• 제목/요약/키워드: asymmetric air-gap structure

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A Design Optimization of Asymmetric Air-gap Structure for Small 3-phase Permanent Magnet SPM BLDC Motor

  • Kam, Seung-Han;Jung, Tae-Uk
    • Journal of Magnetics
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    • 제20권1호
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    • pp.91-96
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    • 2015
  • 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.

단상 영구자석 동기 전동기의 비대칭 공극 구조를 고려한 회전자 초기 자극 검출 기법 (Rotor Initial Polarity Detection Method of Single-Phase PMSM Considering Asymmetric Air-Gap Structure)

  • 서승우;황선환;박종원;김용휴
    • 전력전자학회논문지
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    • 제27권1호
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    • pp.80-83
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    • 2022
  • This paper proposes an initial rotor polarity detection algorithm of a single-phase permanent magnet synchronous motor (SP-PMSM) related to stable open-loop starting for sensorless operation. Generally, the SP-PMSM needs an asymmetric air-gap structure to can avoid the initial starting failure at zero torque point. Therefore, the rotor polarity information can be obtained by using the DC offset current direction of a stator current through a high frequency voltage injection into an SP-PMSM with an asymmetric air gap. In this paper, the proposed rotor initial polarity detection algorithm is verified through several experimental results.

An Asymmetric Rotor Design of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor for Improving Torque Performance

  • Yoon, Myung-Hwan;Kim, Doo-Young;Kim, Sung-Il;Hong, Jung-Pyo
    • Journal of Magnetics
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    • 제20권4호
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    • pp.387-393
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    • 2015
  • Torque ripple is necessarily generated in interior permanent magnet synchronous motors (IPMSMs) due to the non-sinusoidal distribution of flux density in the air gap and the magnetic reluctance by stator slots. This paper deals with an asymmetric rotor shape to reduce torque ripple which can make sinusoidal flux density distribution in the air gap. Meanwhile the average torque is relatively increased by the asymmetric rotor. Response surface method (RSM) is applied to find the optimum position of the permanent magnets for the IMPSM with improved torque performance. Consequently, an asymmetric structure is the result of RSM and the structure has disadvantage of a mechanical stiffness. Finally, the performance of suggested shape is verified by finite element analysis and structural analysis is conducted for the mechanical stiffness.

단상 BLDC 전동기 고정자 노치 위치에 따른 코깅토크 저감에 관한 연구 (A Study of Cogging Torque Reduction depending on Notch Position of Single Phase BLDC Motor Stator)

  • 감승한;정태욱
    • 한국산업융합학회 논문집
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    • 제17권3호
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    • pp.113-121
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    • 2014
  • This paper presents a optimization design of 10[W] single phase BLDC motor applied Notch shape. Cogging Torque causes noise, vibration and torque ripple so notched stator is proposed in this paper. Firstly, a single phase BLDC motor needs applying aymmetric air-gap shape because this type motor cannot help having dead-point which is zero torque position. However, using asymmetric air-gap structure causes cogging torque increase. Therefore, this paper proposes the notch shape structure. Notch shape structure has some advantages; low cost, easy to apply. There are 4 optimal factors selected in optimization process, which are position and size of notches. Through building a prototype, the result of FE analysis and the experimental measurement value are compared each other and then vailidity and utility of simulation will be verified.

풀 브릿지 인버터의 비선형성을 고려한 단상 영구자석 동기 전동기의 구형파 전압 주입 기동 기법 (Square Wave Voltage Injection Starting Method of SP-PMSM Considering Nonlinearity of Full-bridge Inverter)

  • 유상민;황선환;이기창
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.93-98
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    • 2022
  • 본 논문에서는 풀 브릿지 인버터의 비선형성을 고려한 단상 영구자석 동기 전동기의 오픈 루프 기동성을 개선하기 위한 구형파 전압 주입 기법을 제안한다. 일반적으로 단상 영구자석 동기 전동기는 3상 교류기와 달리 풀 브릿지 인버터를 채택하고 있으며 대칭 공극으로 자기 회로를 설계할 경우, 영토크 지점의 특정 위치에서 기동이 불가능할 수 있기에 비대칭 공극 설계가 요구된다. 이러한 단상 영구자석 동기 전동기의 구동 특성상 센서리스 운전 모드의 오픈 루프 제어시 기동 실패의 가능성이 상당히 높다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 인버터의 비선형성을 고려한 구형파 전압을 인가하여 기동 성능을 개선하는 기법을 제안하고자 한다. 제안한 알고리즘은 다수의 실험을 통해 타당성을 검증하였다.

자기회로 불평형을 고려한 가동 코일형 리니어 진동 엑츄에이터의 운전특성 개선 (Performance Improvement of Moving Coil Type Linear Oscillatory Actuator Considering Asymmetric Magnetic Circuit)

  • 김덕현;엄상준;강규홍;홍정표;김규탁
    • 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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    • 제49권11호
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    • pp.713-719
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    • 2000
  • This paper presents an approach toward improving the performance of Moving Coil Type Linear Oscillatory Actuator (MC-LOA) with the application of Finite Element Method (FEM) to a simple control system. MC-LOA has an unbalanced magnetic circuit due to its asymmetric structure and there is a different flux distribution on the air-gap along the current direction. The interaction driven by two fluxes between the Permanent Magnet (PM) and the current causes the unbalanced thrust and interferes with the proper oscillation of MC-LOA. In order to solve the above problems and improve the driving performance, it is necessary to analyze the rate of the unbalanced thrust according to the current direction by using FEM. Then, the analysis results are used to determine the input currents for both directions. Controlling the input currents can be easily achieved by a simple control system, such as Pulse Width Modulation (PWM), without complex units. The validity of the approach is verified by the experimental results.

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초고속열차용 축소모델 선형동기전동기의 개념 및 기본설계 연구 (A Study on a Concept and Basic Design of a Small-Scaled LSM for Ultra-High Speed Railway Transit)

  • 박찬배;이형우;이병송;박현준
    • 한국철도학회:학술대회논문집
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    • 한국철도학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.905-911
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    • 2009
  • The viscosity drive method by the wheel which is widely used in the conventional railway systems needs a large friction force between the wheel and the guide-rail, which brings on a thrust force for a quick acceleration and a high-speed travelling. In addition, the viscosity drive method needs an increase of the vehicle weight for a large friction force. However, a maglev train is possible to be driven by the electro-magnet instead of the wheel, which produces a levitation and thrust force without any contact. In general, low-speed maglev train uses a linear induction motor(LIM) for propulsion that is operated under 300[km/h] due to the power-collecting and end-effect problems of LIM. In case of high-speed maglev train, a linear synchronous motor(LSM) is more suitable than LIM because of a high-efficiency and high-output properties. LSM has a driving principle as same as a conventional rotary synchronous motor(RSM), and the torque of RSM becomes the thrust force of LSM. A conventional LSM has relatively large air-gap compared with a conventional RSM. So, it must be achieved a design that is considered normal force by finite-asymmetric structure, end-effect on the entry and exit part, and support structure of a moving part. Therefore, in this research, authors accomplish a conceptualizing and basic design of a small-scaled LSM, and characteristics analysis using FEM.

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폴리이미드와 폴리이써설폰 분리막을 이용한 $CH_4/N_2$의 투과선택도 특성 (A Study on the Permeance Through Polymer Membranes and Selectivity of $CH_4/N_2$)

  • 박보령;김대훈;이강우;황택성;이형근
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제49권4호
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    • pp.498-504
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    • 2011
  • 본 연구는 폴리이미드와 폴리이서설폰 중공사막을 이용하여 매립가스의 메탄 회수를 위한 메탄과 질소에 대한 투과도와 선택도를 실험하였다. 폴리이미드와 폴리이서설폰 소재를 건/습식 상전이 법을 이용하여 중공사 형태로 제조하고 표면 실리콘 코팅 후 모듈을 제조하였다. 전자주사 현미경 관찰을 이용하여 제조된 중공사 막의 구조가 치밀한 표면과 망상구조의 비대칭으로 형성된 것을 확인하였다. 압력과 온도가 증가함에 따라 메탄과 질소의 투과도는 증가하였으나 선택도($CH_4/N_2$)는 감소하는 것으로 나타났다. Air gap이 증가할수록 메탄과 질소의 투과도는 감소하였으며 용매치환을 한 중공사막의 투과도는 3.2~7.0배 증가하였다.

온실기체 분리용 폴리이서설폰 비대칭 중공사 막의 제조 (Preparation of Asymmetric Folyethersulfone Hollow Fiber Membranes for Flue Gas Separation)

  • 김정훈;손우익;최승학;이수복
    • 멤브레인
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    • 제15권2호
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    • pp.147-156
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    • 2005
  • 폴리이서설폰은 상용화된 엔지니어링 고분자 소재 중에서 이산화탄소/질소 및 이산화탄소/메탄의 분리 능력이 아주 우수하면서 이산화탄소에 대한 가소화에 대한 저항력이 아주 뛰어난 것으로 알려져 있다[1-4]. 본 연구에서는 연소 배가스내 이산화탄소의 분리/회수를 위하여 건-습식 상전이법에 의해 비대칭구조의 폴리이서설폰 중공사막을 제조하였다. 제막용액은 고비점이면서 폴리이서설폰의 용매인 NMP와 저 비점의 폴리이서설폰의 팽윤제인 acetone를 일정한 조성으로 함께 녹여서 제조하였다. 방사용액의 농도, NMP와 acetone의 비, 방사높이, 증발조건, 실리콘 코팅조건을 변화시키면서 중공사를 제조하였으며, 얻어진 중공사막의 이산화탄소와 질소에 대한 기체투과도와 선택도는 순수기체를 통하여 측정하였다. 최적의 PES 중공사막은 PES/Acetone/NMP = 30/35/35 $wt\%$ 방사용액과 실리콘의 코팅조건하에 제조된 것으로 폴리이서설폰 소재 자체의 고유선택도인 $30\~40$$CO_2/N_2$ 선택도를 보였으며 $25\~50$ GPU의 이산화탄소 투과플럭스를 보였다. 이러한 선택도와 투과도로부터 계산된 중공사 외표면의 선택층의 두께는 $0.1\;{\mu}m$였다. 제조된 폴리이서설폰중공사막이 향후 연소 배가스내 이산화탄소 분리/회수용 막분리 공정에 적용될 경우 우수한 결과를 보일 것으로 예측된다.