A Study on the Torque Ripple Reduction on Brushless DC Motor

브러시리스 직류 전동기의 토크리플 저감에 관한 연구

This paper presents a method to reduce torque ripple of brushless DC motor by compensating phase delay due to winding inductance. For considering torque ripple comes from the phase winding inductance, torque equation of one phase is derived as Fourier series that is function of the delay. From the equation, also the resultant equation that the current delay is compensated is derived. It is validated that the compensated torque has a form of Fourier series for rectangular wave that is ideal torque, and torque ripple is reduced, consequently. Experimental method for the compensation is realized by replacing switching pattern of inverter by pattern of compensated rotor position. The effectiveness of the proposed method to reduce torque ripple has been demonstrated by the simulation and experimental results using 3 phase 4 pole brushless DC moor.

본 논문에서는 브러시리스 직류 전동기의 상권선 인덕턴스에 의해 발생하는 위상지연을 보상함으로써 토크리플을 저감하는 방법을 제안한다. 브러시리스 직류 전동기의 토크리플 특성을 상권선 인덕턴스에 의한 전류지연의 관점에서 개선하기 위하여, 전동기의 한 상에서 발생하는 토크를 위상지연항의 함수로 표현되는 퓨리에 급수로 유도하고. 또한, 유도된 퓨리에 급수로부터 위상지연을 보상했을 때의 토크 식을 유도한다. 보상된 한 상의 토크가 이상적인 토크 파형인 구형파에 대한 퓨리에 급수와 같아짐을 보이고 결과적으로 토크리플이 감소함을 보인다. 위상보상에 대한 실험적인 방법은 인버터의 스위칭 패턴을 보상된 위치의 패턴으로 발생함으로써 실현된다. 시뮬레이션 결과와 3상 4극 브러시리스 직류 전동기에 대한 실험결과를 통하여 제안한 방법의 토크 리플 저감 효과를 확인하였다.