자동 온열 마사지기용 BLDC Motor 최적화를 통한 소음 및 진동 저감 = Reduction of Noise and Vibration using Optimization of BLDC Motor for Automatic Heating Massager

국문 초록 (Abstract)

자동마사지기의 사용목적은 마사지체를 이용한 근육이완을 통해 심신의 긴장감을 완화시키는데 있으며, 긴장감이 완화되게 되면 피로감 해소, 수면유도등의 효과가 나타난다. 따라서, 소음과 진동의 세기는 제품의 성능에 매우 중요한 요건이며, 자동마사지기가 가지는 특수한 구조 때문에 소음과 진동의 경미한 증감에도 외부적으로는 큰 효과를 야기한다.
현재 자동마사지기의 구동 모터는 BLDC Motor를 사용하며 원가경쟁력 및 구동방식의 간편화를 위해 구형파 구동방식을 대부분 채택하고 있다. 구형파 구동방식은 구동회로 및 구동 알고리즘이 간단하지만 모터 구동시 소음과 진동이 많이 발생한다.
따라서, 모터의 고속회전에서 발생되는 소음과 진동을 사인파 구동 알고리즘과 위치 추정 알고리즘 적용을 통한 최적화로 소음과 진동을 개선할 수 있는 방법을 제안한다. PMSM 구동 알고리즘의 적용은 모터의 구동 전류를 구형파에서 사인파형태로 바꾸는 알고리즘으로 구조체 변경없이 간단한 회로 수정으로 적용이 가능한 방법이며, 현재 개발되어진 제품에 간단한 수정만으로 적용이 가능하기 때문에 원가상승 및 변경 포인트를 최소화 할 수 있는 장점을 가진다.
제안된 소음 및 진동 저감 알고리즘은 시뮬레이션 및 실험을 통하여 증명되었다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 영구자석 동기전동기의 모델링 3
• 2.1 AC 모터의 동작 원리 3
• 2.2 BLDCM 전동기와 PMSM 비교 4
• 2.3 영구자석 동기전동기 모델링 5
• 2.4 Parameter 측정 방법 8
• Ⅲ. PMSM의 제어기 설계 15
• 3.1 전체 제어 Flow chart 15
• 3.2 전류 제어기 16
• 3.3 속도 제어기 18
• Ⅳ. 시뮬레이션 모델 및 모의해석 21
• 4.1 파라미터 입력 21
• 4.2 전체 제어 Flow chart 23
• 4.3 속도, 전류제어기 및 dq축 역변환 23
• 4.4 PWM 발생기 및 인버터 25
• 4.5 영구자석 동기전동기 모델 27
• 4.6 모의해석 결과 27
• Ⅴ. 하드웨어 35
• 5.1 모터 parameter 35
• 5.2 Board 회로도 36
• 5.3 전류센싱 opamp, 이득계산 40
• 5.4 Trip 42
• 5.5 DAC 43
• Ⅵ. 소프트웨어 45
• 6.1 속도 제어기 45
• 6.2 전류 제어기 46
• 6.3 SVPWM 47
• 6.4 위치보정 알고리즘 48
• 6.5 구형파, 정현파 구동간 전환 50
• 6.6 Trip 51
• 6.7 DAC 52
• Ⅶ. 실험 결과 54
• 7.1 Hall Sensor 취부 54
• 7.2 구형파 구동 특성 확인 57
• 7.3 구형파와 정현파 간 특성 비교 58
• Ⅷ. 결론 62
• 참고문헌 63
• abstract 64
• 감사의 글 66