본 논문은 단상 전동기의 단점인 효율 및 기동특성을 고려하여 청소기에 적합한 고속 단상 BLDC(Brushless DC) 전동기의 설계를 목표로 한다. 단상 BLDC 전동기의 필수 조건인 기동토크 발생을 위해 비대칭 공극을 적용하였다. 무 부하 조건에서 비대칭 비율 정도에 따른 단상 BLDC 전동기의 코깅 토크와 역기전력의 크기 변화와 위상 차이를 분석하였다. 실제 부하 조건에서 단상 BLDC 전동기의 효율을 확인하기 위하여 단상 풀브릿지 인버터의 진상각 제어를 사용하였으며, 비대칭 비율과 진상각 크기에 따른 효율 특성의 비교를 통해 최적 모델을 선정하였다. 본 논문에서는 비대칭 비율에 따른 역기전력 위상 차이가 단상 BLDC 전동기에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 분석하고, 청소기의 부하 조건에서 효율을 극대화할 수 있도록 고속 단상 BLDC 전동기를 설계하였다.

This paper investigates the design of a single-phase brushless DC (BLDC) motor by employing asymmetric air gap to meet the characteristics of vacuum cleaner applications such as low torque and high speed. Also, one of the key objectives has to be reasonable efficiency since it is a disadvantage in a single-phase BLDC motor. Asymmetric stator pole surface needs to be effectively customized to satisfy several important performances such as starting torque and continuous torque at high speeds. Starting torque is modified by using a mechanism of phase difference between cogging torque and back electromotive force. In this paper, two types of asymmetric air gap are designed by changing the ratio of maximum air gap to minimum air gap, and switching on and off angles are determined at the same time after comparing key performances in case of no load and rated operation conditions.