The PM(Permanent Magnet) stepping Motor has been used widely to a variety of industries because of the open-loop control characteristic, a relatively large frequency range of velocity control and non-accumulated error of the step angle. Moreover, It has been gradually applied to office automation, machine intelligence, digital appliance, and automobile parts. This paper presents the optimal design results by use of the experimental method. The design variables of the PM stepping motor are shape of the claw-pole, material of core, and air-gap. As a result, a superior claw-pole PM stepping motor for OA machinery was developed.
The claw-pole PM(Permanent Magnet) stepping motor has the advantage of the positioning machine because of a relatively little step angle, facility of control, and detent torque characteristics. Although the research about this motor has been progressed, it was difficult to analyze because of three-dimensional magnetic circuit. This paper proposed a design method of the claw-pole PM stepping motor using 3D-FEA. We established design variables that have an important effect upon the characteristics of the motor, and then peformed analysis of the static and the dynamic characteristics. We also manufactured the test products and practiced the performance tests for verification of the analysis results.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.7
no.6
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pp.1413-1422
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2012
Adaptive back stepping control technique may provide robust control characteristics under parameter perturbation caused by changing external condition. In order to synthesize a high-precision velocity controller for IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) using this method, the period of control loop should be very small. However, because of the resolution of the encoder for speed measurement, control cycle is limited, which makes it difficult to improve the performance of the controller. This paper proposes a velocity controller design method based on nonlinear adaptive back-stepping method to accomplish fast and accurate performance. Here, an EKF(Extended Kalman Filter) method is incorporated for the estimation of the motor speed into the design of a speed controller using adapted back-stepping control technique. The performance of the proposed controller is demonstrated through simulation using PSIM.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.6
no.6
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pp.855-864
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2011
In this paper, a nonlinear controller based on adaptive back-stepping method is proposed for high performance operation of IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor). First, in order to improve the performance of speed tracking a nonlinear back-stepping controller is designed. Since it is difficult to control the high performance driving without considering parameter variation, a parameter estimator is included to adapt to the variation of load torque in real time. In addition, for the efficiency of power consumption of the motor, controller is designed to operate motor with minimum current for maximum torque. The proposed controller is applied through simulation to the a 2-hp IPMSM for the angular velocity reference tracking performance and load torque volatility estimation, and to test the MTPA(Maximum Torque per Ampere) operation in constant torque operation region. The result verifies the efficacy of the proposed controller.
The claw-pole PM(Permanent Magnet) stepping motor has the advantage of the positioning machine because of a relatively little step angle, facility of control, and detent torque characteristics. Although the research about this motor has been progressed, it was difficult to analyze because of three-dimensional magnetic circuit. This paper performed analysis of the static and dynamic characteristics of the claw-pole PM stepping motor using 3D-FEM(Finite Element Method). We also manufactured the test products and practiced performance tests for verification of the analysis results.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.17
no.5
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pp.867-872
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2022
The effect of load is an important factor in precise speed control of a motor. n this study, we design a state observer that can estimate and define one state of disturbance including errors and nonlinear terms of mathematical models, which is not easy with a mathematical model. Then, the observation gain is set so that the estimation error of the state observation converges to 0, and the estimated state is used in the back stepping controller to design a controller capable of precise speed tracking. As a result of applying to 1 [hw] class Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, excellent stste variable observation and tracking performance can be confirmed.
The cogging torque and torque ripple in motor which cause noise and vibration are an inevitable phenomenon and they give a bad effect to motor performance. So we are required to reduce the cogging torque and torque ripple not by electrical controlling but by changing the inner mechanical structure and we focused on the permanent magnet. In this research, we calculated current, torque, Back-EMF(electromotive force) and cogging torque according to the change of the magnet shape using two dimensional FEM(Finite Element Method). Maxwell stress tensor and time-stepping method. From the results, we present an appropriate model that can satisfy both low cogging torque, low torque ripple and high efficiency.
This paper analyzed the characteristics of the claw pole PM step motor by using 3D FEM. As the magnetization occurs along the z-axis of the motor, it is necessary to apply 3D FEM for analysis of the claw pole PM step motor. Considering the computation time, however, the number of the analysis model is minimized by using the "Design of Experiments(DOE)". By using the "DOE", efficient analysis was able to be done. To see the effects of the design factors, the 3D FEM is applied only to the selected models. As the design factors, the teeth shape, the number of turns and the permanent magnet overhang was selected.
2D analysis is impossible for Hybrid stepping motor(HSM) and 3D analysis is necessary because the permanent magnet is magnetized to the axial direction. In this paper, the characteristics of HSM are analyzed by using 3D equivalent magnetic circuit network method(3D EMCNM). In addition, the trapezoidal element is introduced for the exact permeance calculation in the complex shape machinery such as HSM. The magnetic saturation of core is considered.
Lee, Hyung-Woo;Cho, Su-Yeon;Bae, Jae-Nam;Son, Byoung-Ook;Park, Kyoung-Jin;Lee, Ju
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.10
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pp.1942-1946
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2009
This paper presents a shape design process of Claw-Poles Stepping Motor(CPSM) using Modified Magnetic Equivalent Circuit Method(MMEC). Because this motor is adopted on low power devices, the motor size is a very small type. But it have a very strong permanent magnet. So magnetic saturation effect happens on yoke teeth of CPSM. Also this magnetic saturation effect causes more leakage flux component between yoke tooth have another pole. In this motor type, it is essential to design a shape of yoke teeth for avoiding the magnetic saturation effect and the leakage flux. In this paper, MMEC including the magnetic saturation effect and the leakage flux component was used for design process. Comparing with data calculated by using the MMEC and results analyzed by 3-D FEM, it could be stated that the design process with MMEC was reasonable. Finally, the model has the optimized shape of yoke teeth was compared with a conventional model for no-load Back EMF and torque at steady-state operation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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