-bearing motor.

• 전기학회논문지
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• 제65권5호
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• pp.902-910
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• 2016

This paper presents the overall measurement system for on-line test of super-speed maglev train. The super-speed maglev train is composed of vehicle, propulsion, power, and so on. In order to evaluate and diagnose for sub-system, we made overall measurement system. Just like the other measurement system, it is designed to distributed type. The hardware is consist of SCXI, PXI, Terminal, UPS, and so forth. It is installed on a train, control room, power room and track to collect lots of signals. The software controls hardware system, monitors main data such as inverter current, converter voltage. Using the measurement system, we evaluated a lot of performances for vehicle, track, and so forth. Through the developed system have improved reliability and safety for super-speed maglev train.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제36권1호
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• pp.70-73
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• 2023

To improve superconductor properties, the size of the crystal grains of the superconductor should be adjusted, the amount of electricity flowing through the superconductor should be increased, and the superconductor should be designed to withstand external magnetic fields. It is necessary to control the microstructure so that many flux pinning centers are developed inside the superconductor so that defects are generated physically or chemically, and the micro secondary phase for trapped magnetic flux must be dispersed inside the superconductor. In order to measure the superconducting magnetic force of the superconducting bulk in a simplified manner, the superconducting magnetic force was analyzed using an Nd-Fe-B permanent magnet of 3.80 kG. In particular, by delaying the growth of partially melted Y₂BaCuO₅ particles, we devised a plan to refine Y₂BaCuO₅ particles to effectively improve superconducting magnetic force, and analyzed superconducting magnetic force in a single crystal YBa₂Cu₃O_7-y superconducting bulk using a gauss meter. The melted superconducting bulk traps 80% or more of the applied magnetic field, and can be used as a bulk magnet of high magnetic field magnetization applicable to electric power equipment.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권11호
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• pp.1309-1315
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• 2014

자기부상열차에 있어서 분기기는 차량이 가이드레일과 접촉 없이 안전하게 노선을 변경할 수 있도록 설계돼야 한다. 특히, 별도의 안내 전자석이 없이 하나의 U-형 전자석으로 부상력과 안내력을 동시에 얻는 중저속 상전도흡인식 자기부상열차에 있어서는 분기기 통과시 안전성에 대한 검토가 요구된다. 이 방식에서는 안내력을 능동적으로 제어하지 않기 때문에 작은 곡률 반경이면서도 다수의 직선을 연결하여 곡선을 형성하는 관절형 분기기 통과시 전자석의 횡공극이 과도하게 발생하여 가이드레일과 기계적 접촉을 일으킬 수 있기 때문이다. 본 논문에서는 개발 중인 관절식 분기기에서 차량의 주행안전성 향상을 위하여 관절식 분기기의 주 설계 변수의 안전성에의 영향을 분석하는데 목적이 있다. 그를 통하여 분기기에서의 주행안전성을 향상하고자 한다. 이를 수행하기 위하여 2 량 1 편성으로 구성된 3 차원 전체차량 다물체 동역학 모델의 적용이 제안된다. 제안된 모델을 이용하여 분기기 통과시의 주행안전성척도 중의 하나의 횡공극 시뮬레이션이 이루어진다. 분석되는 설계 변수들은 단경간 거더의 길이와 굴절각, 끝단 고정궤도 중심 사이의 거리, 거더의 수량이다. 이러한 설계 변수들의 영향을 분석하여 안전성 향상을 위한 분기기 설계 방향을 제시한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.547-557
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• 2020

본 연구에서는 캡슐트레인의 승차감 향상을 위하여 캡슐트레인 모델 내의 현가장치에 감쇠 제어 장치를 적용하고 그 효과를 검토하였다. 캡슐트레인의 부상 방식으로 사용되는 초전도 유도 반발식 부상은 별도의 부상제어가 필요 없고 부상 공극이 큰 장점이 있다. 하지만, 본 부상 방식은 공극 변화량이 크고 외부로부터 유입되는 진동에 대한 작은 감쇠 특성으로 인해 캡슐트레인의 승차감을 저하시키는 단점이 있다. 본 연구에서는 캡슐트레인의 승차감 향상을 위해서 1차 및 2차 현가장치 내에 적용되는 감쇠 제어 장치를 고려하였다. 1차 현가장치에 적용되는 감쇠 제어 장치는 외란에 의해 발생하는 진동이 대차로 전달되는 것을 감소시키는 역할을 하고, 2차 현가장치 적용되는 감쇠 제어 장치는 대차의 진동이 차체로 전달되는 것을 감소시키는 역할을 한다. 감쇠 제어가 승차감에 미치는 효과를 검토하기 위하여 캡슐트레인 모델을 기반으로 한 동특성 해석 시뮬레이션을 수행하였다. 검토 결과, 현가장치 내 감쇠 제어를 통해 ISO 기준의 승차감 규격을 만족할 수 있음을 확인하였다.