In this paper, transient temperature and vibration characteristics of a brushless DC (BLD(c) motor are studied for external load (165W~495W) and rotational speed (2000 rpm~4000 rpm). For experiment, a simple measurement system is developed to allow a change in load and speed for measuring transient temperature and vibration simultaneously. Temperature and vibration were also measured under the conditions of natural convection and forced convection. Vibrations in the directions of x-axis (#Ch1), y -axis (#Ch2) and z -axis (#Ch3) were obtained by three accelerometers and temperature was obtained by a thermo-couple with respect to time until the motor is steady. Experimental results show that the amplitude of vibration is higher in the order of z-axis (#Ch3), x -axis (#Ch1) and y-axis (#Ch2) and the amplitude of vibration at the forced convection conditions is 10.6% to 17.8% lower than that of vibration at the natural convection. However, the ratio of the vibration value is similar on average regardless of external convection condition.
The Objects of this paper are developing and also improving a high-speed driving system of bushless DC motor(BLDCM) with economical and practical performance. Because BLDC motors are manufactured that each motor can create proper torque for their individual purpose, it is difficult to increase over the rated speed when a motor speed (with it's rated road) is reaching to a maximum speed so the motor torque cannot be increased. This paper verifies the effects of Leading Angle Algorithm, that is proposed on this paper, with examining existing methods to maximize the torque of a motor in high-speed driving area. The arithmetic processor for this experiment is TMS320C240 DSP controller that is designed for a special purpose of motor control in Texis Instrument Inc., and the used Inverter is PM10CSJ060, a Intelligent Power Module of Mitsubishi Corporation.
For permanent magnet brushless DC motors used for high speed fuel pumps, torque ripple is an important origin of vibration, acoustic noise and speed fluctuation. In this paper, the output torque profile of a PM motor with one phase energized is decomposed into the commutation torque, the reluctance torque and the armature reaction torque according to their source origins. It verifies that the output torque profile is qualitatively equivalent to the BEMF profile for low reluctance motors. This paper discusses the effect of magnet pole shaping and magnet arc length on the output torque and torque ripple. A magnet edge shaping is proposed to design a trapezoidal BEMF motor without torque ripple, with minimal sacrifice of the maximum output torque.
Hong, Hyun-Seok;Kim, In-Gun;Lee, Ho-Joon;Go, Sung-Chul;Lee, Ju
Journal of Electrical Engineering and Technology
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제12권1호
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pp.126-133
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2017
This paper deals with the effects of welding, which is done to fix the stator stack, on a motor in case of fabricating a prototype motor that is manufactured in a small quantity. In the case of a small motor, the stator is designed and fabricated with the segmented core as a way to raise the fill factor of winding wire to the utmost within a limited size. In case of fabrication by welding both inside and outside of the stator in order to fix the segmented-core stator, the effects of stack are ignored, and the eddy current loss occurs. This paper performed the no-load test on an IPM-type BLDC motor for driving the suction fan of a vacuum cleaner, which was manufactured by using a segmented-core stator. As a result of the test, it was found that input power more than expected was supplied. To analyze the effects of welding by using the finite element analysis method and verify them experimentally, a stator was re-manufactured by bonding, and input power supplied during the no-load test was compared.
The linear encoder used in the BLAC driving circuit consists usually analog type sensor, and need signal transform from analog sinusoidal to digital one for application in the PWM algorithm that is used to control motor current. When the motor is driven in low speed, it is required many operations and higher quality DSP to convert the hole sensor signal to digital one with enough resolution. In this paper, the another method to convert that signal with enough resolution without calculation of sine function is proposed. This is very simple and have high resolution even if the motor is driving in low speed. To verify the proposed method, BLAC motor is used, and it is proved that the motor is tracking well the reference step signal in the low speed as well as in the high one.
In this paper, vibration sources of the BLOC motor are identified and the motor vibrations are reduced by structural modification. For vibration characteristic identification, vibration signals measured by an accelerometer when the BLOC motor is moving. These signals are presented in a waterfall plot in order to find the dependency of frequency components on the motor speed. It is found that main vibration source is BLOC motor test rig. From finite element analyses and some experiments, it is also found that resonances occur because the natural frequencies of the test rig exist in usual driving speed rang. To shift the natural frequencies outside the driving rang, the test rig is modified increase stiffness. It is verified that considerable amount of vibration are reduced by the structural modification.
본 논문은 선박 추진 장치를 위한 저속 영역에서 최대 토크를 내는 대용량 BLDCM(Brushless DC motor)의 설계에 관한 연구이다. 기존의 추진 장치용 모터는 직류기 및 권선형 유도 전동기 등을 사용함으로 인하여 유지 보수가 필요하였다. 본 논문에서는 유지 보수가 필요 없고 저속에서 큰 토크를 발생 할 수 있는 BLDCM 설계를 하였다. 설계시 출력 리플 및 진동, 소음을 유발하는 코깅 토크 저감을 고려하기 위해 설계변수로 공극길이와 자극 각 등을 취하여 이의 변화에 대한 최저 코깅 토크를 가지는 최적형상을 구하고, 전동기 특성을 FEM과 Maxwell stress tensor법을 이용하여 해석하였다. 최저의 코깅 토크를 가지며 저속영역에서 최대 토크를 발생 할 수 있는 선박 추진 장치용 SPM type의 BLDCM을 설계하였다.
This paper deals with a magnetic field analysis on brushless DC(BLDC) motor with radial magnetization permanent magnet. In order to analyze the magnetic field, multi-layer analysis based on space harmonics method is employed. Finally, the analytical results are validated by non-linear Finite Element Analysis(FEA).
In small-power applications, variable-speed motors having high efficiency and controllability become more dominant than brushed DC motors. BLDC motors with permanent magnets in the rotor and SRMs directed by reluctance torque due to no permanent magnets have been strongly studied as a candidate. Compared to the BLDC motors, SRMs are more suitable for low-cost applications since the magnetic structure is simple, mechanically robust, and cheap due to no additional excitation in the rotor such as copper wire, aluminum, and permanent magnets. In addition, relatively small number of phases in single and two-phase SRMs allows more cost savings with regards to material in the motor and switching devices in the converter. In this paper, several 2 phase SRMs are compared to a 3 phase 6/4 SRM in terms of flux distribution in key parts of the motors.
본 연구에서는 저 비용 응용분야에 적합한 4스위치 3상 BLDC 전동기의 새로운 전류 제어 알고리즘을 제안하였다. 4스위치 시스템에서 빠른 속도 및 토크 응답 그리고 적은 토크 리플과 같은 좋은 동작 특성을 얻기 위한 기준 전류 발생 기법을 제안하였다. 특히, 제안한 기법은 전류 전환시 발생되는 토크 리플을 현저히 저감시켜 4스위치 시스템을 산업 응용 분야에 보다 널리 적용할 수 있을 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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