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문제 정의
- 본 논문에서는 로봇 관절 구동용 소형 슬롯리스 BLDC 모터의 설계에 대한 연구를 기술하였다. 사각, 마름모, 육각권선 형태에 따른 전자계 특성을 비교하고 육각 권선의 모터를 설계 및 제작하여 성능을 확인하였다.
- 구동 및 관절용 액추에이터의 개발 기술은 영상처리 및 정밀 제어 기술 등과 함께 로봇 산업의 핵심 기반 기술의 하나로서 향후 관련시장의 확대와 함께 소형화 및 고성능화가 꾸준히 요구될 전망이다. 본 논문에서는 로봇시스템용 관절 및 구동 모듈에 탑재 가능한 소형의 BLDC 모터를 설계하고 권선방식에 따른 특성을 살펴본다. 제안된 모터는 소형화에 유리한 슬롯 리스 타입으로서, 구조가 간단하며 이론적으로 코깅토크가 발생하지 않아 정밀 구동에 유리하다.
- 코일의 형상에 따른 권선 지그를 구성하여 단일 코일을 제작한 후, 영구자석 및 공극을 고려한 권선조립지그 외측에 9개의 단일 코일을 배치한다. 이때 단일코일의 정밀한 배치와 정렬을 위하여 조립지그 외측의 수직성분 코일 변 사이에 별도의 흠을 구성하고 시편을 결합하여 조립성을 향상시키고자 하였다. 코일 정렬 배치 후 시편을 제거하고 압착 지그를 이용하여 코일의 외측을 압착하고 외부에서 열풍을 가하여 적당히 고정시킨다.
- 즉, 권선의 축방향 길이는 동일하다고 할지라도 코어와 영구자석의 축방향 길이는 사각권선이 더 작기 때문에 동일 자속량에 대한 두 권선의 역기전력 크기의 차이는 더 크다고 할 수 있다. 이에 본 연구에서는 사각권선의 수직 방향 성분과 마름모 권선의 사선방향 성분을 고려한 육각 권선모델에 대해 진행하였다. 육각권선의 해석방법은 사선 부분은 마름모권선 해석 방법과 동일하게 적용하면서 중간의 수직성분은 사각권선의 해석방법을 적용하였다.
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