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이동로봇용 In-Wheel Motor의 가속수명시험
Accelerated Life Test of In-Wheel Motor for Mobile Robot 원문보기

전력전자학회 논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics, v.15 no.6, 2010년, pp.498 - 505  

김영기 (건국대 대학원 전기공학과) ,  김상훈 (강원대 전기전자공학부) ,  김학원 (충주대 제어계측공학과) ,  목형수 (건국대 전기공학과)

초록
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In-Wheel System은 고성능의 전기모터를 Wheel에 직접 장착하여 파워트레인 요소를 모두 제거함으로써 차량시스템의 효율을 높인 시스템이다. 추후 친환경 차량에 적용할 수 있는 신개념의 플랫폼을 제공할 수 있는 고효율, 고성능 차량 시스템이기에 다양한 분야에 적용되고 있다. 이러한 시스템의 급증은 우리 생활의 안전과 직결되므로 개발단계에서 부품의 신뢰성을 확인하고 인증하여야 한다. 신뢰성이란 "부품이나 시스템이 주어진 환경에서 고장 없이 일정기간 동안 요구기능을 수행하는 특성"이다. 따라서 본 논문에서는 In-Wheel System의 핵심 부품인 In-Wheel Motor를 신뢰성 평가 중 하나인 내구 수명에 대한 검증 방안을 In-Wheel Motor의 운전 조건으로부터 가감속 토크 및 실효토크를 계산해서 이를 바탕으로 가속수명시험을 위한 속도 패턴을 제안하여 시험시간을 단축하고, 또한 In-Wheel Motor의 수명 신뢰성을 검증한다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In-Wheel System is a high-efficiency system to supply a new concept of platform which raises the efficiency of motor drive system and applies it to an environment-friendly automobile by installing a highly efficient electric motor directly to wheels and removing factors of power train. The prolifera...

주제어

#In-Wheel Motor   #In-Wheel System   #Reliability Test   #Life Test   #Accelerated Life Test  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 이동로봇의 핵심부품인 인휠 모터(In-Wheel Motor)의 신뢰성을 확인하기 위한 가속 수명 평가 방법에 대하여 기술한다. 인휠 모터(In-Wheel Motor)의 신뢰성을 확인하기 위해 운전조건으로부터 가감속 토크 및 실효 토크를 계산하여 모터의 규정된 수명시간을 가속수명시험으로 대체하여 시험시간을 대폭 줄였으며 또한 모터에 대한 신뢰성을 검증하였다.
  • 본 논문에서는 인휠 모터(In-Wheel Motor)의 가속 수명시험을 사용률을 높이고 동시에 과부하를 인가하는 방법을 수행하였다.
  • 본 논문에서는 제작된 인휠 모터(In-Wheel Motor)의 신뢰성을 확인하기 위해 신뢰성 평가 중 하나인 수명시간을 해석하기 위한 방법으로 실제 인휠 모터(In-Wheel Motor)의 운전조건으로부터 필드용 토크와 시험용 토크를 계산하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
In-Wheel System이란? In-Wheel System은 고성능의 전기모터를 Wheel에 직접 장착하여 파워트레인 요소를 모두 제거함으로써 차량시스템의 효율을 높인 시스템이다. 추후 친환경 차량에 적용할 수 있는 신개념의 플랫폼을 제공할 수 있는 고효율, 고성능 차량 시스템이기에 다양한 분야에 적용되고 있다.
인휠 시스템의 주요 구성요소는 무엇인가? 인휠 시스템(In-Wheel System)은 모터, 브레이크, 센서 및 바퀴의 조합으로 이루어지며 차량시스템이나 이동체 등에 있어서 동작 및 성능을 좌우하는 구동장치의 핵심부품으로써 품질, 성능 및 크기를 좌우한다고 할 수 있다. 주요 구성요소로써 제어장치(Controller)로부터 운동신호를 받아서 그 신호에 맞는 동작을 하도록 모터에 전원을 공급하고, 모터의 속도 및 위치를 피드백 받아 속도 및 위치를 제어하는 드라이버와 드라이버로부터 전원을 공급 받아 지령한대로 정확히 운동을 하는 정밀 동기모터로 이루어져 있다. 동기모터는 전류가 흘러 회전자계를 형성하는 고정자권선을 포함한 고정자부와 고성능 영구자석이 설치된 회전자, 고정자와 회전자를 구조적으로 견고하게 지탱하며 회전자의 회전을 원활히 하도록 하는 기구부, 동기모터의 속도 및 위치를 감지하여 드라이버에 속도 및 위치 신호를 피드백(Feedback)하는 센서, 플랫폼의 정지 시 위치이동을 하지 않도록 고정시키는 브레이크로 이루어진다[5].
인휠 시스템이 적용되는 분야는? 이 인휠 시스템(In-Wheel System)은 에너지 효율을 극대화 시킨 친환경적인 기술이기에 전기자동차, 전기 스쿠터, 전기휠체어, 골프카, 이동로봇 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 따라서 이러한 시스템의 급증은 우리 생활의 안전과 직결되는 문제로 인식되며, 이러한 문제로 인하여 각 개발단계에서 부품의 신뢰성을 확인하고 인증하여야 하는 문제에 직면하게 되어 신뢰성 평가에 많은 관심이 집중되고 있다.
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참고문헌 (14)

  1. 이륙, 김정민, 김동현, 김현수, "인휠 모터 독립구동 전기자동차의 제어 알고리즘 개발", 한국자동차공학회 2006년도 춘계학술대회 논문집, pp. 1772-1777, 2006. 

  2. 신외경, 이수홍, "자동차용 송풍기 모터의 신뢰성 수명평가 설계 및 평가", 대한기계학회 춘계학술대회, pp. 2782-2787, 2006. 6. 

  3. 이백준, 유승우, 이원석, "항공기용 시동/발전기의 가속수명시험과 안전성 평가", 한국항공우주연구원, 항공우주기술, 제6권 제2호, pp. 229-235, 2007.11. 

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  4. 김상훈, "DC, AC, BLDC 모터제어", 복두출판사. 

  5. 김영기 외 6명, "2상 SPMSM을 이용한 모바일 이동 로봇용 구동장치", 전력전자학회 2008년도 학술대회 논문집, pp. 455-457, 2008. 6. 

  6. 산업자원부 기술표준원, "신뢰성용어 해설서". 

  7. www.easydsp.com 

  8. 김재중, "가속수명시험과 사례", 대한기계학괴 기계저널, 제49권 제12호, pp. 60-64, 2009.12. 

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  9. 권영일, "기계류부품 신뢰성평가를 위한 가속시험법", 대한기계학회 기계저널, 제49권 제12호, pp. 44-48, 2009.12. 

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  10. 이택재, 김동현, "인휠 시스템 기술", 한국자동차공학회 오토저널, 제31권 제4호, pp. 21-25, 2009. 8. 

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  11. 전남주, 징기윤, 이형철, "인휠모터 구동 차량의 모터고장 검출 및 진단", 한국자동차공학회, 2009년 학술대회 및 전시회, pp. 3039-3043, 2009. 11. 

  12. J.M.Hu, D.Barker, A.Dasgupta and A.Arora, "Role of failure-mechanism identification in Accelerated testing", Journal of the IES, pp. 39-45, July/August 1993. 

  13. J.M.Hu, "Physics-of-Failure-Based Reliability Qualification of Automotive electronics," Communications in RMS, Vol. 1, No. 2, pp. 21-33, 1994, July. 

  14. W. Nelson, 1990, "Accelerated testing; Statistial models, test plans, and data analysis, Wiley. 

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