SMA

SPM Angle의 영향

Thechnical notes

Stator pole mapping (SPM) angle은 고정자 한 pole의 각도를 의미하며, SMA 측정에서 가장 중요한 설정 값입니다.

Raw data

위 그림은 회전자 표면 한 점에서 측정된 raw 데이터 입니다. 우리는 이 파형을 보고 회전자가 총 8개의 극을 가진다는 것을 알 수 있지만, 기계는 0점을 지나는 점을 기준으로 극을 구분하기에 이 회전자가 8*3=24개의 극을 가진다고 판별할 것 입니다. 하지만 stator pole angle을 30도로 설정하고 SPM 변화하면 다음과 같이 출력됩니다.

SPM 변환

SPM 변환된 파형은 보다 직관적으로 극이 8개라는 것을 보여줍니다.

SPM angle이 0에 근접할 수록, SPM wave는 raw 데이터와 동일한 모습으로 변하는 특징이 있습니다. 아래 그림들은 SPM angle이 각각 30, 20, 10도 일 때 파형을 보여주고 있습니다.

파형의 zero와 Raw data의 zero는 항상 일치하지 않습니다. SPM wave의 zero position은 SPM angle 구간 모든 데이터 합이 0이 되는 지점을 나타내기 때문입니다. SPM wave의 zero와 zero position의 zero 간격은 SPM angle이 zero에 근접할수록 줄어듭니다.

SPM 30 (위)과 SPM 10 (아래)의 zero position 차이

Stator pole mapping

Thechnical notes

SMA application은 홀 센서 배열에서 측정한 자속 밀도 (Flux density B, Tesla)로 부터 Stator pole mapping (SPM) 파형으로 변환합니다. 이 변환은 회전자 (rotor)가 1 회전 할 때 고정자 (Stator)의 한 pole을 통과하는 총 자속 (total flux Φ, Wb)양이 어떻게 변하는지를 보여줍니다.

회전자가 회전할 때 고정자 한 폴에 인가되는 자기장
Raw 자기장 데이터 (B)
SPM 변환 결과

SPM 파형은 분석함으로써, 3차원 구조를 가지는 회전자의 자기적 특성을 쉽게 판별할 수 있습니다. 예를 들어 일부 자석이 유실된다면, 파형의 왜곡이 발생함과 동시에 해당 극의 면적이 감소합니다. 만약 Skew 각도가 틀어졌다면, 왜곡에 의해 파형이 구형파 형상에 가까워지면서 Total harmonic distortion (THD)이 증가하게 됩니다. 또한 파형의 실효값 (Root-mean squre, RMS) 값을 측정함으로써 모터의 출력 값을 예측할 수 있습니다.

SMA application은 다양한 SPM 파형 분석 기능을 제공합니다. 파형의 주기, 1주기 면적, 무게 중심 간격과 같은 각도 영역 분석과 실효값, 평균값, THD와 같은 신호처리 기법을 적용할 수 있습니다. SPM 파형을 계산하기위해서는 고정자 형상 정보가 필요한데, linear scale 옵션을 사용하신다면 오직 고정자 각도 (stator angle)만 입력하면 됩니다.