This paper presents a power control method of high-speed single-phase BLDC motor. Most electric appliances require a power factor corrector (PFC) to mitigate grid current harmonics. However, the reactive components and power semiconductors in the PFC increase system cost and dimension. In this paper, a new motor drive system for a high-speed single-phase BLDC motor is proposed, which can decrease grid current harmonics without PFC by directly manipulating motor power and eliminating bulky electrolytic dc-link capacitor. Given that the proposed motor power control method does not require motor current controller, no current sensor is necessary. Moreover, the proposed algorithms can be easily implemented using a low-cost micro-controller. The effectiveness of the proposed power control method is verified by experiments.
This paper presents a optimization design of 10[W] single phase BLDC motor applied Notch shape. Cogging Torque causes noise, vibration and torque ripple so notched stator is proposed in this paper. Firstly, a single phase BLDC motor needs applying aymmetric air-gap shape because this type motor cannot help having dead-point which is zero torque position. However, using asymmetric air-gap structure causes cogging torque increase. Therefore, this paper proposes the notch shape structure. Notch shape structure has some advantages; low cost, easy to apply. There are 4 optimal factors selected in optimization process, which are position and size of notches. Through building a prototype, the result of FE analysis and the experimental measurement value are compared each other and then vailidity and utility of simulation will be verified.
Most single-Phase brushless DC (BLDC) motors have unequal air gap to eliminate the dead-point where the developed torque value is zero. However this partial increase of the air gap deteriorates the motor characteristics in cogging torque. Thus in this paper a new topology of unequal air gap is proposed to solve this problem. The topology is to use some pairs of equal or unequal air gaps. As a result, it is proved by the finite element analysis and experimental results that the single-Phase BLDC motor with the proposed air gap topology is very effective in reducing the cogging torque.
As many researchers are relentlessly trying to improve the power generation schemes from the power grid, to meet the constantly increasing electricity demand. In this paper, the results of a finite element analysis are carried out to study on a design optimization of an asymmetric air-gap structure in 3-phase Permanent Magnet Brushless DC Motors. To achieve a high efficiency for a 3-phase PM BLDC motor, the asymmetric air-gap structure is proposed considering the rotation direction of a motor. Generally, a single-phase BLDC motor is applied asymmetric air-gap structure for starting. This is because the asymmetric air-gap structure causes reluctance variation so the motor can utilize reluctance torque toward a rotation direction. In this paper, the asymmetric air-gap is applied to 3-phase BLDC SPM motor so it utilizes reluctance torque with alignment torque. A proposed model is designed by 2-D FE analysis and the results are verified by experimental test.
Brushless Direct Current(BLDC) Motor is essential to measure a rotor position because of that this motor type needs to synchronize the rotor's position and changeover phase current instead of a brush and commutator used on the existing dc motor. Recently, many researches have studied on sensorless control drive for BLDC motor. The conventional control methods are a compensation value dq, Kalman filter, Fuzzy logic, Neurons neural network, and the like. These methods has difficulties of detecting BEMF accurately at low speed because of low BEMF voltage and switching noise. And also, the operation is long and complex. So, it is required a high-performance microprocessor. Therefore, it is not suitable for a small BLDC motor sensorless drive. This paper presents control methods suitable for economic small BLDC motor sensorless drive which are an improved design of the BEMF detection circuit, simplifying a complex algorithm and computation time reduction. The improved motor sensorless drive is verified stability and validity through being designed, manufactured and analyzed.
In the field of factory automation, single phase induction motors are frequently used for speed control application because of its simplicity and low cost. In this paper, we compare the performances of a single phase induction type speed control motor with a BLDC motor. From the experimental results in the controllable torque-speed load range, the efficiency characteristics and safe operation load areas are compared for each type sample motor.
슬롯리스 PM BLDC 전동기는 고속도, 고출력의 특징을 가지고 있어서 산업 및 공장자동화 기기분야에서 폭넓게 사용되고 있다. PM BLDC 전동기를 구동하려면 회전자 위치를 검출하는 센서가 필수적으로 요구된다. 홀 센서는 회전자의 위치를 판별하기 위한 것으로서 3상 PM BLDC 전동기의 경우 3개의 센서를 이용하는 것이 일반적인 방법으로 사용되어지고 있다. 그러나 본 논문에서는 기존의 회전자 위치 검출 시 1개의 홀 센서를 사용하여 기존의 방법과 동일한 성능을 가질 수 있음을 증명하였다. 그 결과 기존의 방법과 동일한 성능을 갖으며 저가격, 보호회로의 역할, 회로의 부피 감소의 효과를 얻을 수 있었으며 이를 시뮬레이션과 실험으로 증명하였다.
An analysis of the skeleton type BLDC motor is presented. The single phase skeleton type BLDC motor consists of the stator, rotor with the permanent magnet, and drive circuit with hall sensors that detect the rotor position. The major factors for the initial starting, efficiency, and torque ripples of the skeleton type BLDC motor are the detent groove of the stator and the lead angle of the phase voltage. The performance characteristics according to the angle and height of the detent groove is analyzed. The optimum lead angles of the phase voltage with the torque ripple and motor efficiency is described using the finite element method.
본 논문은 직류전동기(DC motor)와 전기적인 특성은 유사하지만, 수명과 신뢰성이 향상된 BLDC 모터의 제어기법에 대해 언급하고 있다. BLDC모터는 회전자의 위치 정보를 사용하여 직류전동기의 기계적인 접촉에 의한 정류 장치를 제거함으로써 내구성과 속도 안정성을 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 BLDC모터의 권선에 흐르는 전류가 직류전동기의 전기자에 흐르는 구형파 형태의 전류인 것에 착안하여 직류전동기에 대한 제어기를 설계하고, 설계된 제어기를 3상 BLDC모터에 적용하여 제어기의 유효성을 확인하였다. 이를 위해 3상 BLDC모터의 전기적인 파라미터 값을 가지는 단상 직류전동기의 모델링을 실시하였고, 도출된 시스템에 대해 근궤적법을 적용하여 전동기의 속도제어를 위한 PI 제어기를 설계하였다. DC 전동기의 속도제어 시뮬레이션을 시행하여 제어기의 성능을 확인하였고, 동일한 제어기를 MATLAB으로 구현한 3상 BLDC모터의 속도제어에 적용하였다. DC 전동기와 유사한 제어 결과를 3상 BLDC모터에서 얻을 수 있었고, 이를 통해 연구에서 제안한 제어기법의 유용성을 확인할 수 있었다.
Slotless Permanent magnet Brushless DC Motor(PM BLDC) with the characteristics of high speed and high power density has been more widely used in industrial and automatic machine. Generally, PM BLDC meter is necessary that the three Hall-ICs evenly be distributed around the stator circumference in case of the 3 phase motor. The Hall-ICs are set up in this motor to detect the main flux from the rotor. therefore the output signal from Hall-ICs is used to drive a power transistor to control the stator winding current. However, instead of using three Hall-ICs, if only we used one Hall-IC, we estimate information of the others phase in sequence through a revolving rotor. This paper identified the characteristics and performance by using one Hall-IC for the 3 phase PM BLDC whose six stator and two rotor designed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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