래디얼 동전기 휠을 이용한 전도성 트랙 위에서의 이송 시스템 (Transfer System using Radial Electrodynamic Wheel over Conductive Track)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 18권 / 11호 / 794 ~ 801페이지
· 저자명 : 정광석

초록

전도성 평판의 모서리에 래디얼 동전기 휠을 부분적으로 중첩시켜 회전시키면 휠에는 부상력과 모서리 방향의 추력 그리고 중첩 영역을 감소시키는 방향으로의 횡력이 발생한다. 이러한 휠을 조합하면 진행 방향을 제외한 나머지 축에서의 자기 안정성이 담보되는 시스템 구현이 가능하다. 실증차원에서 래디얼 동전기 휠을 이용한 자기 부상 방식 이송 시스템을 제안한다. 시스템은 네 개의 동전기 휠에 의해 부상, 추진되며 앞뒤 휠에 의한 추력이 서로 상쇄되도록 대항하는 구조로 배치되어있다. 휠의 동적 안정성과 동전기력에 미치는 휠 극수의 영향이 유한요소법을 이용하여 분석된다. 단동 휠에 의한 추력과 부상력은 강하게 연성되어있고 이를 가변시킬 수 있는 인자는 휠의 회전속도뿐이다. 따라서 두 힘을 독립적으로 제어하기 위해 추력과 부상력간의 비율이 속도에 비례하고 공극의 크기와 무관하다는 사실을 이용한다. 이러한 제어 방법으로 시스템의 면내, 면외 운동 제어를 수행하고 이를 시뮬레이션 결과와 비교하였다. 실험 결과는 휠의 속도만으로 연성된 자유도를 효과적으로 제어할 수 있음을 보여준다.

영어초록

When a radial wheel is placed so as to partially overlap a conductive plate and rotated, a lift force is generated on the wheel, a thrust force along the edge, and a lateral force which tends to reduce the overlap region. When several of these wheels are combined, it is possible to realize a system in which the stability of the remaining axes is ensured, except in the traveling direction. To validate the overall characteristics of the multi-wheel system, we propose a transfer system levitated magnetically using radial electrodynamic wheels. The proposed system is floated and propelled by four wheels and arranged in a structure that allows the thrusts generated by the front and rear wheels to offset each other. The dynamic stability of the wheel and the effect of the pole number on the three-axial forces are analyzed by the finite element method. At this time, the thrust and levitation force are strongly coupled, and the only factor affecting them is the wheel rotation speed. Therefore, in order to control these two forces independently, we make use of the fact that the ratio of the thrust to the levitation force is proportional to the velocity and is independent of the size of the gap. The in-plane and out-of-plane motion control of the system is achieved by this control method and compared with the simulation results. The experimental results show that the coupled degrees of freedom can be effectively controlled by the wheel speed alone.

참고자료

· 없음