Reducing the noise and vibration of the BLDC motors is very essential for some special applications. In this paper, a new structural design is introduced to increase the natural frequencies of the stator in BLDC motors as increasing the natural frequencies can reduce the severe effects of the structural resonances, including high levels of noise and vibration. The design is based on placing a single hole on definite regions at the stator cross sectional area (each region contains one tooth and its upper parts in the stator yoke) in an optimum way by which the natural frequencies at different modes are shifted to the higher values. The optimum diameter and locations for the holes are extracted by the Response Surface Methodology (RSM) and the modal analyses in the iterative process are done by Finite Element Method (FEM). Moreover, the motor performance by the optimum stator structure is analyzed by FEM and compared with the prototype motor. Preventing the stator magnetic saturation and the motor cogging torque enhancement are the two constraints of the optimization problem. The optimal structural design method is applied experimentally and the validity of the design method is confirmed by the simulated and experimental results.
This paper presents an equivalent circuit model of a LIPB (Li-Ion Polymer battery) for Hybrid Electric Vehicles (HEVs). The proposed equivalent circuit can be used to predict the charging/discharging characteristics in time domain as well as the impedance characteristic analysis in frequency domain. Based on these features, a one-cell model is established as a function of Depth of Discharge (DoD), and a 48-cell model for a battery pack was also established. It was confirmed by experiment that the proposed model predict the discharging and impedance (AC) characteristics quite accurately at different constant current levels. To check the usefulness of the proposed circuit, the model was used to simulate a motor driving circuit with an Insulated Gate Bipolar Transistor (IGBT) inverter and Brushless DC (BLDC) motor, and it is confirmed that the model can calculate the battery voltage fluctuation in time domain at different DoDs.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.24
no.1
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pp.49-55
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2019
This study proposes a robust control of a fin position servo system using the H-infinity loop-shaping method. The fin position control system has a proportional (P) position controller and a proportional-integral (PI) controller. In this work, the position control loop requires a wide bandwidth. No current control loop exists due to the compact design of the system. Hence, the controller parameters are difficult to determine using the traditional cascade design method. The $H_{\infty}$ controller design method is used to design the controller's gain to achieve good performance and robustness. First, the transfer function of the system, which can be divided into tunable and fixed parts, is derived. The tunable part includes the position P controller and speed PI controller. The fixed part includes the rest of the system. Second, the optimized controller parameters are calculated using Matlab $H_{\infty}$ controller design program. Finally, the system with optimized controller is tested by simulation and experiment. The control performance is satisfactory, and the $H_{\infty}$ controller design method is proven to be valid.
Cha Young-Bum;Song Do-Ho;Koo Bon-Min;Park Moo-Yurl;Kim Jin-Ae;Choi Jung-Keyng
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.10
no.4
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pp.659-666
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2006
Servo-motors are used as key components of automated system by performing precise motion control as accurate positioning and accurate speed regulation in response to the commands from computers and sensors. Especially, the linear brushless servo-motors have numerous advantages over the rotary servo motors which have connection with the friction induced transfer mechanism such as ball screws, timing belts, rack/pinion. This paper proposes an estimation method of unknown motor system parameters using the informations from the sinusoidal driving type linear brushless DC motor dynamics and outputs. The estimated parameters can be used to tune the controller gain and a disturbance observer. In order to meet this purpose high performance Digital Signal Processor, TMS320F240, designed originally for implementation of a Field Oriented Control(FOC) technology is adopted as a controller of the liner BLDC servo motor. Having A/D converters, PWM generators, rich I/O port internally, this servo motor application specific DSP play an important role in servo motor controller. This linear BLDC servo motor system also contains IPM(Intelligent Power Module) driver and hail sensor type current sensor module, photocoupler module for isolation of gate signals and fault signals.
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.22
no.6
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pp.21-30
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2022
This paper describes the design, manufacture, and testing of servos applicable to small tracking radars. First, Chapter 1 describes the necessity of this study. Chapter 2 describes the development of servos applicable to future tracking radars in small missile systems. Chapter 3 describes the design and test results for current control of brushed DC motors, brushless DC motors, and permanent magnet synchronous motors. And Chapter 4 describes the design and test results for speed control of the test wheel. And in Chapter 5, the results of the previous tests are summarized. In this paper, some pictures were intentionally blurred for security reasons, and the control result of test wheel was described, not the test with the developed gimbals.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.20
no.4
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pp.56-64
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2006
Generally, Permanent Magnet Brushless DC Motor(PM BLDC) is necessary the Hall-IC to detect the rotor position. But it will take place the operation standstill of motor or error of rotor position detection according to the circumference temperature, humidity, or limited surroundings. This paper propose the algorithm of rotor position detection only using one or two Hall-IC. Therefore we can estimate information of the others phase in sequence through a rotor instead of using three Hall-IC at 3 phase motor. This paper identify the same characteristics, performance and function of protection circuit by the proposed algorithm with the 3 phase PM BLDC motor in comparison with general method.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SC
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v.44
no.5
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pp.62-70
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2007
In this paper, the boost Power Factor Correction(PFC) technique for Direct Torque Control(DTC) of brushless DC motor drive in the constant torque region is implemented on a TMS320F2812DSP. Unlike conventional six-step PWM current control, by properly selecting the inverter voltage space vectors of the two-phase conduction mode from a simple look-up table at a predefined sampling time, the desired quasi-square wave current is obtained, therefore a much faster torque response is achieved compared to conventional current control. Furthermore, to eliminate the low-frequency torque oscillations caused by the non-ideal trapezoidal shape of the actual back-EMF waveform of the BLDC motor, a pre-stored back-EMF versus position look-up table is designed. The duty cycle of the boost converter is determined by a control algorithm based on the input voltage, output voltage which is the dc-link of the BLDC motor drive, and inductor current using average current control method with input voltage feed-forward compensation during each sampling period of the drive system. With the emergence of high-speed digital signal processors(DSPs), both PFC and simple DTC algorithms can be executed during a single sampling period of the BLDC motor drive. In the proposed method, since no PWM algorithm is required for DTC or BLDC motor drive, only one PWM output for the boost converter with 80 kHz switching frequency is used in a TMS320F2812 DSP. The validity and effectiveness of the proposed DTC of BLDC motor drive scheme with PFC are verified through the experimental results. The test results verify that the proposed PFC for DTC of BLDC motor drive improves power factor considerably from 0.77 to as close as 0.9997 with and without load conditions.
Kim, Sung-Jung;Park, Je-Wook;Im, Won-Sang;Jung, Hyun-Woo;Kim, Jang-Mok
Journal of Power Electronics
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v.13
no.2
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pp.250-255
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2013
This paper proposes an optimal current distribution method of dual-rotor brushless DC machines (DR-BLDCMs) which have inner and outer surface-mounted permanent-magnet rotors. The DR-BLDCM has high power density and high torque density compare to the conventional single rotor BLDCM. To drive the DR-BLDCM, dual 3-phase PWM inverters are required to excite the currents of a dual stator of the DR-BLDCM and an optimal current distribution algorithm is also needed to enhance the system efficiency. In this paper, the copper loss and the switching loss of a DR-BLDCM drive system are analyzed according to the motor parameters and the switching frequency. Moreover, the optimal current distribution method is proposed to minimize the total electrical loss. The validity of the proposed method was verified through several experiments.
본 논문은 휠체어의 탑승자의 구동력과 BLDCM(Brushless DC Motor) 에서 출력되는 보조력인 전기적인 구동력을 동시에 사용하는 탈부착형 수전동 휠체어의 제어기를 제안한다. 제안된 방식에서는 탈부착형 수전동 휠체어 제어기는 휠체어의 기울기와 휠체어의 상관관계를 바탕으로, 탑승자의 휠체어 림 구동 상태를 추정하여 휠체어의 전동력을 전달하는 BLDCM에서 구동력을 사용자의 지령에 따라 보조하도록 제어한다. 사용자의 요구 상태는 림의 구동에 따른 휠체어의 상태를 가속도, 자이로 센서를 이용해 측정을 하게 되고, 이를 상보필터를 사용해 각도를 보정하여, 지령치를 계산하고, 구동부는 지령치에 따라 휠체어에 필요한 전동력을 발생하게 된다. 탈부착형 수전동 휠체어의 제어방식은 시뮬레이션을 통해 가능성을 검증하였다.
This paper presents a analytical field solutions for the general class of Linear Brushless DC(LBLDC) motors with PM mover and 3-phase winding stator. In our magnetic field analysis, we have adopted an approach which can treat both magnetized material and winding from the each field analysis by magnetic vector potential considering 2-Dimensional slot modeling. Therefore, we give accurate analytical formulas and object function for design and parameters estimation by its magnetic field.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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