Reduction of cogging torque of radial flux permanent magnet brushless DC motor by magnet shifting technique

Abstract

In spite of many advantages of radial flux permanent magnet brushless DC motors it suffers from the distinct disadvantage of high cogging torque. The designer must emphasize to reduce the cogging torque during the design stage. This paper introduces magnet shifting technique to mitigate cogging torque of surface mounted radial flux brushless DC motor. Methodology. Initially 200 W, 1000 rpm surface mounted radial flux permanent magnet brushless DC motor is designed with symmetrical placement of permanent magnets with respect to each other on rotor core. Cogging torque profile of this initial motor is obtained by performing finite element modelling and analysis. Originality. This design has been improved by shifting the position of permanent magnets with respect to adjacent permanent magnets. The effect of magnet shifting on cogging torque has been analyzed by performing finite element analysis. Results. It has been examined that the peak to peak cogging torque is decreased from 1.1 N m to 0.6 N m with shifting of permanent magnets respectively.

Незважаючи на багато переваг безщіткових двигунів постійного струму з радіальним магнітним потоком, вони мають явний недолік, що полягає у високому крутному моменті зубчатої передачі. Проектувальник повинен зосередитись на зниженні крутного моменту зубчатої передачі на етапі проектування. У цій статті представлена методика зсуву магніту для зменшення крутного моменту зубчатої передачі безщіткового двигуна постійного струму з радіальним потоком, встановленого на поверхні. Методологія. Спочатку безщітковий двигун постійного струму з радіальним магнітним потоком потужністю 200 Вт, 1000 об/хв спроектований із симетричним розміщенням постійних магнітів відносно один одного на сердечнику ротора. Розподіл крутного моменту зубчатої передачі цього початкового двигуна отриманий шляхом аналізу методом скінчених елементів (МСЕ). Оригінальність. Ця конструкція була вдосконалена за рахунок зсуву положення постійних магнітів по відношенню до сусідніх постійних магнітів. Вплив зсуву магніту на крутний момент зубчатої передачі було проаналізовано за допомогою аналізу МСЕ. Результати. Досліджено, що піковий крутний момент зубчатої передачі зменшився з 1,1 Н м до 0,6 Н м, відповідно, при зсуві постійних магнітів.