• 대한기계학회논문집A
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• 제40권1호
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• pp.9-16
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• 2016

영구자석 선형 동기전동기(PMLSM : Permanent Magnet Linear Synchronous Motor)의 구조에서, 영구자석이 레일에 고정되고 코일이 움직이는 기존 영구자석 선형 동기전동기와 달리(영구자석 = 고정자, 코일 = 이동자), 코일이 고정되고, 영구자석을 움직이는(영구자석 = 이동자, 코일 = 고정자) 구조의 위치제어시스템을 제안하고자 한다. 위치 측정은 2개의 홀센서를 사용한다. 이 방식은 엔코더 출력 펄스 신호 대신에 2개의 홀센서에서 발생되는 구형파 신호를 4체배하여 이동자의 속도와 위치를 추정한다. 구형파를 발생시키는 2개의 홀센서로 PMLSM의 벡터제어를 구현하였을 때 정격속도 범위 내에서 안정적이고 효율적으로 제어되는 것을 시뮬레이션을 통하여 입증하였다. 또 하드웨어 실험으로 시스템의 위치제어성능은 $30{\sim}50{\mu}m$의 측정범위 내에서 $10{\sim}20{\mu}m$의 정밀도로 기존시스템보다 2배나 개선되며, 경제적 효율성과 제안된 위치제어 개념의 실용적인 유용성도 확인하였다. 2개의 홀센서를 이용한 벡터제어는 협소한 공간에도 취부 할 수 있으므로 엔코더나 레졸버의 장착이 어려운 시스템에 적용될 수 있다.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제13권1호
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• pp.352-361
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• 2018

This paper proposes a sensing system of the Halbach array permanent magnet spherical motor(PMSM). The rotor position can be obtained by solving three rotation angles, which revolves around 3 reference axes of the stator. With the development of 3-D hall sensor, the position identification problem of the Halbach array PMSM based on rotor magnetic field is studied in this paper. A nonlinear and serious coupling relationship between the rotation angles and the measured magnetic flux density is established on the basis of the rotation transformation theory and the magnetic field model. In order to get rid of the influence on position detection caused by the harmonics of rotor magnetic field and the stator coil magnetic field, a sensor location combination scheme is proposed. In order to solve the nonlinear equation fast and accurately, a new position solution algorithm which combines the merits of gradient projection and particle swarm optimization(PSO) is presented. Then the rotation angles are obtained and the rotor position is identified. The validity of the sensing system is verified through the simulation.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.120-127
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• 2008

본 논문은 고가의 위치 측정 센서인 엔코더나 레졸버를 사용하지 않고 구형파를 발생시키는 2개의 홀센서를 사용하는 벡터 제어방식을 제안하였다. 이 방식은 엔코더 출력 펄스 신호 대신에 2개의 홀센서에서 발생되는 구형파신호를 4체 배한 신호를 이용하여 속도와 위치를 추정한다. 구형파를 발생시키는 2개의 홀센서로서 영구자석형 동기전동기의 벡터 제어를 구현하였을 때 정격속도 범위 내에서 안정적으로 제어되는 것을 실험과 시뮬레이션을 통하여 확인하였다. 2개의 홀센서를 이용한 벡터 제어는 전체 시스템의 비용을 절감시킬 뿐 아니라, 협소한 공간에도 취부 할 수 있으므로 엔코더나 레졸버의 장착이 어려운 곳에 적용될 수 있다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권2호
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• pp.231-236
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• 2012

본 논문에서는 홀 효과(Hall effect) 기반 회전형 위치 센서의 출력 전압에 대한 선형성 및 민감도를 최적화하기 위해 DFSS(Design for Six Sigma) 방법을 적용하였다. 이를 위해 영구 자석의 치수 및 홀센서에 대한 상대 위치 등을 설계 인자로 하여 완전 요인 배치법을 사용하였다. 설계 인자의 수준별 센서 출력 전압값은 자속 밀도에 대한 Biot-Savart 해석해 및 홀 센서 고유의 자속 밀도-출력 전압에 대한 관계식을 이용하여 구하였다. 최적화된 설계 인자들을 반영하여 제작된 회전형 위치 센서의 개선된 출력 전압 측정 결과를 통해 제안된 방법은 간편하면서 실용적으로도 매우 유용한 방법임을 확인하였다.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권12호
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• pp.1835-1843
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• 2003

This paper introduces the development of the caliper system for a geometry PIG (Pipeline Inspection Gauge). The objective of the caliper system is to detect and measure dents, wrinkles, and ovalities affect the pipe structural integrity. The developed caliper system consists of a finger arm, an anisotropic permanent magnet, a back yoke, pins, pinholes and a linear hall effect sensor. The angle displacement of the finger arm is measured by the change of the magnetic field in sensing module. Therefore the sensitivity of the caliper system mainly depends on the magnitude of the magnetic field inside the sensing module. In this research, the ring shaped anisotropic permanent magnet and linear hall effect sensors were used to produce and measure the magnetic field. The structure of the permanent magnet, the back yoke and pinhole positions were optimized that the magnitude of the magnetic field range between a high of 0.1020 Tesla and a low of zero by using three dimensional nonlinear finite element methods. A simulator was fabricated to prove the effectiveness of the developed caliper system and the computational scheme using the finite element method. The experimental results show that the developed caliper system is quite efficient for the geometry PIG with good performance.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집B
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• pp.228-234
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• 2001

NTMS(Non-contact Tilted-angle Measuring System) is developed by using the principle that the magnetic field of an anisotropic magnet's inner space is uniform and it's possible to measure the strength of the magnetic field using a linear hall effect sensor. In order to implement the caliper system of the geometry PIG(Pipeline Inspection Gauge) which has high accuracy and proper output voltage of the hall sensor without additional driving module or a signal amplifier, it is necessary to consider the size of the magnet, the inner space and back-yoke and the position of pin-hole in the magnet. So the optimal design method of the caliper system is proposed through analysis of NTMS's magnetic field adopting a FEM(Finite Element Method). The experimental results show that the developed caliper system can be used for the geometry pig with good performances.

• 동력기계공학회지
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• 제11권2호
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• pp.72-76
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• 2007

Since the magnetic bearing system has unstability inherently it is necessary to measure the displacement for stable operation. Normally the displacement measurement is implemented by using sensors. The sensor for the displacement measurement is selected by precision, installation space, effect of magnetic field and response speed. And the cost of displacement measurement sensor also is considered. At the cost the hall effect sensor has a large advantage comparing with the others. Therefore this study concern about the basis experimental test for the displacement measurement of the magnetic bearing system that uses the hall effect sensor coupled with a tiny permanent magnet. The experimental results confirm the validity and practicability for this displacement measurement sensor.

• Journal of Magnetics
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• 제18권4호
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• pp.454-459
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• 2013

This paper deals with an optimal angle error reduction method of magnetic position sensor using hall effect elements. The angle detection simulation for the magnetic position sensor is performed by 3 dimensional finite element method and Taguchi method, one of the design of experiments. The magnetic position sensor is required to generate ideal sine and cosine waveforms from its hall effect elements according to rotation angle for precise angle information. However, the output signals are easy to include harmonics due to uneven magnetic field distribution from permanent magnet in the air-gap in the vicinity of hall effect elements. For the Taguchi method, three design parameters related to position of hall effect elements and shape of back yoke are selected. The characteristics of optimal magnetic position sensor are compared with those of original one in terms of simulation as well as experiment. Finally, the performances of the motor adopting original model and optimal model are represented for the purpose of verification of motor performance due to signals from magnetic position sensor.

• 연구논문집
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• 통권30호
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• pp.159-168
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• 2000

In this research, MFL inspection system has been studied for the inspection of storage tank floor. The reference specimens having 20%, 40%, 60% and 80% slot's are fabricated using the carbon steel plates of a 6mm and 10mm thick. Powerful permanent magnets and Hall effect sensors are used to this application. Also, this paper presents a newly developed MFL scanning system. Conclusively, it is shown that our system is able to detect metal loss like a slot.

• 전력전자학회논문지
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• 제13권5호
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• pp.329-335
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• 2008

최근 전력전자 기술의 발달로 전동기의 초고속 운전이 가능해졌고, 여러 가지 장점으로 인해 다양한 산업 분야에서 초고속 전동기가 활용되고 있다. 본 논문에서는 DSP와 IGBT 인버터로 제어되는 영구 자석 동기 전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor)를 118,000r/min으로 운전하는 제어 알고리즘을 제시하였다. 운전시 회전자의 위치와 속도를 얻기 위해 홀(hall) 센서를 사용하였으며, 홀 센서의 작은 분해능으로 인한 성능 저하를 줄이기 위해 속도 관측기를 사용하여 회전자의 각과 속도를 추정하여 이를 제어에 이용하였다. 고속 영역에서는 전동기의 출력을 높이기 위해 안티 와인드 업(anti-wind up)과 약자속 제어를 통합하여 수행하는 약자속 제어기를 사용하여 운전 영역을 확대하였다. 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 제안한 방법의 타당성을 검증하였다.