The BLDCM (Brushless DC Motor) characterized by linear torque to current, and speed to voltage has low acoustic noise, and fast dynamic response. Moreover, it has high power density with high proportion of torque to inertia in spite of small size drive. But, it produce torque ripple due to the motor inductance components in stator windings and back-EMF, when armature current is commutated. Therefore, it is difficult to apply the BLDCM to a precision servo drive system. In this paper is proposed to a new current control algorithm with using fourier series coefficients can minimize torque ripple due to the phase current commutation of BLDCM. Simulation and Experimental results prove the effectiveness the proposed algorithm through comparison with the conventional used unipolar PWM method.
This paper discusses study of torque ripple minimization employing an improved TDF(torque distribution function)-based instantaneous torque control to reduce acoustic noise and vibration problem of the SRM. As the flux linkage of the SRM is a nonlinear function of phase current and rotor position, design of optimal controller for the SRM is quite complicated. Hence, an accurate mathematical model considering the nonlinearity of the SRM is required. An improved TDF based torque control has been proposed in order to reduce the toque ripple at high speed operation. Dynamic simulation using Matlab/Simulink as well as Finite Element Analysis is presented. A prototype SRM for electric vehicle traction has been manufactured to validate the experimental results comparing the dynamic simulation results.
Industrial interest in switched reluctance motor (SRM) drives has varied since 1850s. This has been primarily due to the emerging markets for variable speed drives in consumer and industrial products, such as home appliances, air conditioning, hand tools, fans, pump motor, etc. However, SRM has been plagued with the acoustic noise and vibration problem by input power of fixed section. Therefore, This paper offers operating characteristics by dynamic simulation through the generalization of inductance profile and estimation of inductance according to current. the control methode are applied from DSP(digital signal processor) with voltage reference and position detection.
The small precision spindle motors in the high value-added products including the visible home appliances such as DLP projector require not only the energy conversion devices but also high efficiency, low vibration and sound operation. However, the spindle motors using the conventional ball bearing and sintered porous metal bearing have following problems, respectively: the vibration by the irregularity of balls and the short motor life cycle by the ball's abrasion and higher sound noises by dry contact between shaft and sleeve. In this paper, it is proposed that the spindle motor with a fluid dynamic bearing is suitable for the motor to drive the color wheel of the DLP(digital lightening processor) in the visible home appliances. The proposed spindle motor is composed of the fluid dynamic bearing with both the radial force and the thrust force. The fluid dynamic bearing is solved by the finite element analysis of the mechanical field with the Reynolds equations. The magnetic part of spindle motor, which is a type of Brushless DC Motor, is designed by the electro-magnetic field analysis coupled with the Maxwell equation. And the load capacity and the friction loss of fluid dynamic bearing are analyzed to bearing clearance variation by the fabrication error in designed motor. The design of the proposed motor is implemented by the load torque caused by the eccentricity and the unbalance of the fluid dynamic bearing when the motors are fabricated in error. The prototype of the motor with the fluid dynamic bearing is manufactured, and experiment results show the vibration, sound, and phase current at no load and color wheel load of the motors in comparison. The high performance characteristics with the low vibration, the low acoustic noise and the optimal mechanical structure are verified by the experimental results.
In this paper, Inverter drives adopting 2 phase space vector SRP-PWM (Separately Randomized Pulse Position PWM) with fixed switching frequency is proposed. The proposed 2 phase space vector SRP-PWM scheme is based on the 3 phase SRP-PWM. In the proposed SRP-PWM scheme, each of two phase pulses is located randomly in each switching interval. The experimental results show that the voltage and acoustic noise harmonics are spread to a wide band area. Also, the performance of the proposed 2 phase SRP-PWM and the conventional center aligned SVM are compared to each other. In resuit, the speed response is nearly simitar to each other from the viewpoint of the v/f constant control.
미러 하우징에서 발생하는 윈드노이즈는 다양한 종류의 발생원인을 가지고 있다. 'A'-필라 와동과의 간섭으로 발생하는 것에서부터 하우징 자체의 형상 파라미터와 관련한 소음, 작은 부품간의 매칭상태에 따라 불리한 조건에서 발생하는 소음 등이 있다. 본 연구는 제조과정이나 조립과정에서 발생하는 소음이 아닌 순수 형상 변화에 따라 유동장과 소음장에 어떤 변화를 야기하는지에 대한 것으로 한정 지었으며 대표적인 디자인 파라미터 별 유동장과 소음장에 미치는 영향의 대소를 조사하였다. 조사 방법은 상용 CFD 툴인 PowerFLOW 해석을 통해 유동장 및 소음장에 대한 상세한 분석을 수행했으며 미러 디자인 측면에서 참고할 가이드를 제시하고자 했다.
수치해석과 이전 연구에서 소개된 이론적인 해법을 결합한 하이브리드 방법을 이용하여 양단에 다양한 경계조건을 가진 일정 길이의 후판 실린더의 소음방사 특성을 분석하는 방법을 제시한다. 실린더의 구조적인 진동은 유한요소법을 이용한 수치해석을 통하여 해석하였으며 결과로 얻어진 실린더 표면의 진동변위 분포를 간단한 식으로 이상화하였다. 실린더의 고유진동에 의해 발생되는 소음은 이전 연구에서 소개된 이론적인 해법을 앞에서 구한 이상화된 고유진동 특성에 적용하여 계산한다. 이 결과는 경계요소법을 이용한 해석을 통하여 검증하였다. 이 결과를 바탕으로, 이 연구에서 제시된 이론적인 해법들이 다양한 형태의 경계조건을 가진 유한한 길이의 실린더에서 방사되는 소음 계산에 충분한 정확도를 가지고 있음을 알 수 있다. 이 연구에서 제시된 방법을 적용하면 브레이크 드럼, 모터 하우징 등 여러 종류의 실제 부품들에서 방사되는 소음을 계산할 수 있을 것으로 기대된다.
BLDC 전동기는 높은 효율과 출력밀도로 인하여, 현재 산업응용 분야에 널리 적용되고 있으며, 특히 고성능 제어 특성과 저소음 운전특성으로 인하여 가정용 전자제품의 활용도가 높아지고 있다. 본 논문에서는 제한적인 설계조건에서 요구성능을 만족하는 트레드 밀 구동용 BLDC 전동기를 설계하고, 이에 적합한 제어기를 제작하였다. 전동기설계에서 제한된 고정자 구조에 대하여, 제작의 용이성과 경제성을 고려하여 CAD와 FEM 해석을 통하여 영구자석의 형상을 설계하였다. 설계된 제어기는 트레드 밀의 안정된 구동과 성능을 위하여 운전자의 무게와 회전속도에 따라 학습된 제어기의 이득이 사용되도록 제작되었다. 제시된 트레드 밀 구동용 BLDCM과 제어기는 실험을 통하여 성능을 확인하였다.
Torque ripple control of brush less DC motor has been the main issue of the servo drive systems in which the speed fluctuation, vibration and acoustic noise should be minimized. Most methods for suppressing the torque ripples require Fourier series analysis and either the iterative or least mean square minimization. In this paper, the novel approach to achieve the ripple-tree torque control with maximum efficiency based on the d-q-0 reference frame is presented. The proposed method optimize the reference phase current waveforms including even the case of 3 phase unbalanced condition, and the motor winding currents are controlled to follow up the optimized current waveforms by delta modulation technique. As a result, the proposed approach provides a simple and clear way to obtain the optimal motor excitation currents. The validity and practical applications of the proposed control scheme are verified through the simulations and experimental results.
Torque ripples generate mechanical vibration at low speed and acoustic noise at high speed. The back emf harmonics of a PM synchronous motor is one of the main sources of torque ripples. To reduce torque ripples resulting from back emf harmonics, dq-axis harmonic currents that reduce the torque ripples are generally compensated to the current controller. Harmonic current compensation is effective at low speed, but it is not applicable at high speed because of the limited bandwidth of the current controller. In this study, dq-axis harmonic voltage compensation that can reduce torque ripples at high speed is proposed. The dq-axis harmonic voltages are calculated from the motor speed and the dq-axis harmonic currents. The effectiveness of the proposed method in reducing torque ripple is verified by a simulation and experiments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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