In this paper, it is object of design of high efficiency slotless BLDC motor using film coil. Slotless BLDC motor is able to have high efficiency property and low cogging torque, due to magnetization of stator core have constant contribution by slotless core. But it is difficult to make coil winding of slotless BLDC motor. So we make amateur of slotless BLDC motor using film coil. Film coil is fabricated by drilling, electro-plating and etching of copper/insulator/copper plate. In this paper, after design of slotless BLDC motor for moving axial blower, it is fabricated by NdFeB permanent magnet type rotor and film coil.
본 연구에서는 자동차 송풍장치용 slotless Outer Rotor BLDC 모터를 설계하고 제작하여 기존의 모터들의 단점을 개선하였다. 제안된 모터는 Brush를 제거하여 회전 시 DC 모터의 기계적 마찰에 의한 소음을 해결하고, 구조적으로 Slotless Air-Gap 권선을 사용하여 BLDC 모터 슬롯에 의해 발생되는 코깅 토크를 개선하였다. 그리고 외부 회전자에 Magnet을 부착시키고 내부 회전자와 동시에 회전하기 때문에 자속의 변화가 생기지 않아 구조적으로 철손을 원천적으로 줄여 높은 효율을 가진다.
This paper presents the analysis for power consumption, mechanical vibration and acoustic noise characteristics of the Coreless and Slotless Brushless DC motor in Digital Lightening Processor(DLP) Motor with the Air-Dynamic Bearing. The Coreless BLDC motor has not the stator yoke as well as the stator slot to remove the unbalance force by the interaction between the stator yoke and Air-Dynamic Bearing clearance. The assembling tolerance and the processing error make the air-gap difference between the magnet and the stator yoke .which occurs the unbalanced electro-magnetic force in the Slotless BLDC motor. It imposes the air-dynamic bearing on the disturbance force and makes the Air-Dynamic Bearing vibrated and noised. Also, The attractive force between the magnet and the silicon steel stator yoke increases the power consumption. In this paper, the power consumption, mechanical vibration and acoustic noise of the Coreless BLDC motor and the Slotless BLDC motor with the silicon steel stator yoke are simulated, analyzed, and tested using the manufactured proto-type motors with Air-Dynamic bearing. The simulated and tested results present that the Coreless BLDC motor without the silicon steel stator yoke has the lower mechanical vibration and noise ,and lower power consumption than the Slotless BLDC motor with the silicon steel stator yoke in Digital Lightening Processor Motor with Air-Dynamic Bearing.
This paper presents a design strategy of Slotless type BLDC motor using the space harmonic field method. The distribution of Back emf and torque are considered by movement of the Permanent Magnet and armature current. The result of magnetic field distribution, back-emf, and torque are in agreement with FEM.
본 논문은 Slotless BLDC 모터를 고출력화 하기 위해서 나선형(Helical)방식을 적용하여 모터의 고출력화를 이루는 방식에 대한 연구이다. 기존의 SlotlessBLDC모터는 코깅이 없고, Slot이 없으므로 소형화에 유리한 장점을 지녔다. 반면에 공극의 자속 밀도가 낮아 출력을 높이는데 한계가 있었다. 따라서 본 논문에서는 기존의 SLBLDCM의 단점을 극복할 수 있는 Helical 방식을 제안하였다. Helical 방식을 적용할 때 기존의 인덕턴스 영향으로 인한 전류 확립에 한계가 있었으나 본 방식을 적용 시 높은 전류를 흘릴 수 있었으며 이로 인해 고출력화를 이룰 수 있었다. 아울러 Helical 방식을 취하므로 높은 전류로 인한 발열문제까지도 동시에 해결할 수 있는 장점이 있었다. 본 논문에서는 Helical 방식을 적용하여 기존대비 출력을 15%이상 향상시킬 수 있었으며, 온도 상승도 10%이상 억제할 수 있었다.
This paper deals with the static analysis of slotless BLDC motor. The transfer relations methodology is employed for predicting the electromagnetic characteristics, with reference to the magnetic field distribution.
본 논문에서는 콘크리트 바이브레이터에 Slotless BLDC (Brush Less Direct Current) 모터를 적용하기 위해 BLDC 모터의 토크 및 역기전력 식을 기반으로 하여 설계를 한다. 모터의 길이와 직경의 사이즈가 주어져 있으므로 중요한 파라미터는 공극자속밀도이다. 자기회로의 간략화를 통하여 공극자속밀도를 계산 하였으며, 토크, 역기전력 및 공극자속밀도 식을 기반으로 기초설계를 진행하여 모터의 형상을 결정 하였다. 이후 모터의 고정자의 외경 및 내경, 스택 길이, 속도를 고정값으로 설정한 후 모터의 직경 및 두께를 변수로 지정하여 유한요소법을 이용한 시뮬레이션을 통해 상세설계를 진행하였으며, THD(Total Harmonic Distortion)값이 작으면서 목표 토크 값 이상의 형상을 설계 및 시뮬레이션을 진행하였다.
Slotless Permanent magnet Brushless DC Motor(PM BLDC) with the characteristics of high speed and high power density has been more widely used in industrial and automatic machine. Generally, PM BLDC meter is necessary that the three Hall-ICs evenly be distributed around the stator circumference in case of the 3 phase motor. The Hall-ICs are set up in this motor to detect the main flux from the rotor. therefore the output signal from Hall-ICs is used to drive a power transistor to control the stator winding current. However, instead of using three Hall-ICs, if only we used one Hall-IC, we estimate information of the others phase in sequence through a revolving rotor. This paper identified the characteristics and performance by using one Hall-IC for the 3 phase PM BLDC whose six stator and two rotor designed.
슬롯리스 PM BLDC 전동기는 고속도, 고출력의 특징을 가지고 있어서 산업 및 공장자동화 기기분야에서 폭넓게 사용되고 있다. PM BLDC 전동기를 구동하려면 회전자 위치를 검출하는 센서가 필수적으로 요구된다. 홀 센서는 회전자의 위치를 판별하기 위한 것으로서 3상 PM BLDC 전동기의 경우 3개의 센서를 이용하는 것이 일반적인 방법으로 사용되어지고 있다. 그러나 본 논문에서는 기존의 회전자 위치 검출 시 1개의 홀 센서를 사용하여 기존의 방법과 동일한 성능을 가질 수 있음을 증명하였다. 그 결과 기존의 방법과 동일한 성능을 갖으며 저가격, 보호회로의 역할, 회로의 부피 감소의 효과를 얻을 수 있었으며 이를 시뮬레이션과 실험으로 증명하였다.
최근 각종 산업기기 및 자동화기기에는 회전자가 영구자석으로 구성된 브러시리스 전동기의 사용이 증가하고 있다. 그러나 회전자가 영구자석으로 이루어진 BLDC전동기의 경우 회전자 위치 판별 센서는 필수 요소이다. PM BLDC 전동기의 속도제어를 수행함에 있어 기존의 엔코더와 Hall-IC 3개를 이용하지 않고, 2개의 Hall-IC로 3상 motor의 나머지 한상의 Hall-IC 신호를 추정하였다. 또한 사용된 PM BLDC motor는 고속속도를 가지는 특성을 가지고 있지만 Hall-IC를 이용하여 속초제어를 하기 때문에 속도의 오차 량이 상당히 크다는 단점을 가지고 있다. 따라서 이러한 단점을 개선하기 위해 저가의 PLL회로를 적용하였다. 또한 실험을 통하여 그 타당성을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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