A 12/14 bearingless switched reluctance motor (BLSRM) with hybrid stator poles has been proposed due to the outstanding decoupling characteristics between the torque and suspending force. However, the motor is a two-phase motor. The output torque of the motor has torque dead zone and high torque ripple. Hence, the motor cannot self-start at some rotor positions. To solve the self-starting problems and reduce the torque ripple, a stepped rotor is proposed in this paper. Then, the motor with the stepped rotor is optimally designed. In the new designed motor, the majority parameters are kept the same with those of original motor; only the torque pole arc and rotor pole shape are optimally designed. The characteristics of the redesigned motor, such as inductance, torque and suspending force, are analyzed and compared with those in the original motor. Finally, the effectiveness of the proposed method is verified by the simulation results.
As a main part of an utility helicopter, the APU(Auxiliary Power Unit) has a solenoid valve system operated with a torque motor, which controls the flow rate in the fuel supply system. In this paper, we solved the Maxwell potential equations to analyze the electromagnetic force in the torque motor, and some additional analytic methods are used to compute the quantity of torque produced by the torque motor for the given circuit current. For the convenience, small displacement is assumed, and only magneto-static problem is considered for the two-dimensional cross section. The result will be compared with the three-dimensional analysis that will be studied in the near future.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.23
no.5
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pp.408-412
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2010
The single-phase switched reluctance motor(SRM) generates the positive torque in the restricted section. So, it can not started by itself and the torque ripple is heavier than poly-phase. For self-starting and fixing rotating direction, the rotor should be placed at the rising inductance slope when stationary. The parking permanent magnet locates the rotor in the fixed position, which can be started by it-self. It is very simple and cost effective but has some drawbacks. It affects the rotor during the operation, so the characteristics of motor, such as a torque, speed, and ripple are changed to go bad. This paper presents the detent torque of parking magnet starting device through the finite element analysis and experiments. The finite element analysis is performed at incremental rotor positions over one detent torque cycle for any one pole. The prototype, fabricated in the previous research, is used for the experiments. The inductance, instant torque, and detent torque are calculated using the terminal voltage and phase current. Finally, the finite element analysis result and the experiment result are compared for analysis and validity.
Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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v.20
no.3
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pp.213-220
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2017
This paper proposes an optimal current control method for improving efficiency of Brushless Direct Current (BLDC) motor. The proposed optimal current control method is based on the maximum torque point analysis of Finite Element Analysis (FEA). The proposed method can increase the effective voltage at the maximum torque point of BLDC motor and increase the output torque per unit current to increase the efficiency. In order to verify the proposed optimal current control method, have developed the prototype of a 50 [W] class motor drive and experimented by 20 [W] motor using the dynamometer set. This was verified.
It is difficult to analytically derive the relationship among volumetric displacement, flowrate, torque, and rotation speed regarding an instantaneous position of gerotor hydraulic pumps/motors. This can be explained by the geometric shape of the rotors, which is highly complicated. Herein, an analytical method for the instantaneous torque, rotation speed, flowrate, and volumetric displacement of a pump/motor is proposed. The method is based on two physical concepts: energy conservation and torque equilibrium. The instantaneous torque of a pump/motor shaft is determined for the posture of rotors from the torque equilibrium. If the torque equilibrium is combined with the energy conservation between the hydraulic energy of the pump/motor and the mechanical input/output energy, the formula for determining the instantaneous volumetric displacement and flowrate is derived. The numerical values of the instantaneous volumetric displacement, torque, rotation speed, and flowrate are calculated via the MATLAB software programs, and they are illustrated for the case in which inner and outer rotors rotate with respect to fixed axes. The degrees of torque fluctuation, speed fluctuation, and flowrate fluctuation can be observed from their instantaneous values. The proposed formula may provide a better understanding of the design or analysis process of gerotor pumps/motors.
Park, Young-Un;Cho, Ju-Hee;Rhyu, Se-Hyun;Kim, Dae-Kyong
Journal of Magnetics
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v.18
no.2
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pp.117-124
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2013
Single-phase, brushless DC (BLDC) motors have unequal air-gaps to eliminate the dead-point where the developed torque is zero. Unfortunately, these unequal air-gaps can deteriorate the motor characteristics in the cogging torque. This paper proposes a novel design for a single-phase BLDC motor with an asymmetric notch to solve this problem. In the design method, the asymmetric notches were placed on the stator pole face, which affects the change in permanent magnet shape or the residual flux density of the permanent magnet. Parametric analysis was performed to determine the optimal size and position of the asymmetric notch to reduce the cogging torque. Finite element analysis (FEA) was used to calculate the cogging torque. A more than 28% lower cogging torque compared to the initial model with no notch was achieved.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.17
no.1
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pp.101-109
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2000
Mutual torque ripple in a brushless DC motor is the main source of acoustic noise, especially fur motor operation with high speed and torque. This paper presents a method to obtain mutual torque ripple to identify acoustic noise source. Mutual torque ripple can be determined by analyzing phase current shape and magnetic circuit with different lead angles. Current shape is determined by state space model of voltage equation with the use of inductance calculated by FEM, and confirmed by experimental results. Mutual torque ripple is also determined by FEM analysis for the calculated current shape. Acoustic noise experiment reveals that mutual torque ripple with different lead angle is one of the main sources for noise generation in a brushless DC motor.
This paper deals with a characteristic that varies the number of magnetic pole in permanent magnet (PM) motor in order to reduce energy consumption. The pole changing memory motor (PCMM) can change the number of magnetic poles and produce two types of torque. When the motor operates with eight poles, it produces a magnetic torque at low rotational speeds. When the motor changes to four poles, it produces both magnetic torque and reluctance torque at high speeds. The paper explain the principle and basic characteristics of the motor by using a finite element method magnetic-field analysis, which consists of a PM magnetized by a pulse d-axis current of the armature winding. The results of our experiment show that the proposed motor reduces core loss by 10% and 55% under no-load and load conditions, and doubles the speed range of the motor.
As many researchers are relentlessly trying to improve the power generation schemes from the power grid, to meet the constantly increasing electricity demand. In this paper, the results of a finite element analysis are carried out to study on a design optimization of an asymmetric air-gap structure in 3-phase Permanent Magnet Brushless DC Motors. To achieve a high efficiency for a 3-phase PM BLDC motor, the asymmetric air-gap structure is proposed considering the rotation direction of a motor. Generally, a single-phase BLDC motor is applied asymmetric air-gap structure for starting. This is because the asymmetric air-gap structure causes reluctance variation so the motor can utilize reluctance torque toward a rotation direction. In this paper, the asymmetric air-gap is applied to 3-phase BLDC SPM motor so it utilizes reluctance torque with alignment torque. A proposed model is designed by 2-D FE analysis and the results are verified by experimental test.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.11B
no.2
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pp.1-8
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2001
This paper deals with magnetic field analysis and computation of cogging torque using an analytical method in Interior Permanent Magnet Motor (IPMM). The magnetic field is analyzed by solving space harmonics field analysis due to magnetizing and the cogging torque is analyzed by combining field analysis with relative permeance. In reducing cogging torque, the inferences of various design variable and magnetizing distribution are investigated. It is shown that the slot and pole ratio (the pole-arc / pole-pitch ratio) combination has a significant effect on the cogging torque and presents a optimal flux barrier shape to reduce the cogging torque. The validity of the proposed technique is confirmed with 2-D Finite Element(FE) analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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