KR100712450B1 - 자기부상 리니어 모터 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베어링 없이 동작되는 자기부상 리니어 모터의 제어 방법 및 제어 시스템을 개시한다. 본 발명의 자기부상 리니어 모터는, 상부 및 하부 고정자와 이동자간에 작용하는 인력에 의해서 이동자를 부상시킴으로써, 베어링이 없는 비접촉식 자기부상 리니어 모터를 제공한다. 또한, 본 발명의 자기부상 리니어 모터 제어 방법은 이동자와 상부 고정자 및 하부 고정자 중 어느 하나를 기준으로 이동자의 부상 높이를 측정하고, 기준이 되는 고정자에 대응되는 코일의 전류의 세기를 조절하기 위한 제어 신호를 생성하며, 기준이 아닌 고정자에 대응되는 코일의 전류의 세기는 제어신호를 변환하여 제어함으로써, 간단하면서도 효율적으로 이동자의 부상 높이를 제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

자기부상 리니어 모터 제어 방법 및 시스템{Method and system for controlling the linear motor}
도 1 은 종래의 리니어 모터의 구조를 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상 리니어 모터의 구조를 설명하는 도면이다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상 리니어 모터 제어 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4 는 도 3 에 도시된 제어 시스템의 세부 구성을 도시하는 상세 블록도이다.
도 5 는 도 3 의 제어신호 변환부가 제 1 제어신호를 변환시켜 제 2 제어신호를 생성하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6 은 전류의 크기를 조절하는 일예를 도시한 도면이다.
본 발명은 리니어 모터 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명은 별도의 베어링을 이용하지 않는 베어링리스 자기부상 리니어 모터의 제 어 방법 및 시스템에 관한 것이다.
리니어 모터란 회전형 모터를 축 방향으로 잘라서 펼쳐 놓은 형태로, 직접 직선 구동력을 발생시키는 모터를 말한다. 회전형 모터를 이용하여 직선 구동력을 발생시키려면, 복잡한 기계 변환 장치가 필요한 반면, 리니어 모터는 직접 직선 구동력을 발생시키므로 에너지 손실이나 소음이 적으며 운전 속도에 있어서 제한을 받지 않는다. 이러한 리니어 모터는 이미 다양한 원리와 구조로 개발되어 상용화되어 있다.
도 1 은 종래의 리니어 모터의 구조를 도시한 도면이다. 도 1 을 참조하면, 리니어 모터의 종류에 따라 코일의 권선방법과 코어(12)의 형상, 구동전류 등이 달라질 수 있고, 영구자석(21)을 고정자 혹은 이동자(10)에 설치할 수도 있다. 코일(11)에 모터 구동용 상(phase)전류가 흐르면, 전류의 진폭 및 영구 자석과의 위상차 등에 의해 이동자(10)를 이동시킬 수 있는 추력이 발생한다. 이와 동시에 이동자(10)와 고정자(20) 사이에 인력이 발생한다. 따라서, 이동자(10)와 고정자(20)의 충돌을 방지하고 일정한 간격을 유지하기 위해서는 별도의 리니어 베어링(linear bearing)(미도시)이 요구된다.
이러한 베어링은 리니어 모터의 제어 정밀도, 수명의 관점에서 매우 중요한 요소이다. 현재 채용하고 있는 지지방법으로는 롤러(roller) 또는 리니어 슬라이드(linear slide)를 쓰는 기계식, 정압 슬라이드를 쓰는 공기식, 그리고 전자기력 제어 또는 초전도 반발을 이용한 자기 부상 방식이 있다.
가장 일반적으로 쓰이는 기계식은 마찰과 윤활 문제로 인해 첨단 분야에서 그 사용이 제한되는 문제점이 있으며, 공기식은 비접촉 구동이 가능하지만, 하중지지 능력이 다소 떨어지며, 소음이 크고 별도의 공압장비가 필요하며, 진공이나 청정실 내에서는 사용이 불가능하다는 문제점이 존재한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 별도의 베어링을 이용하지 않는 자기부상 리니어 모터를 제공하고, 이의 제어 방법 및 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 제어 시스템은, 극성이 교번되도록 영구자석이 설치된 상부 고정자와 하부 고정자, 및 상부 고정자와 사이의 인력과 하부 고정자 사이의 인력의 상호 작용에 의하여 부상하고, 고정자들 사이를 수평방향으로 비접촉 이동하는 이동자를 포함하는 리니어 모터를 제어하는 자기부상 리니어 모터 제어 시스템으로서, 이동자와 상부 고정자 또는 하부 고정자간의 간극을 측정하여 간극 측정값을 생성하는 간극 측정부; 간극 측정값과 간극 설정값간의 오차를 이용하여 이동자와 측정 고정자간의 간극을 조절하기 위한 제 1 제어신호를 생성하고, 제 1 제어신호를 변환하여 제 2 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부; 및 제 1 제어신호 및 제 2 제어신호에 따라서 이동자로 제공될 전류의 크기를 조절하여 출력하는 전류크기 조절부를 포함한다.
또한, 상술한 제어신호 생성부는, 간극 측정값과 간극 설정값간의 오차신호를 생성하는 오차신호 생성부; 오차신호에 따라서 펄스폭 변조 신호의 듀티비를 결 정하고, 듀티비의 펄스폭 변조 신호를 이동자와 측정 고정자간의 간극을 조절하기 위한 제 1 제어신호로서 출력하는 부상위치 제어부; 및 제 1 제어신호를 역상으로 변환하여 제 2 제어신호를 생성하는 제어신호 변환부를 포함할 수 있다.
또한, 상술한 전류크기 조절부는, 제 1 제어신호 및 제 2 제어신호의 듀티비에 따라서, 측정 고정자에 대응되도록 형성된 이동자의 코일로 제공되는 전류의 크기 및 대응 고정자에 대응되도록 형성된 이동자의 코일로 제공되는 전류의 크기를 각각 조절할 수 있다.
또한, 상술한 전류크기 조절부에서 출력된 전류를 일정 비율로 증폭하여 이동자로 출력하는 전력 증폭부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 제어 방법은, 극성이 교번되도록 영구자석이 설치된 상부 고정자와 하부 고정자, 및 상부 고정자와 사이의 인력과 하부 고정자 사이의 인력의 상호 작용에 의하여 부상하고, 고정자들 사이를 수평방향으로 비접촉 이동하는 이동자를 포함하는 자기부상 리니어 모터의 제어 방법으로서, (a) 이동자와 상부 고정자 또는 하부 고정자간의 간극을 측정하고, 측정 간극과 설정 간극간의 오차를 이용하여 이동자와 간극이 측정된 고정자간의 간극을 조절하기 위한 제 1 제어신호를 생성하는 단계; (b) 제 1 제어신호에 변환하여 제 2 제어신호를 생성하는 단계; 및 (c) 제 1 제어신호 및 제 2 제어신호에 따라서 이동자로 제공되는 전류의 크기를 조절하여, 측정 고정자와 이동자간의 인력을 조절하고, 측정 고정자에 대응되는 고정자(대응 고정자)와 이동자간의 인력을 조절하는 단계를 포함한다.
또한, 상술한 제 1 제어신호 및 제 2 제어신호는 펄스폭 변조 신호인 것이 바람직하다.
또한, 상술한 (b) 단계는, 제 1 제어신호인 펄스폭 변조 신호를 역상으로 변환하여 제 2 제어신호를 생성할 수 있다.
또한, 상술한 (c) 단계는, 제 1 제어신호 및 제 2 제어신호의 듀티비에 따라서, 측정 고정자에 대응되도록 형성된 이동자의 코일로 제공되는 전류의 크기 및 대응 고정자에 대응되도록 형성된 이동자의 코일로 제공되는 전류의 크기를 각각 조절할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상 리니어 모터의 구조를 설명하는 도면이다.
도 2에는 부상력(suspension force; y축 방향의 힘)과 추력(thrust force; x축 방향의 힘)을 동시에 발생시킬 수 있는 구조의 자기부상 리니어 모터(linear motor)가 도시되어 있다.
본 발명의 자기부상 리니어 모터는 이동자(mover; 100)와 고정자(stator;200)로 구성되어 있고, 고정자(200)는 서로 마주보도록 배치된 상부 고정자(200a)와 하부 고정자(200b)로 구성된다. 상부 고정자(200a) 및 하부 고정자(200b)는 각각 고정자 플레이트(stator plate; 210,230) 및 고정자 플레이트(210,230)에 극성이 교번되도록 설치된 영구자석(permanent magnet;220,240)을 포함한다.
이동자(mover;100)는 상하부 코어(140a,140b), 상하부 코일 (windings;120a,12b) 및 이동자 플레이트(150)로 구성되어 있고, 상부코어(140a)와 하부코어(140b)는 이동자 플레이트(150)에 의해서 물리적으로 서로 분리된다.
이동자 플레이트(150)는 비자성체로 형성되어, 상부코일(120a) 및 하부코일(120b)에 전류가 흐를때 생성된 자속에 의해서 상부코어(140a) 및 하부코어(140b)에 각각 형성된 자로를 서로 분리하여 자기적으로 차폐시켜주는 역할을 수행한다.
이동자(100)의 상하부 코어(140a,140b)에는 코일을 감을 수 있도록 슬롯(slot:146a,146b) 및 돌출한 치(teeth:148a,148b)가 형성되어 있다.
고정자(200)의 영구자석(220,240)은 N극, S극이 고정자 플레이트(210,230)에 교대로 배열되도록 상하부 고정자 플레이트(210,230)에 설치된다. 부상력과 추력은 이동자(100)의 코일에 3상 교류 또는 직류가 PWM 신호 및 인버터에 의해 발생된 전류를 인가하면 이동자(100)와 고정자(200)의 전자기적인 상호 작용에 의하여 이동자(100)와 상하부 고정자(200a,200b)간에 인력이 발생하게 된다.
즉, 이동자(100)의 코일(120)에 3상 동기 모터와 같이 3상의 교류를 인가하면 이동자(100)와 고정자(200)의 추력이 발생하여 선형 운동하게 되고, 부상력은 상부 코어(140a)와 상부 고정자(200a)간에 형성되는 인력과 하부 코어(140b)와 하부 고정자(200b)간에 형성되는 인력이 서로 반대로 작용하여 이동자(100)는 상하부 고정자(200a,200b)와 일정한 간극을 가지고 자기 부상하게 된다.
본 발명의 자기부상 리니어 모터는 이와 같은 구조에 의해 이동자(100)가 자기부상하게 되어 종래와 같이 고정자와 이동자 사이의 공극을 일정하게 하기 위한 베어링이 필요하지 않게 된다.
상부 코어(140a)와 상부 고정자(200a)에 의해 발생하는 인력과 하부 코어(140b)와 하부 고정자(200b)에 발생하는 인력이 서로 반대로 작용하여 이동자에 인가되는 인력이 서로 평형을 이루어 이동자(100)가 스스로 자기 부상하기 때문이다.
본 발명의 자기부상 리니어 모터는 추력과 부상력을 동시에 발생하는 구조를 가지기 때문에, 종래의 리니어 모터가 사용되는 분야는 물론 고도의 청정 환경을 요구하는 반도체 공정 및 진공 등의 특수한 환경 조건에서 사용할 수 있게 된다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상 리니어 모터의 구조를 설명하였다. 이하에서는 상술한 자기부상 리니어 모터의 제어 방법 및 시스템에 대해서 설명한다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상 리니어 모터 제어 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.
본 발명의 제어 방법 및 제어 시스템을 설명하기에 앞서, 본 발명의 자기부상 리니어 모터 제어 방법의 개념을 설명한다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 자기부상 리니어 모터는 이동자(100)와 상부 고정자(200a)간의 인력 및 이동자(100)와 하부 고정자(200b)간의 인력이 상호 작용하여 이동자를 부상시키고, 추력에 의해서 이동자(100)를 상부 고정자(200a)와 하부 고정자(200b) 사이에서 수평이동시킨다.
이동자(100)와 상부 및 하부 고정자(200a,200b)간의 간극은 동일한 것이 바람직하고, 자기부상 리니어 모터를 동작시키는 동안에 이동자의 높이가 낮아지는 경우(상부 고정자와의 간극이 넓어지고 하부 고정자와의 간극이 좁아지는 경우), 이동자(100)와 상부 고정자(200a)간의 인력이 이동자(100)와 하부 고정자(200b)간의 인력에 비하여 약화되었음을 의미한다. 이 경우, 이동자(100)의 부상 높이를 설정된 부상 높이로 조정하기 위해서는, 상부 고정자(200a)에 대응되는 상부 코어(140a)로 공급되는 전류의 세기를 증가시켜 이동자(100)와 상부 고정자(200a)간의 인력을 증가시키고, 하부 고정자(200b)에 대응되는 하부 코어(140b)로 공급되는 전류의 세기를 감소시켜 이동자(100)와 하부 고정자(200b)간의 인력을 감소시킴으로써 이동자(100)의 부상 높이를 설정 높이로 조정한다.
도 3 을 참조하면, 본 발명의 자기부상 리니어 모터 제어 시스템은 부상위치 측정기(300), 이동거리 측정기(700), 부상위치 제어기(400), 이동거리 제어기(600), 및 전류 증폭기(500)를 포함하여 구성된다.
먼저, 부상위치 측정기(300)는 이동자(100)의 평행여부를 측정할 수 있는 이동자(100)상의 위치에 설치되어 이동자(100)와 상부 고정자(200a)와의 간극 또는 이동자(100)와 하부 고정자(200b)와의 간극을 실시간으로 측정하여 부상위치 제어기(400)로 출력한다. 부상위치 측정기(300)는 사전 설정에 따라서 이동자(100)와 상부 고정자(200a)와의 간극을 측정하여 출력하거나, 이동자(100)와 하부 고정자(200b)와의 간극을 측정하여 출력할 수 있다. 이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예는 편의상 부상위치 측정기(300)가 이동자(100)와 상부 고정자(200a)간의 간 극을 측정하는 경우를 예시적으로 설명한다.
이동거리 측정기(700)는 이동자(100)가 상부 고정자(200a)와 하부 고정자(200b)간을 수평으로 이동하는 거리를 측정하여 이동거리 제어기(600)로 출력한다.
이동거리 제어기(600)는 이동자(100)의 이동거리 측정값을 이동거리 측정기(700)로부터 입력받아 외부로부터 입력된 이동거리 설정값과 비교하여 이동자(100)를 수평 이동시키기 위한 추력을 제어하기 위한 3상 파형의 위상 기준값을 생성하여 부상위치 제어기(400)로 출력한다.
부상위치 제어기(400)는 부상위치 측정기(300)로부터 이동자(100)의 부상 높이값(이동자(100)와 상부 고정자(200a)간의 간극 측정값)을 입력받아 외부로부터 입력된 부상높이 설정값(이동자(100)와 상부 고정자(200a)간의 간극 설정값)과 비교하여 이동자(100)와 상부 고정자(200a)간의 인력을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 그 후, 부상위치 제어기(400)는 이동거리 제어기(600)로부터 입력된 3상 파형의 위상 기준값에 따라서 3상 전류 기준 파형을 생성하고, 제어 신호에 따라서 3상 전류 기준 파형의 크기(진폭)를 조절하여 전류 증폭기(500)로 출력한다.
전류 증폭기(500)는 크기가 조절된 3상 전류 파형을 일정한 비율에 따라서 증폭하여 상부 코일(120a) 및 하부 코일(120b)로 제공한다.
도 4 는 도 3 에 도시된 제어 시스템의 세부 구성을 도시하는 상세 블록도이다. 도 4 를 참조하면, 도 3 의 부상위치 제어기(400)는 제 1 오차신호 생성부(405), 부상위치 제어부(410), 제어신호 변환부(450), 제어신호 분배 부(420,460), 전류크기 조절부(430,470), 3상 기준파형 생성부(440)를 포함한다.
또한, 전류 증폭기(500)는 이동자(100)의 상부 코일(120a)에 입력된 3상 전류를 증폭하여 상부 코일(120a)로 출력하는 상부 전류 증폭부(510), 및 이동자(100)의 하부 코일(120b)에 입력된 3상 전류를 증폭하여 하부 코일(120b)로 출력하는 하부 전류 증폭부(520)를 포함한다.
도 3 의 이동거리 제어기(600)는 제 2 오차신호 생성부(605), 추력 제어부(610), 및 가감속 프로파일(620)을 포함한다.
도 4 를 더 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기부상 리니어 모터 제어 방법을 설명한다. 먼저, 상술한 바와 같이, 부상위치 측정기(300)는 이동자(100)와 상부 고정자(200a)간의 간극을 측정함으로써 이동자(100)의 부상 높이 측정값을 생성하여 부상위치 제어기(400)로 출력한다.
부상위치 제어기(400)의 제 1 오차신호 생성부(405)는 외부로부터 입력된 부상높이 설정값에서 부상위치 측정기(300)로부터 입력된 부상 높이 측정값을 감산하여 오차신호를 생성하고, 생성된 오차 신호를 부상위치 제어부(410)로 출력한다.
부상위치 제어부(410)는 오차신호에 따라서 상부 코일(120a)로 제공될 전류의 크기를 조절하기 위한 제 1 제어신호를 생성하여 제어신호 분배부(420)와 제어신호 변환부(450)로 출력한다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 이동자(100)의 코일(120a,120b)로 제공되는 전류의 세기(즉, 3상 전류의 진폭)를 조절하여 이동자(100)와 고정자(200a,200b)간의 인력을 조절함으로써 이동자(100)의 부상높이를 제어한다. 본 발명의 부상위치 제어부(410)는 전류의 크기를 조절하기 위하여 오 차신호에 따라서 PWM 신호의 듀티비를 결정하고, 해당 듀티비의 PWM 신호를 제어신호로서 생성하여 출력한다.
이 때, 제어신호는 후술하는 3상 기준 파형의 진폭에 가감되는 크기를 결정하는 듀티비와 가감여부를 나타내는 정보를 함께 포함한다. 후술하는 전류크기 조절부(430,470)는 가감여부를 나타내는 정보에 따라서 전류의 크기를 듀티비만큼 증가시키거나 감소시킨다.
한편, 제어신호 변환부(450)는 상부 코일(120a)로 제공되는 전류의 크기를 조절하기 위한 제 1 제어신호를 변환하여 제 2 제어신호를 생성하여 제어신호 분배부(460)로 출력한다. 제어신호 변환부(450)는 특정 듀티비의 PWM 신호인 제 1 제어 신호의 역상을 취함으로써 제 2 제어신호를 생성한다.
도 5 는 제어신호 변환부(450)가 제 1 제어신호를 변환시켜 제 2 제어신호를 생성하는 방법을 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이, 제 1 제어신호가 30% 듀티비를 갖는 PWM 신호인 경우에, 제어신호 변환부(450)는 제 1 제어신호의 High 영역을 Low 영역으로, Low 영역을 High 영역으로 변환함으로써 70% 듀티비의 PWM 신호를 제 2 제어 신호로서 생성하여 출력한다.
상술한 바와 같이, 이동자(100)의 부상 높이는 이동자(100)와 상부 고정자(200a) 및 하부 고정자(200b)간에 작용하는 각각의 인력에 의해서 결정되므로, 이동자(100)의 부상 높이를 상승시키기 위해서는 상부 인력을 증가(상부 코일(120a) 전류 세기 증가)시키고 하부 인력을 감소(하부 코일(120b) 전류 세기 감소)시키며, 이동자(100)의 부상 높이를 하강시키기 위해서는 상부 인력을 감소(상 부 코일(120a) 전류 세기 감소)시키고 하부 인력을 증가(하부 코일(120b) 전류 세기 증가)시켜야 한다.
이렇듯, 상부 코일(120a) 전류의 세기와 하부 코일(120b) 전류의 세기는 상호 대응되는 관계가 성립하므로, 본 발명은 이동자(100)와 상부 고정자(200a) 및 하부 고정자(200b) 중 어느 하나를 기준으로 이동자(100)의 부상 높이를 측정하고, 기준이 되는 고정자에 대응되는 코일의 전류의 세기를 조절하기 위한 제어 신호를 생성하며, 기준이 아닌 고정자에 대응되는 코일의 전류의 세기는 제어신호를 변환하여 제어함으로써, 간단하면서도 효율적으로 이동자(100)의 부상 높이를 제어할 수 있는 효과가 있다.
제어신호 분배부(420,460)는 부상위치 제어부(410) 및 제어신호 변환부(450)로부터 입력되는 PWM 신호를 전류크기 조절부(430,470)의 각 상에 대응되도록 분배한다.
한편, 3상 기준파형 생성부(440)는 후술하는 추력 제어부(610)로부터 입력된 3상 파형의 위상 기준값에 따라서 3상 기준 파형을 생성하여 전류크기 조절부(430,470)로 출력한다.
전류크기 조절부(430,470)는 3상 기준 파형의 각 3상 전류의 크기를 제어신호에 따라서 조절하여 전류 증폭기(500)로 출력한다. 전류의 크기를 조절하는 일예를 도시한 도 6 을 참조하여 전류크기 조절부(430,470)의 동작을 설명하면, 기준 파형이 참조부호 601과 같이 입력되면, 전류크기 조절부(430,470)는 기준 파형의 크기를 듀티비만큼 증가시키거나 감소시킨다. 도 5 에 도시된 예와 같이, 듀티비 가 30% 인 경우로서, 전류의 세기를 증가시켜야 하는 경우에는, 전류크기 조절부(430,470)는 기준 파형의 진폭의 크기를 30%만큼 증가시킨 전류 파형(602)을 생성하여 전류 증폭기(500)로 출력한다. 한편, 전류의 세기를 감소시켜야 하는 경우에, 전류크기 조절부(430,470)는 기준 파형의 진폭의 크기를 30%만큼 감소시킨 전류 파형(603)을 생성하여 전류 증폭기(500)로 출력한다.
전류 증폭기(500)는 3상의 각각에 대해서 부상위치 제어기(400)로부터 입력된 3상 각각의 전류를 일정한 비율로 증폭하여 이동자(100)의 상부 코일(120a)과 이동자(100)의 하부 코일(120b)로 출력한다.
한편, 이동거리 제어기(600)의 동작에 대해서 설명하면, 먼저, 이동거리 측정기(700)는 이동자(100)의 수평 이동거리를 실시간으로 측정하여 이동거리 측정값을 이동거리 제어기(600)로 출력한다.
이동거리 제어기(600)의 제 2 오차신호 생성부(605)는 외부로부터 입력되는 이동거리 설정값에서 이동거리 측정값을 감산하여 오차신호를 생성하여 추력 제어부(610)로 출력한다.
추력 제어부(610)는 가감속 프로파일(620)에 저장된 위상 변경을 위한 시간 정보에 따라서 추력 발생을 위한 3상 파형의 위상 기준값(즉, 측정 시점에서의 u상, v상, w상의 출력값)을 생성하여 상술한 3상 기준파형 생성부(440)로 출력한다. 그 이후의 동작 과정은 상술한 바와 같다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시 스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 상부 및 하부 고정자와 이동자간에 작용하는 인력에 의해서 이동자를 부상시킴으로써, 베어링이 없는 비접촉식 자기부상 리니어 모터를 제공하였고, 이러한 자기부상 리니어 모터를 제어하는 방법을 제공하였다.
특히, 본 발명의 자기부상 리니어 모터 제어 방법은 이동자와 상부 고정자 및 하부 고정자 중 어느 하나를 기준으로 이동자의 부상 높이를 측정하고, 기준이 되는 고정자에 대응되는 코일의 전류의 세기를 조절하기 위한 제어 신호를 생성하 며, 기준이 아닌 고정자에 대응되는 코일의 전류의 세기는 제어신호를 변환하여 제어함으로써, 간단하면서도 효율적으로 이동자의 부상 높이를 제어할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 극성이 교번되도록 영구자석이 설치된 상부 고정자와 하부 고정자, 및 상기 상부 고정자와 사이의 인력과 상기 하부 고정자 사이의 인력의 상호 작용에 의하여 부상하고, 상기 고정자들 사이를 수평방향으로 비접촉 이동하는 이동자를 포함하는 자기부상 리니어 모터의 제어 방법으로서,
    (a) 상기 이동자와 상기 상부 고정자 또는 상기 하부 고정자간의 간극을 측정하고, 측정 간극과 설정 간극간의 오차를 이용하여 상기 이동자와 간극이 측정된 고정자간의 간극을 조절하기 위한 제 1 제어신호를 생성하는 단계;
    (b) 상기 제 1 제어신호에 변환하여 제 2 제어신호를 생성하는 단계; 및
    (c) 상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호에 따라서 상기 이동자로 제공되는 전류의 크기를 조절하여, 상기 측정 고정자와 상기 이동자간의 인력을 조절하고, 상기 측정 고정자에 대응되는 고정자(대응 고정자)와 상기 이동자간의 인력을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상 리니어 모터 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호는 펄스폭 변조 신호인 것을 특징으로 하는 자기부상 리니어 모터 제어 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 제 1 제어신호인 펄스폭 변조 신호를 역상으로 변환하여 상기 제 2 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 자기부상 리니어 모터 제어 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호의 듀티비에 따라서, 상기 측정 고정자에 대응되도록 형성된 이동자의 코일로 제공되는 전류의 크기 및 상기 대응 고정자에 대응되도록 형성된 이동자의 코일로 제공되는 전류의 크기를 각각 조절하는 것을 특징으로 하는 자기부상 리니어 모터 제어 방법.
  5. 극성이 교번되도록 영구자석이 설치된 상부 고정자와 하부 고정자, 및 상기 상부 고정자와 사이의 인력과 상기 하부 고정자 사이의 인력의 상호 작용에 의하여 부상하고, 상기 고정자들 사이를 수평방향으로 비접촉 이동하는 이동자를 포함하는 리니어 모터를 제어하는 자기부상 리니어 모터 제어 시스템으로서,
    상기 이동자와 상기 상부 고정자 또는 상기 하부 고정자간의 간극을 측정하여 간극 측정값을 생성하는 간극 측정부;
    상기 간극 측정값과 간극 설정값간의 오차를 이용하여 상기 이동자와 측정 고정자간의 간극을 조절하기 위한 제 1 제어신호를 생성하고, 상기 제 1 제어신호를 변환하여 제 2 제어신호를 생성하는 제어신호 생성부; 및
    상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호에 따라서 상기 이동자로 제공될 전류의 크기를 조절하여 출력하는 전류크기 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상 리니어 모터 제어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어신호 생성부는
    상기 간극 측정값과 간극 설정값간의 오차신호를 생성하는 오차신호 생성부;
    상기 오차신호에 따라서 펄스폭 변조 신호의 듀티비를 결정하고, 상기 듀티비의 펄스폭 변조 신호를 상기 이동자와 측정 고정자간의 간극을 조절하기 위한 제 1 제어신호로서 출력하는 부상위치 제어부; 및
    상기 제 1 제어신호를 역상으로 변환하여 상기 제 2 제어신호를 생성하는 제어신호 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상 리니어 모터 제어 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전류크기 조절부는
    상기 제 1 제어신호 및 상기 제 2 제어신호의 듀티비에 따라서, 상기 측정 고정자에 대응되도록 형성된 이동자의 코일로 제공되는 전류의 크기 및 상기 대응 고정자에 대응되도록 형성된 이동자의 코일로 제공되는 전류의 크기를 각각 조절하는 것을 특징으로 하는 자기부상 리니어 모터 제어 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 전류크기 조절부에서 출력된 전류를 일정 비율로 증폭하여 상기 이동자로 출력하는 전력 증폭부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기부상 리니어 모터 제어 시스템.
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