Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.1
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pp.101-109
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2000
Mutual torque ripple in a brushless DC motor is the main source of acoustic noise, especially fur motor operation with high speed and torque. This paper presents a method to obtain mutual torque ripple to identify acoustic noise source. Mutual torque ripple can be determined by analyzing phase current shape and magnetic circuit with different lead angles. Current shape is determined by state space model of voltage equation with the use of inductance calculated by FEM, and confirmed by experimental results. Mutual torque ripple is also determined by FEM analysis for the calculated current shape. Acoustic noise experiment reveals that mutual torque ripple with different lead angle is one of the main sources for noise generation in a brushless DC motor.
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.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.55
no.10
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pp.491-497
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2006
For high efficiency and easy speed control of brushless DC (BLDC) motor, the demand of BLDC motor is increasing. Especially demand of interior permanent magnet (IPM) BLDC with high efficiency and high power in electric motion vehicle is increasing. However, IPM BLDC basically has a high cogging torque that results from the interaction of permanent magnet magnetomotive force (MMF) harmonics and air-gap permeance harmonics due to slotting. This cogging torque generates vibration and acoustic noises during the driving of motor. Thus reduction of the cogging torque has to be considered in IPM BLDC motor design by analytical methods. This paper proposes the cogging torque reduction method for IPM BLDC motor. For reduction of cogging torque of IPM BLDC motor, this paper describes new technique of the flux barriers design. The proposed method uses sinusoidal form of flux density to reduce the cogging torque. To make the sinusoidal air-gap flux density, flux barriers are applied in the rotor and flux barriers that installed in the rotor produce the sinusoidal form of flux density. Changing the number of flux barrier, the cogging torque is analyzed by finite element method. Also characteristics of designed model by the proposed method are analyzed by finite element method.
Kim, Kyung-Ho;Choi, Geo-Seung;Kim, Myoung-Su;Chung, Koon-Seok;Cho, Yun-Hyun
Proceedings of the KIEE Conference
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2001.07b
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pp.924-926
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2001
This paper presents the characteristics of current harmonics and torque ripple of Brushless DC motor, which is developed the fan blower of vehicles, according to permanent magnet shape input voltage wave form. To investigate the torque ripple and the phase current harmonics, these characteristics is analysed and compared the experimental results. In the process of analysis, FEM is introduced and computed a transient state torque of BLDC with a sinusoidal and a PWM wave voltage.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.62
no.5
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pp.620-625
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2013
This paper presents the design of a switched reluctance motor (SRM) for electric air conditioning compressors which are applied to hybrid electric vehicles (EVs). The motor for driving air conditioning compressor which is recently used on EV(electric vehicle) / HEV (hybrid electric vehicle) is PMSM(permanent magnet synchronous motor) or BLDCM(brushless DC motor). However disadvantage of motors that uses permanent magnets are vulnerable to high temperatures because of the demagnetization by the high temperature and the permanent magnet is expensive because of the high price of rare earth materials from China's monopoly. Therefore, in the automotive insustry is interested in the non-rare-earth motors. SRM has many advantages. it's resistant to high temperatures, price is cheaper, because there are no permanent magnets and winding in the rotor. Also it's high relability and efficiency, suitable for high-speed operation because of structure is simple. In this paper, the SRM, non-rare-earth motor, are designed, analyzed and experimented drive to replace an existing electric compressor drive motor.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.62
no.12
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pp.1661-1667
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2013
This paper studies the dynamic irreversible demagnetization characteristics of an interior permanent magnet (PM) brushless DC motor with a stator turn fault. A new algorithm, which is a finite element method (FEM) combined with a line voltage equation of the motor, is developed to analyze irreversible demagnetization under dynamic and transient states and considers a stator turn fault. The input current, circulating current, magnetic distribution characteristics, and operating property of the PM, including the irreversible demagnetization in the fault state, are analyzed using this algorithm by considering the magnetic saturation effect. The feasibility of the proposed method confirmed from the analysis results is verified via an experiment. Through this fault analysis, we can accurately check the fault phenomena of a PM motor against the demagnetization fault for fault prevention.
Kim, Minki;Heo, Sewan;Oh, Jimin;Suk, Jung-Hee;Yang, Yil Suk;Park, Ki-Tae;Kim, Jinsung
ETRI Journal
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v.37
no.6
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pp.1165-1175
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2015
This paper presents an advanced sensorless permanent magnet (PM) brushless motor controller integrated circuit (IC) employing an automatic lead-angle compensator. The proposed IC is composed of not only a sensorless sine-wave motor controller but also an isolated gate-driver and current self-sensing circuit. The fabricated IC operates in sensorless mode using a position estimator based on a sliding mode observer and an open-loop start-up. For high efficiency PM brushless motor driving, an automatic lead-angle control algorithm is employed, which improves the efficiency of a PM brushless motor system by tracking the minimum copper loss under various load and speed conditions. The fabricated IC is evaluated experimentally using a commercial 200 W PM brushless motor and power switches. The proposed IC is successfully operated without any additional sensors, and the proposed algorithm maintains the minimum current and maximum system efficiency under $0N{\cdot}m$ to $0.8N{\cdot}m$ load conditions. The proposed IC is a feasible sensorless speed controller for various applications with a wide range of load and speed conditions.
The structure of interior permanent magnet type brushless DC motor (IPM type BLDC motor) has high saliency ratios that produce additional reluctance torque. But this structure has a significant cogging torque that may cause acoustic noise and vibration. In this paper describes an optimization of flux barrier in order to reduce cogging torque and torque ripple in IPM type BLDC motor using the Taguchi methods. The optimal design consider- ed noises such as manufacturing tolerances of permanent magnet size. So, optimal design ensures that torque performance is insensitive to noise.
Park, Chang-Soo;Lee, Geun-Ho;Nam, Hyuk;Lee, Ji-Young;Hong, Jung-Pyo
Proceedings of the KIEE Conference
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2003.07b
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pp.955-957
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2003
In this paper deal with Initial Pole Position Estimation for Interior Permanent Magnet Motor. Generally, Brushless motor is considered Initial Pole Position with absolute encoder or resolver, etc. In the motor, the flux from the magnets is large enough to saturate the stator iron, results in different inductance values along the pole position. Based upon the relationship between magnitude of inductance and the resultant magnetic filed, initial pole position is estimated at standstill without position sensors, especially, this paper provide the direction of the magnetization. Finally, analysis results are presented to confirm ability of initial pole position estimation.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.10
no.2
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pp.109-116
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2005
The high performance drives of the slotless Permanent Magnet Brushless DC(PM BLDC) motor can be achieved by the current control, where the currents flow according to the rotor position and the current phase is suitably controlled according to the operational condition. Rotor position information can be provided by Hall-IC or sensorless algorithm. So, the Hall-ICs are set up in this motor to detect the main flux from the rotor. Instead of using three Hall-ICs and encoder, this paper uses only two Hall-ICs for the permanent magnet rotor position and the speed feedback signals, and uses a micro-controller of 16-bit type (80C196KC). Also because of low resolution obtained by using Hall-IC even low-cost and simple structure, to improve the wide range of speed response characteristic more exactly, we propose the rotor position signal synthesizer using PLL circuit based on two Hall-ICs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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