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제안 방법
- LHS기법과 유한요소해석에 의한 실험계획결과를 바탕으로 Kriging모델을 이용하여 함수 근사화를 수행하였다. 유전알고리즘을 이용하여 최적화 수행결과, 반복횟수 200회동안 설계변수 및 목적함수가 잘 수렴함을 알 수 있었다.
- 기본 모델과 Unequal air-gap 모델의 특성 비교를 위해 유한요소해석을 수행하였다. Unequal air-gap 모델의 코깅토크 해석결과는 그림 2와 같고, 코깅토크의 peak-to-peak 값은 기본 모델의 0.
- 7 % 감소함으로써 역기전력 파형은 정현적으로 변화하였다. 또한 권선사양의 변경을 통해 역기전력, 정격 토크는 기본 모델 대비 동등한 수준으로 유지시켰다.
- 본 논문에서는 코깅토크 저감 뿐만 아니라 정현적인 역기전력을 구현하고자 폴리건 미러 스캐너 모터에 Unequal air-gap의 형상을 적용하였다. 또한 모터의 정현적인 역기전력 및 평균토크 특성을 유지하면서 코깅토크를 최소화하기 위해 Kriging 모델을 이용한 형상최적설계를 수행하였다.
- 기본 모델과 Unequal air-gap 모델의 특성해석을 위해 유한요소해석 기법을 사용하였다. 또한 코깅토크 최소화를 위해 Unequal air-gap 모델의 최적형상 설계를 수행하였다.
- 본 논문에서는 코깅토크 저감 뿐만 아니라 정현적인 역기전력을 구현하고자 폴리건 미러 스캐너 모터에 Unequal air-gap의 형상을 적용하였다. 또한 모터의 정현적인 역기전력 및 평균토크 특성을 유지하면서 코깅토크를 최소화하기 위해 Kriging 모델을 이용한 형상최적설계를 수행하였다.
- 코깅토크 개선을 위한 다양한 연구들이 진행되어 왔으나, 대부분의 연구가 코깅토크의 특성만을 개선하는데 국한되어 왔다. 본 연구에서는 폴리건 미러 스캐너모터의 코깅토크의 저감뿐만 아니라 정현적인 역기전력 구현하기 위해 그림 1 (b)와 같은 Unequal air-gap의 형상을 적용하였다. Unequal air-gap 적용 시 코깅토크의 저감은 가능하지만,Trade-off 관계에 있는 정격토크는 저하되게 된다.
- 본 연구에서는 폴리곤 미러 스캐너 모터의 코깅토크를 저감시키고, 비정현적인 역기전력 특성의 개선을 위해 Unequal air-gap을 적용하였으며, 정격토크의 보상을 위해 권선사양을 변경하였다. 기본 모델과 Unequal air-gap 모델의 특성해석을 위해 유한요소해석 기법을 사용하였다.
- 우선 목적함수, 제약조건 및 설계변수를 설정하였으며, LHS에 의해 선정된 실험계획을 2차원 유한요소해석을 통해 수행하였다. 실험계획의 결과를 이용하여 Kriging 모델을 통해 모델 근사화를 수행하였으며, 유전알고리즘을 통해 최적화를 수행하였다. 최종적으로 최적설계의 타당성을 검증하기 위해 최적설계된 모델의 2차원 유한요소해석을 수행하였다.
- 최적설계를 위한 설계변수로써 목적함수와 제약조건에 영향을 미치는 치 끝단의 형상(X1)과 치 두께(X2)를 그림 7과 같이 선정하였다. 실험계획의 횟수는 설계변수의 수를 고려하여, 9회로 결정하였다.
- Unequal air-gap모델의 역기전력 및 평균토크 특성을 유지시키면서,코깅토크를 최소화하기 위한 최적설계를 그림 6과 같이 수행하였다. 우선 목적함수, 제약조건 및 설계변수를 설정하였으며, LHS에 의해 선정된 실험계획을 2차원 유한요소해석을 통해 수행하였다. 실험계획의 결과를 이용하여 Kriging 모델을 통해 모델 근사화를 수행하였으며, 유전알고리즘을 통해 최적화를 수행하였다.
- 54 mN-m 이상으로 설정하였다. 최적설계를 위한 설계변수로써 목적함수와 제약조건에 영향을 미치는 치 끝단의 형상(X1)과 치 두께(X2)를 그림 7과 같이 선정하였다. 실험계획의 횟수는 설계변수의 수를 고려하여, 9회로 결정하였다.
데이터처리
- 실험계획의 결과를 이용하여 Kriging 모델을 통해 모델 근사화를 수행하였으며, 유전알고리즘을 통해 최적화를 수행하였다. 최종적으로 최적설계의 타당성을 검증하기 위해 최적설계된 모델의 2차원 유한요소해석을 수행하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 폴리곤 미러 스캐너 모터의 코깅토크를 저감시키고, 비정현적인 역기전력 특성의 개선을 위해 Unequal air-gap을 적용하였으며, 정격토크의 보상을 위해 권선사양을 변경하였다. 기본 모델과 Unequal air-gap 모델의 특성해석을 위해 유한요소해석 기법을 사용하였다. 또한 코깅토크 최소화를 위해 Unequal air-gap 모델의 최적형상 설계를 수행하였다.
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