Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.17
no.3
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pp.241-247
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2011
This paper is intended to improve efficiency of two-phase BLDC motor using analytical and statistical methods, and then the stability of the starting for the designed model is investigated. The characteristics of the motor according to magnetization directions of permanent magnet are analyzed through the analytical method, and design variables that affect the efficiency are selected. Preliminary optimal design is performed using the analytical method with the design variable. The RSM (Response Surface Method) based on the FEA (Finite Element Analysis) is applied to complement errors of the analytical method. As a result, the optimal design is determined. Finally, the stability of the starting for the optimal designed model is evaluated by analyzing cogging torque, and it is verified through the FEA.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.2
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pp.134-143
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2016
This paper proposes a novel asymmetrical interior permanent magnet (IPM) brushless DC (BLDC) motor structure, which utilizes half-type permanent magnet (PM) configuration and has asymmetrical side gaps (slot next to the PMs) for reducing torque ripples. This structure uses 24% less volume of PMs than conventional IPM BLDC motor with a full set of magnets. The characteristics of the proposed motor are compared with three other half-type IPM BLDC motors through finite elements method (FEM) analysis, and the usefulness of the proposed motor was verified through experimental evaluation on prototypes of the conventional motor and proposed motor under various torque load conditions. This research obtained a high-performance IPM BLDC motor while decreasing manufacturing cost at the same time.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.26
no.7
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pp.39-44
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2012
This paper deals with the characteristic analysis of small power brushless DC (BLDC) motor considering the rotor magnet overhang flux. In the driving characteristics analysis using 2D FEA (Finite Element Analysis), the rotor magnet overhang effect can't be considered and it should be neglected. To consider rotor magnet overhang effect, 3D FEA should be required. But 3D FEA requires very long calculation time even though the high specification computer is used. In this paper, the 3D electromagnetic model of BLDC motor is approximated as the 2D electromagnetic model considering overhang effect. In this paper, the concept of overhang coefficient is applied, and the coefficient according to load torque variance is deduced.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.6
no.3
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pp.106-114
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1998
Cogging torque is often a principal source of vibration and control difficulty in permanent magnet motors, especially at low speeds and loads. For example, reduction of cogging torque is an important specification for DC motors used for electric power stee- ring. This paper examines two motor design techniques, stator tooth notching and rotor pole skewing with magnet pole shaping, for reduction of cogging torque, and the effect of each method on the airgap flux, and the use of the Maxwell stress method and Fourier decomposition to calculate the periodic cogging torque. The analyses show that the cogging torque can be nearly eliminated by the suggested designs, with minimal scacrifice of output torque.
The counter emf(electromotive forces) of a permanent magnet multi-phase brushless motor is generally a non-sinusoidal wave or a non-ideal trapezoid. So, conventional modeling using a sinusoidal wave or an ideal trapezoid counter emf can result in errors. In order to reduce modeling errors for simulation and analysis the properties of a multi-phase brushless AC motor, this paper proposes a phase variable model that is a mixed modeling technique using both Finite Element Analysis(FEA) based circuits and motor voltage equations. The phase model parameters including the counter emf voltage waveform are obtained by using of FEA, and the mixed modeling technique based on circuits and equations is used to implement a simulation model for multi-phase brushless AC motors with any counter emf voltage waveforms. Adequacy of the proposed model is established from the simulation and experimental results for a seven-phase brushless motor.
Yun, Seung Ho;Ro, Seung Il;Kim, Hui Min;Park, Gwan Soo
Journal of the Korean Magnetics Society
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v.26
no.3
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pp.86-91
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2016
The cogging torque of a brushless dc (BLDC) motor results from the interaction between permanent magnets and iron core, and it causes noise and induce vibrations. During a manufacturing process, assembly tolerances lead to the change of the electromagnetic structure of a BLDC motor where permanent magnets are not properly glued to the surface of rotor core. In this paper, the effect of magnet separation from the surface of rotor core on the cogging torque is investigated due to assembly tolerance. The relationship with key design parameters is considered such as separation between magnets and rotor core, the number of magnets having separation, as well as the several types of arrangements among neighboring magnets. Finite element method (FEM) has been used to analyze a BLDC motor, and the allowable assembly tolerance is proposed to prevent generating noise and vibrations. Within proposed assembly tolerance, it is concluded that the cogging torque of a BLDC motor is decreased, and hence noise and vibrations.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.10
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pp.73-80
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1998
Recently, we have developed a linear brushless DC motor(LBLDCM) with high speed and precise position control performance to apply it to the semiconductor assembly and inspection machinery. It is composed of double side alignment by two armature-stator pairs and each pair is consist of a moving armature with 8 poles by 3 phase coils and a stator with rare earth permanent magnet (Nd-Fe-B) arrays. Through the thrust force analysis on a simplified and whole model of the suggested LBLDCM by an Electromagnetic FEM solver, skew angle of magnet arrays to reduce the thrust force ripple and the winding conditions of the armature is designed. From experimental results, the user's requirements was satisfied and we confirmed distinctly that the repeatable accuracy less than a micron of the linear motion can be obtained at high speed by the developed LBLDCM. This is owing to directly drive the work without the gear train.
This paper introduces two types of magnetization, and reports the effect of the magnetization direction on the iron loss in a brushless DC (BLDC) motor using a 2-D time-stepped voltage source finite-element method (FEM). The iron losses were found to consist of hysteresis and eddy current loss, which were calculated from the time variation of the magnetic field distribution. To confirm the analysis, a prototype BLDC motor was constructed with a sintered ferrite magnet. The analysis and experimental results suggest that the magnetization direction has a significant effect in terms of the iron loss characteristics of the BLDC motor.
Recently, Development of Rare Earth Permanent magnet with the high remanence, high coercivity allow the design of brushless motors with very high efficiency over a wide speed range. Cogging torque is produced in a permanent magnet by magnetic attraction between the rotor mounted permanent magnet and the stator teeth. It is an undesired effect that contributes to the machines output ripple, vibration, and noise. This cogging torque can be reduced by variation of magnet arc length, airgap length, magnet thickness, shifting the magnetic pole and varying the radial shoe depth and etc. In this paper, Some airgap length and magnet arc that reduce cogging torque are found by FEM(Finite element method). The SPM type of high-capacity BLDC motor is optimized as a sample model.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2007.11a
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pp.847-852
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2007
This paper investigates the characteristics of cogging torque and magnetic force of a brushless DC (BLDC) motor due to imperfect magnetization of permanent magnet (PM) numerically and experimentally which results in the magnetically induced vibration. A predicted magnetization pattern of the PM of the BLDC motor, which is derived from the measured surface magnetic flux density along the PM, is applied to the finite element analysis in order to calculate the cogging torque and the unbalanced magnetic force. This research also develops the experimental setup to measure the unbalanced magnetic force as well as the cogging torque. It shows numerically and experimentally that the imperfect magnetization of permanent magnet generates the driving frequencies of cogging torque with integer multiple of slot number in addition to the least common multiple of pole and slot. It also shows that the driving frequencies of unbalanced magnetic force are integer multiple of slot number ${\pm}1$ due to imperfect magnetization of PM even in the rotationally symmetric design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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