I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   10 ,   No .   2 May   201 8 ,   p p .   4 4 6 ~4 5 5   I SS N:  2502 - 4752 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 1 0 . i2 . p p 446 - 4 5 5          446       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Preli m ina ry  S tud y  of a New  To po l o g y  P er m a nen M a g net  Flux  S w itching M o tor  for Elect ric Buses       M o hd   F a iro O m a r * 1 ,   E .   Su l a i m a n 2 ,   M .   Z .   Ah m a d 3 ,   J .   A.   Ra ni 4 ,   Ara v ind   CV 5   1, 2, 3, 4   F a c u l ty   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ics   En g i n e e rin g ,   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia ,   Jo h o r,   M a lay sia   5   S c h o o o f   En g in e e rin g ,   T a y lo r' s Un iv e rsit y ,   S e lan g o M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   N ov   1 7 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   2 0   2 0 1 8   A cc ep ted   M ar   12 ,   2 0 1 8       El e c tri c   b u se (EBs)  a p u b li c   tr a n sit  th a h a v e   b e e n   i n tro d u c e d   i n   m o d e rn   c o u n tr ies   re c e n tl y   a re   a n   a lt e rn a ti v e   e ff o rt  to   re d u c e   c li m a te  c h a n g e   a n d   e n v iro n m e n tal  im p a c ts  o f   f o ss il   f u e ls.  On e   e x a m p le  o f   th e   su c c e ss f u ll y   d e v e lo p e d   m o to r   f o EBs  is   in te rio p e rm a n e n m a g n e s y n c h ro n o u m o to r   (IP M S M w it h   m e rit o h e a d issip a ti n g ,   h ig h   to r q u e   p e f ra m e   siz e   a n d   re li a b il it y   in f lu e n c e   b y   a b se n c e   o f   b ru sh e s.  Ho w e v e r,   th e   th re e - p h a se   a r m a tu re   w in d in g a re   w o u n d e d   in   t h e   f o rm   o f   d istri b u te d   w in d in g s,  re su lt in   m u c h   c o p p e lo ss ,   h ig h   c o il   e n d   len g th   a n d   re d u c e d   th e   e ff ici e n c y .   T h e   e m b e d d e d   re c tan g u lar  m a g n e ts   in sid e   th e   r o to r   m a k e   ro to l e ss   ro b u st ,   in c re a se d   ro to w e ig h a n d   re d u c e d   th e   to r q u e   a n d   p o w e d e n sity .   T h e   p re se n IP M S M   h a a   c o m p lex   stru c tu re   w h ich   is  re lati v e l y   d iff icu lt   to   m a n u f a c tu re   a n d   to u g h   i n   o p ti m iza ti o n   p ro c e ss .   T h e   7 . 0   k g   v o lu m e   o f   P M   u se d   in   I P M S M   is  v e r y   h ig h ,   w h ich   in c re a se th e   c o st  o f   th e   m a c h in e .   T h e re f o re ,   a   n e w   to p o lo g y   o f   p e r m a n e n m a g n e f lu x   s w it c h in g   m o to u sin g   w e d g e - sh a p e d   P M   a n d   si n g le  sta to stru c t u re   w it h   th e   a d v a n tag e s   o f   sim p le   sta to d e sig n ,   r o b u st  r o to r   stru c tu re ,   h ig h   o f   to r q u e   a n d   p o w e r,   a n d   h ig h   e ff ici e n c y   is  p ro p o se d .   T h e   d e sig n ,   f lu x   li n k a g e ,   b a c k - e m f ,   c o g g in g   to rq u e ,   a v e ra g e   to rq u e ,   sp e e d ,   a n d   p o w e o f   th is  n e w   to p o lo g y   a r e   in v e s ti g a ted   b y   JMAG - D e sig n e v e rsio n   1 4 . 1   v ia  a   2 D - F EA .   T h e   in it ial  d e sig n   o p ro p o se d   m o to p ro d u c e s to r q u e   a n d   p o w e o f   9 0 5 . 9   Nm   a n d   5 7 . 7 5   k W ,   re sp e c ti v e l y   K ey w o r d s :   E lectr ic  b u s es   Flu x   s w i tch i n g   m o to r   No n - o v er lap p ed   w in d i n g s   P er m a n en m a g n e t   Salien t r o to r   T h r ee   p h ase   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h d   Fair o O m ar ,     Facu lt y   o f   E lectr ical  a n d   E lect r o n ic  E n g i n ee r i n g ,   Un i v er s iti T u n   H u s s ei n   On n   Ma la y s ia,   8 6 4 0 0   P a r it R aj a,   J o h o r ,   Ma la y s ia.   E m ail:  f air o z. o m ar @ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     I h as  b ee n   ex ten s i v el y   r ec o g n is ed   t h at  cli m ate  ch a n g an d   ca r b o n   em i s s io n   ar b y   f ar   t h b ig g est   o r d ea ls   o f   th n e w   m ille n n iu m .   T h am p li f icatio n   i n   th n u m b er   o f   au to m o b iles   i s   o n o f   t h k e y   r ea s o n s   a n d   it  w a s   r ep o r ted   th at  th er ar c u r r en tl y   al m o s 1   b illi o n   v e h ic les  g lo b all y ,   co n s u m i n g   ab o u t   6 0   m illi o n   b ar r els  o f   o il  p er   d ay   ( ab o u 7 0 o f   th to tal  o il  p r o d u ctio n ) .   On   av er ag e,   p r iv ate  v eh ic les  co n s u m ed   p etr o leu m   at  ab o u 3 6   m illi o n   b ar r els/ d a y   an d   s o   em i tted   r o u g h l y   1 4   m i llio n   to n n e s   o f   ca r b o n   d io x id d aily .   I n   ad d itio n ,   th ese   s a m v e h icles   e m itted   1 1 4   tr illi o n   B r itis h   T h er m a U n its   ( B T U)   o f   h ea e v er y   d a y   [ 1 ] .   Fo r   Ma lay s ia n   s ce n ar io ,   a n al y s is   o n   th e   co n s u m p tio n   b y   f u el  t y p s h o w e d   th at   th e   s h ar o f   p etr o leu m   p r o d u cts  i n cr ea s ed   m ar g i n all y   f r o m   5 7 . 0 in   2 0 1 3   to   5 7 . 1 in   2 0 1 4 .   A s   s u c h ,   p etr o an d   d iesel  w er th m aj o r   co n tr ib u to r s   at  4 3 . 0 an d   3 4 . 4 %,  r esp ec tiv el y .   Mo r eo v er ,   d ata  c o llected   f r o m   2 0 0 5   to   2 0 1 3   s h o w s   th n u m b er   o f   r eg i s ter ed   v eh ic les  h as  i n cr ea s ed   e v er y   y ea r   w it h   an   a v er ag e   in cr e m e n r ate  o f   6 . 8 %.  I n   ter m s   o f   C O2   e m i s s io n s ,   t h tr an s p o r tatio n   s ec to r   co n ti n u e d   to   b o n o f   th lar g e s t e m itt er s   in   th co u n tr y   [ 2 ] .     Go v er n m en ts   w o r ld w id ar im p o s in g   s tr ate g ie s   an d   p lan s   to   r ed u ce   ca r b o n   e m is s io n .   B y   th y ea r   2 0 2 0 ,   th Un ited   Kin g d o m   is   tar g eti n g   to   r ed u ce   ca r b o n   e m is s io n s   b y   4 5 [ 3 ] ,   [ 4 ] .   E u r o p ea n   Un io n   ( E U)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       P r elimin a r S tu d o f a   N ew To p o lo g P erma n en t Ma g n et  F l u S w itch in g   Mo to r   fo r …  ( M o h d   F a ir o z   Oma r )   447   co u n tr ies  ar p lan n in g   to   r ed u ce   th eir   e m i s s io n s   o f   2 0 b y   t h y ea r   2 0 2 0   [ 5 ] .   As  f o r   Ma la y s ia,   t h g o v er n m e n i s   co m m itted   to   tr i m   d o w n   ca r b o n   e m i s s io n   b y   4 0 b y   t h y ea r   2 0 2 0   an d   in   lin Ma la y s ia   Go v er n m en T r an s f o r m atio n   P r o g r am m ( GT P )   2 . 0 ,   th g o v er n m e n i s   d ed icate d   to   i m p l e m en tin g   B u s   R ap id   T r an s it  ( B R T )   [ 6 ] .   Gr ee n   tec h n o lo g y   ap p licatio n   i n   au to m o tiv h as  b ee n   id e n ti f ied   as  v iab le  s o lu tio n   to   i m p ed th e s v u l n er ab ilit ie s   an d   p r o m o te  a   s u s ta in ab le  e co n o m y .   P r esen tl y ,   o n e   o f   t h m o s p r o m i n e n t   s u s tai n ab le  an s w er s   to   s tr o n g l y   r ed u ce   o il  co n s u m p tio n   an d   ca r b o n   em i s s io n s   lie  i n   elec t r ic  v eh icle s   ( E Vs)  an d   h y b r id   elec tr ic   v e h icle s   ( HE Vs).   B ased   o n   t h s tate  o f   ar t,  th tech n o lo g y   o f   HE V   co n s id er ed   b etter   t h an   E an d   in ter n al  c o m b u s tio n   en g i n v e h icle  ( I C E V)   d u to   th f ac t h at  t h e n g in o f   t h HE ca n   al w a y s   o p er ate  in   its   m o s e f f ic ien m o d e,   y ield in g   s u p er - u ltra - lo w - e m is s io n s ,   an d   lo w   f u e co n s u m p t io n   th a n   t h e   I C E w h ile  h a v in g   th e   s a m r an g e.   C o n s eq u e n tl y ,   it  h a s   e n co u r ag e d   al m o s al ca r   i n d u s t r ialis ts   to   i m p r o v e   an d   d ev elo p   th eir   o w n   HE m o d els an d   co m m er cializa tio n   o f   s u p er - u ltra - lo w - e m is s io n   v e h icles [ 7 ] .   R ec en t l y ,   t h er ar s ev er al  t y p es  o f   elec tr ic  m ac h in e s   u s ed   in   HE Vs  s u c h   as  d m o to r s ,   in d u ctio n   m o to r s   ( I Ms) ,   s w i tc h ed   r el u c tan ce   m o to r s   ( S R Ms) ,   p er m a n en t   m ag n et  s y n c h r o n o u s   m o to r s   ( P MSM s )   an d   f l u x   s w itc h i n g   m o to r s   ( FS M s )   [ 8 ] ,   [ 9 ] .   Ho w e v er ,   b ased   o n   liter at u r es  r eg ar d i n g   elec t r ic  m o to r s   u s ed   i n   HE Vs,  o n l y   n u m er o u s   t y p o f   elec tr ic  m o to r   h av b ee n   s t u d ied   f o r   elec tr ic   b u s es  ( E B s )   w h ic h   is   o u ter   r o to r   SR ( OR - S R M)   an d   in ter io r   p er m a n e n m a g n et  s y n c h r o n o u s   m o to r   ( I P MSM )   as  illu s tr at ed   in   Fig u r 1   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] .   I n   [ 1 0 ] ,   th 1 6 S - 1 8 P   OR - S R d esig n   th at  o f f er s   s h o r f lu x   p ath ,   lo w   ir o n   lo s s   an d   ca p ab le  to   p r o d u ce   to r q u an d   p o w er   o f   2 0 0   N m   an d   4 0   k W ,   r esp ec tiv el y .   B esi d es,  SR ab s e n t   o f   p er m a n e n m a g n et,   i n h er e n t   f au lt  to ler an ce   ca p ab ilit ies,  s i m p le  an d   r o b u s co n s tr u ct io n   m ak SR b ec o m m o r attr ac tiv f o r   elec tr ic   v eh ic le  ap p licatio n s   [ 1 2 ] .   H o w e v er ,   th SR h as  t h d is ad v a n t ag e s   o f   h i g h   to r q u r ip p le,   h ig h   n o i s e,   v ib r atio n s   a n d   w ee k   m a g n et i co m m u n icat io n s   b et w ee n   th co ils   d u to   u n ev en n es s   o f   air   g ap   [ 1 3 ] .   Oth er   d r a w b ac k s   o f   OR - S R i n clu d th u s o f   p o s it io n   s e n s o r   w h ich   co m p licates  t h s tr u ct u r an d   m a k es  t h e   s y s te m   le s s   r eliab le  f o r   E B s   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .           Fig u r 1 .   E x a m p le  o f   E lectr ic  Mo to r   u s ed   in   E B ,   ( a)   1 6 S - 1 8 P   OR - S R an d   ( b )   4 8 S - 8 P   I PMSM       On   t h o t h er   h an d ,   a u t h o r   in   [ 1 1 ]   h as  i n tr o d u ce d   t h r ee - p h a s co n f ig u r atio n   o f   4 8 S - 8 P   I PMSM  w it h   ad v an ta g es  o f   h ig h   to r q u a n d   p o w er   d en s itie s ,   h i g h   to r q u ca p ab ilit y   at  lo w   s p ee d s ,   w i d o p er atin g   s p ee d   r an g e,   h ig h   e f f icie n cies o v er   t h s p ee d   r an g e,   h i g h   r eliab ilit y ,   an d   ac ce p tab le  co s t.  Mo r eo v er ,   4 8 S - 8 P   I P MSM   w it h   e m b ed d ed   r ec tan g u lar   m ag n et s   ar p r ef er r ed   s in ce   th e y   g e n er ate  less   lo s s es  t h an   r o t o r   s u r f ac m a g n ets,   th eir   r is k   o f   d e m ag n etiza tio n   d u r in g   s tato r   s h o r t - cir c u it  f ailu r is   lo w er ,   r eliab l y   f i x ed   an d   b o n d ed   in   th r o to r .   T h m o to r   h av s tato r   o u ter   d iam e ter ,   r o to r   o u ter   d i a m eter ,   air   g ap ,   an d   s tack   len g th   o f   t h m o to r   ar e   396  m m ,   2 6 0   m m ,   1 . 5   m m ,   an d   2 2 5   m m ,   r esp ec ti v el y .   Me an w h ile,   i n   elec tr ical  p ar t,   th s u p p l y   v o lta g e,   cu r r en a n d   ar m at u r c u r r en d en s it y   ar 4 4 0   V,   3 3 7 . 6   A   a n d   3 5   A r m s / m m 2 ,   r esp ec ti v el y .   R ec e n s t u d ies  o n   th 4 8 S - 8 P   I P MSM   s h o w s   at  b ase  s p ee d   o f   2 2 4 0   r p m ,   m ax i m u m   ca p ab ilit y   o f   to r q u a n d   p o w er   ac h ie v ed   ar e   6 3 9   Nm   an d   1 5 0   k W ,   r esp ec tiv el y .   I n   s p ite  o f   t h eir   g o o d   p er f o r m an ce s   i n   ter m   o f   to r q u a n d   p o w er ,   4 8 S - 8 P   I P MSM   s tato r   an d   r o to r   s tr u ct u r es  as  w ell  as  w i n d i n g   co n f i g u r atio n s   ca n   f u r th er   b ch an g ed   an d   i m p r o v ed .   T h th r ee - p h a s ar m at u r e   w i n d i n g s   ar w o u n d ed   i n   t h f o r m   o f   d is tr ib u ted   w i n d in g s   w h ic h   r es u lt s   i n   m u c h   co p p er   lo s s ,   h i g h   co il  en d   len g th   an d   th u s ,   r ed u cin g   t h ef f icien c y .   I P MSM   w it h   e m b ed d ed   r ec tan g u lar   m ag n et s   in s id th r o to r   m ak e   th m o to r   less   r o b u s t,  i n cr ea s es  t h r o to r   w ei g h an d   r ed u ce s   t h to r q u a n d   p o w er   d en s it y .   T h p r esen t   I P MSM   h as  co m p le x   s tr u c tu r w h ich   is   r elati v el y   d if f i cu lt  to   m an u f ac t u r an d   to u g h   in   o p ti m izatio n   p r o ce s s .   T h 7 . 0   k g   v o lu m o f   P u s ed   in   I P MSM   is   v er y   h i g h ,   w h ic h   in c r ea s e s   t h co s t o f   th m ac h i n e.   I n   o r d er   to   o v er co m t h d r aw b ac k s   o f   I P MSM ,   p er m a n e n m ag n et  f l u x   s w itc h in g   m o to r   ( P MFSM)   is   in tr o d u ce d   w it h   ad v a n tag e s   o f   all  ac tiv p ar p lace d   o n   th e   s tato r   w h ich   i n h er en tl y   r ed u c es  th co p p er   lo s s ,   m o to r   w ei g h as  w ell  as  i n cr ea s es  th m o to r   ef f icie n c y .   R e s ea r ch   o n   th P MFSM  to   d ate  h as  b ee n   m ai n l y   n o t   o n l y   f o cu s ed   o n   th g e n er al  elec tr o m ag n etic  a n al y s i s ,   o p tim izatio n   o f   t h i n n er   r o to r   t y p [ 1 6 ] ,   b u also   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :   4 4 6     4 5 5   448   o u ter   r o to r   P MFSM  [ 1 7 ] .   T h er ar t w o   t y p e s   o f   s tato r ,   s eg m en ted   an d   s i n g le  as  w e ll  m atc h ed   in   d esi g n s   u s i n g   th r ec tan g u lar - s h ap ed ,   V - s h ap ed   an d   w ed g e - s h ap ed   P M.   First  o u ter   r o to r   P MFSM  in tr o d u ce d   is   o n   2 0 0 9   [ 1 8 ]   w i th   n o v el  1 2   s lo ts ,   2 2   p o les  ( 1 2 S - 2 2 P)  w ith   co n v e n tio n al  r ec tan g u lar - s h ap ed   o f   P ( I - P MFSM)   f o r   el ec tr ic  p r o p u ls io n   in   lig h t w ei g h elec tr ic  v eh ic le  is   p r esen ted .   T h d esig n   s p ec if icat io n s ,   o p ti m izatio n ,   an d   p er f o r m an ce s   ca n   b o b tain ed   in   [ 1 9 ]   w it h   ad v an tag es  o f   h i g h   ef f icie n c y   a n d   h i g h   f l u x - w ea k e n in g   ca p ab ilit y   o v er   th o p er atio n al  s p ee d   r an g e.   Ho w e v er ,   th i s   d esig n   h a v s o m p r o b lem s   s u c h   as  lo w   r ated   s p ee d   an d   u s ag h i g h   cu r r e n i n   o r d er   to   p r o d u ce s   h i g h   to r q u an d   p o w er .   I n   ad d itio n ,   t h s eg m e n ted   s tato r   d esig n   m a k t h m o to r   s tr u ct u r b ec o m co m p le x   an d   d if f ic u lt to   m a n u f ac tu r e.   An o th er   ex a m p le  o f   o u ter   r o to r   P MFSM  is   o u ter   r o to r   PMFSM  w it h   w ed g e - s h ap ed   m ag n et  ( W - P MFSM) .   T h s p ec if icatio n s ,   o p ti m is at io n   p er f o r m an ce s   a n d   co m p ar is o n   b et w ee n   o u ter   r o to r   W - P MFSM,   o u ter   r o to r   I - P MFSM  a n d   s u r f ac e - m o u n ted   P MSM   w er ex p lain ed   i n   [ 2 0 ] .   T h o u ter   r o to r   W - P MFSM  h a s   12S - 2 2 P   co n f ig u r atio n ,   w h ile   p ar am e ter   o f   r o to r   o u ter   d ia m eter ,   r o to r   in n er   d ia m eter   a n d   air - g ap   le n g th   ar co m p ar ab le  w i th   th e   o u ter   r o t o r   I - P MFSM  i n   [ 1 9 ] .   Fig u r 2   ( a)   s h o w   t h s tr u ct u r o f   W - P MFSM.   T h W - P MFSM  h as  ad v a n ta g es  o f   to r q u ca p ab il ity ,   h i g h   e f f icien c y   d u to   th les s   to r q u r ip p le   an d   h ig h   P f l u x   lin k ag e.   Fu r t h er m o r e,   W - P M FS h as  a   g o o d   f l u x   w ea k e n in g   ca p ab ilit y   w h ic h   i s   i m p o r tan to   d eter m i n s p ee d   r an g an d   lo ad in g   ca p ab ilit y   in   h i g h - s p ee d   m o d e.   Ho w e v er ,   th p ea k - to   p ea k   v al u e   o f   co g g i n g   to r q u e   o f   o u ter   r o to r   W - P MFSM  is   h ig h   co m p ar ed   to   th s u r f ac e - m o u n ted   SP MSM   b ec au s o f   m o s o f   w ed g e - s h ap ed   P p ar t is p lace d   in   th s tato r   led   m o r f l u x   li n k a g e.     Fig u r 2   ( b )   s h o w s   t h u r b an   s tr u ct u r o f   i n n er   r o to r   PMFSM  w i th   o v er lap p ed   w i n d in g s   ( OW - P MFSM) .   T h in n er   r o to r   OW - P MFSM  h a s   2 4   s lo ts   an d   1 6   p o les,  w h ile  th o u ter   s tato r   d ia m eter ,   o u ter   r o to r   d ia m eter   an d   s tack   le n g t h   ar s et  to   1 2 8   m m ,   8 2 . 5   m m   a n d   7 5   m m ,   r esp ec tiv el y   [ 2 1 ] .   I n   [ 2 1 ] ,   th au th o r   clai m ed   t h at  t h in n er   r o to r   OW - P MF SM  p r o d u ce d   f l u x   li n k ag e   an d   b ac k - e m f   o f   1 1 5 . 2 8 h ig h er   t h an   in n er   r o to r   n o n - o v er lap p ed   w in d i n g s   ( NOW - P MFSM)   d u to   ar m at u r s lo ar ea   w as  d o u b led .   T h to r q u d en s it y   o f   OW - P MFSM  is   6 5 . 2 h i g h er   t h an   N OW - P MFSM,   an d   1 7 . 6 h ig h er   th a n   th co n v en t io n al  1 2 S - 10 NOW - P MFSM.   I n   ad d itio n ,   t h d esig n   o f   i n n er   r o to r   g iv e   th ad v an tag d u r i n g   o p er atio n   at  h i g h   s p ee d .   Ho w e v er ,   th OW - P MF SM  s u f f er s   f r o m   h i g h   to r q u r ip p le  d u to   h ig h   co g g in g   to r q u an d   b ac k - e m f   h ar m o n ics.  I n   ad d itio n ,   th e   co n v e n tio n al  r ec ta n g u lar - s h ap ed   P Ms u s ed   o n   s e g m en ta l s tato r   m a k t h e   s tr u ctu r e   m o r co m p le x ,   h ar d   to   m a n u f ac tu r e,   n o t r o b u s t a n d   to u g h   to   o p tim i s e.           Fig u r 2 .   ( a)   1 2 S - 2 2 P   P MFSM  Ou ter   R o to r   w ith   W ed g e - S h ap ed   P an d   ( b )   2 4 S - 1 6 P   PMFSM  I n n er   R o to r   w it h   R ec tan g u lar - Sh ap ed   PM       T h er ef o r e,   n e w   to p o lo g y   o f   th r ee - p h ase  i n n er   r o to r   P MF SM  u s in g   w ed g e - s h ap ed   P an d   n o n - o v er lap p ed   ar m at u r w i n d i n g s   p lace d   o n   t h s tato r   is   p r o p o s ed .   B o th   s tato r   an d   r o to r   ar d esig n s   w it h   s alie n t   teeth   an d   s in g le  s tr u ct u r th at   g iv ad v a n ta g es  o f   ea s y   t o   o p ti m is a n d   m a n u f ac t u r p r o ce s s .   Fo r   th i n itial   d esig n ,   p ar a m eter s   f o r   o u ter   d i a m eter ,   air   g ap   le n g th   an d   s tac k   le n g t h   ar b ased   o n   e x i s ti n g   I P MSM   in   [ 1 1 ]   as  p er   m i n i m u m   r eq u ir e m e n t o f   E B s .       2.   RE S E ARCH   M E T H O DO L O G Y   Gen er all y ,   t h p r o j ec im p lem en tatio n   i s   d iv id ed   in to   t w o   p h ases ,   w h ic h   ar to p o lo g y   s elec tio n   o f   in n er   r o to r   P MFSM  an d   d esi g n   v ar io u s   r o to r   p o le  o f   in n er   r o to r   P MFSM  w i th   w ed g e - s h a p ed   P M.   A n al y tical   s tu d y   i s   co m p le ted   b y   a   2 f i n ite  ele m e n t   an al y s is   ( 2 D - F E A )   to   o b tain   in f o r m atio n   t h at  is   n o t   a v ai lab le   th r o u g h   a n   ac t u al  d e v ice  te s an d   g a v s u b s ta n tial l y   g r ea ter   in s ig h i n to   t h d ev ice 's  p er f o r m a n ce .   T h 2 D - FEA   s o f t w ar u s ed   is   J M A G - d esig n er   v er s io n   1 4 . 1 .     A th f ir s p h a s e,   th er ar f o u r   to p o lo g ies  o f   in n er   r o to r   PMFSM  to   b an a l y s ed   n a m el y   M o d el  1 ,   Mo d el  2 ,   Mo d el  3   an d   Mo d el  4 .   E ac h   m o d el  u s es  co m b i n atio n   o f   2 4 S - 1 6 P   w i th   n o n - o v er lap p ed   w i n d in g s   an d   d if f er en s tr u ct u r es  o f   P M ,   s tato r   an d   r o to r .   Fo r   Mo d el  1   an d   Mo d el  2 ,   b o th   d esi g n   u s s e g m en tal  s tato r   an d   s alie n t te et h   s tr u ct u r e,   b u t   th P s h ap o f   Mo d el  1   an d   Mo d el  2   is   d if f er e n t i n   w h ich   r ec tan g u lar - s h ap ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       P r elimin a r S tu d o f a   N ew To p o lo g P erma n en t Ma g n et  F l u S w itch in g   Mo to r   fo r …  ( M o h d   F a ir o z   Oma r )   449   an d   w ed g e - s h ap ed ,   r esp ec ti v el y .   Me a n w h ile,   Mo d el  3   u s e s   s in g le  s tato r   a n d   r o to r   s tr u ct u r as  w e ll  a s   w ed g e - s h ap ed   o f   P M.   Fo r   th Mo d el  4 ,   it  u s s i n g le   s tato r   s tr u ct u r e,   s eg m e n tal  r o to r   s tr u ct u r an d   w ed g e - s h ap ed   o f   P M.   T h s tr u ctu r c h ar ac ter is t ics o f   all  m o d el s   ar s u m m ar iz ed   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .   Stru ctu r C h ar ac ter i s t ics o f   Var io u s   I n n er   R o to r   P M FS Ms   S t r u c t u r   / M o d e l   M o d e l   1   M o d e l   2   M o d e l   3   M o d e l   4   S t a t o r   S e g me n t a l   S e g me n t a l   S i n g l e   S i n g l e   R o t o r   S i n g l e   S i n g l e   S i n g l e   S e g me n t a l   P M   s h a p e   R e c t a n g u l a r   W e d g e   W e d g e   R e c t a n g u l a r       T o   f air l y   co m p ar w i th   t h ex is ti n g   4 8 S - 8 P   I P MSM ,   s tato r   o u ter   d ia m eter ,   air   g ap ,   s tack   len g th   a n d   P w ei g h t   ar k ep s a m e   f o r   th p r o p o s ed   o n e.   Fo r   elec tr ical  p ar t,  m ax i m u m   v o ltag e,   m ax i m u m   r ated   cu r r en t,  I a,   m a x i m u m   c u r r en t   d en s it y ,   J A ,   an d   P w e ig h a r e   s et  to   4 1 5   V,   2 4 0   A r m s ,   3 5   A r m s / m m 2   a n d   7   k g ,   r esp ec tiv e l y   f o r   al d esi g n s .   T h n u m b er   o f   t u r n s ,   Na   an d   r ated   c u r r en t,   I r m s   is   c alcu lated   b ased   o n   E q u atio n   1   an d   2 ,   r esp ec tiv el y .   R o to r   to o th   w id t h ,   R w   an d   s t ato r   to o th   w id th ,   S w ,   s tato r   b ac k   len g t h ,   Sb an P w id th ,   P M w   ar d eter m i n ed   b y   u s i n g   E q u at io n   3 .     A A A A I S J N                   ( 1 )     A A A A N S J I 2                   ( 2 )     w h er J A   is   t h cu r r en t d e n s it y ,   α   is   f illi n g   f ac to r ,   S A   is   th to tal  ar ea   o f   th s lo t,  an d   I A   is   c u r r en t.     s i o s od s id w w w N K S N S PM S R 4 3 4 3 `             ( 3 )     A t h s ec o n d   p h ase,   t h d esi g n   v ar io u s   r o to r   p o le  is   s tu d ied   p u r p o s ely   to   d eter m i n th e   b est  r o to r   n u m b er   to   m atc h   w it h   s tato r   s t r u ctu r t h at   s elec ted   i n   t h p r e v io u s   p h a s e.   A ll   d esig n s   w ill   u s th s a m s tato r   s tr u ct u r an d   o n l y   r o to r   n u m b er   w ill  c h an g e.   T h p o s s ib le  co m b in atio n   s ta to r   s lo an d   r o to r   p o le  ar e   ca lcu lated   b ased   o n   E q u atio n   4 .   W h er N s N r Q   a n d   k   r ep r esen ts   a s   ar m at u r s lo n u m b er ,   r o to r   p o le   n u m b er ,   p h ase  an d   i n te g er .       q k N N s r 2 1                   ( 4 )       3.   T O P O L O G SE L E CT I O O F   I NNER RO T O P M F S M   Fo u r   to p o lo g ies  o f   i n n er   r o to r   P MFSM  as  ill u s tr ated   i n   Fi g u r 3   w er co m p r is in g   v ar io u s   s tato r   an d   r o to r   d esig n   h a s   b ee n   a n al y s ed   at  n o - lo ad   an d   m a x i m u m   lo ad   co n d itio n s .   T h p er f o r m an ce s   w er co m p ar ed   b y   co n s id er in g   v ar io u s   c h ar ac ter is tic s   s u ch   a s   f lu x   lin k a g e,   b ac k - e m f ,   co g g i n g   to r q u e,   a v er ag e   to r q u an d   p o w er .   T h m ai n   o b j ec tiv o f   th is   co m p ar is o n   i s   to   e x a m in e   t h ap p r o p r iate  to p o lo g y   th a g iv e s   less   b ac k - e m f   d is to r tio n ,   les s   co g g i n g   to r q u e,   h i g h   f l u x   li n k ag e,   h ig h   av er a g to r q u an d   p o w er   an d   ea s y   to   m an u f ac t u r e.           Fig u r 3 .   C r o s s   Sectio n   o f   Var io u s   T o p o lo g ies  o f   I n n er   R o to r   P MFSM,   ( a)   Mo d el  1 ,   ( b )   M o d el  2 ,   ( c)   Mo d el  3 ,   an d   ( d )   M o d el  4     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :   4 4 6     4 5 5   450   3 . 1 .   Resul t   o f   Co il T est  a nd   P M   F lux   L in k a g e   A n o - lo ad   co n d itio n ,   th f lu x es  f r o m   P ex citatio n   as  f l u x   s o u r ce   ar e   lin k ed   f r o m   t h s t ato r   to   th e   r o to r   m a k in g   co m p le te  f lu x   c y c le.   B y   co m p ar in g   t h f l u x   lin k a g es  at  d i f f er en co il s ,   th ar m at u r co il   p h ases   w er d e f i n ed   ac co r d in g   b alan ce   th r ee   p h a s s y s te m .   Fi g u r 4   d ef in e s   t h r ee - p h a s f l u x   li n k a g a s   U,   V,   an d   W   f o r   in n er   r o to r   P M FS ( Mo d el  1 ) .   T h s am p r o ce d u r ap p lies   to   an o th er   m o d el  f o r   o b tain in g   th r ee - p h ase  f l u x   l in k a g co n n ec tio n s   a n d   v alid ati n g   th o p e r atin g   p r i n cip le  o f   i n n er   r o to r   P MFSM.   Fig u r 5   s h o w s   t h f l u x   li n k a g at  v ar i o u s   m o d el  o f   in n er   P MFSMs  at  n o - lo ad   co n d itio n s .   Fro m   t h f i g u r e,   Mo d el  1   w it h   r ec ta n g u lar - s h ap ed   P an d   s e g m e n tal   s tato r   h ad   h i g h e s f lu x   l in k a g as  co m p ar ed   to   o th er   in n er   r o to r   P MFSM  to p o lo g ies.  Ob v io u s l y ,   Mo d el  1   co n f i g u r atio n   h ad   p o s s ib ilit y   to   p r o v id h ig h er   to r q u an d   p o w er .   Ho w e v er   th s i n u s o id al  f l u x   h as  b it  d is to r tio n   d u to   f lu x   s lig h tl y   d ec r ea s ed   at  1 0 0   d eg r ee .   I n   Mo d el  4 ,   th f l u x   li n k ag w a v e f o r m   w a s   d is to r ted   d u to   h ig h   m a g n it u d o f   o d d   h ar m o n ics.  W h ile,   M o d el  2   an d   Mo d el  3   w h ic h   ar b o t h   to p o lo g ies  u s e d   w ed g e - s h ap ed   P M   p r o d u ce d   lo w   f l u x   li n k ag b u r elati v el y   s m o o t h   co m p ar ed   to   o th er s .                 Fig u r 4 .   C o il  T est  f o r   Mo d el   Fig u r 5 .   P f lu x   L i n k ag at  Var io u s   Mo d el  o f   I n n er   R o to r   P MFSMs       3 . 2 .   Resul t   o f   B a ck - e m f     A o p en   cir c u it  co n d itio n ,   th e   in d u ce d   v o lta g g e n er ated   f r o m   P ex ci tatio n   w i th   t h s p ee d   o f   7 5 0   r p m   f o r   to p o lo g ies  o f   in n er   r o to r   P MFSM  ar illu s tr ated   i n   Fi g u r 6 .   Mo d el  1   h ad   th h ig h e s a m p lit u d o f   ap p r o x im a tel y   1 2 1 7 . 4 5   w h i le  Mo d el  3   m o to r   h ad   th lo west  a m p lit u d e   o f   4 4 9 . 4 9   an d   1 2 . 8 lo w er   th a n   Mo d el  2 .   Du to   co m p lete   f lu x   li n k ag e   f r o m   s tato r   to   r o to r   an d   b ac k   to   s ta to r   w it h o u t   an y   leak a g e,   h i g h   b ac k - e m f   w as  o b s er v ed .   B ac k - e m f   w a v e f o r m   o f   Mo d el  4   w as  d i s to r ted   d u to   o d d   h ar m o n ics  3 .   B ac k - e m f   at  n o   lo ad   co n d itio n   o f   all   to p o lo g ies  w as  h i g h er   th a n   ap p lied   v o ltag o f   4 1 5   V,   b u th e   b ac k - e m f   ca n   b r ed u ce d   w it h   s e v er al  m eth o d   s u ch   a s   r ed u ce   n u m b er   o f   t u r n s ,   o p ti m i s atio n   p r o ce s s   an d   d ec r ea s o f   r ated   cu r r en t.           Fig u r 6 .   B ac k - e m f   P r o f ile  at  7 5 0   r p m       3 . 3 .     Resul t   o f   C o g g ing   T o rq ue   Fro m   co g g i n g   to r q u an al y s e s ,   it  is   o b v io u s   th a Mo d el  4   co n f i g u r atio n   h as  h ig h es p ea k - to - p ea k   co g g i n g   to r q u e,   T cog   f o llo w ed   b y   Mo d el  1   w it h   1 3 0 . 8   N m   a n d   1 0 5 . 6   Nm ,   r e s p ec tiv el y   w h i l Mo d el  2   h a s   t h lo w es T cog   ap p r o x i m atel y   5 1 . 1   N m .   W h ile  Mo d el  3   h a s   5 2 . 8 lo w er   t h an   Mo d el  1   th at  u s ed   r ec tan g u lar   a n d   s eg m e n tal  s tato r .   As  h i g h   co g g in g   to r q u ca u s ed   v ib r atio n   in   m ac h i n an d   m ad it  n o is y .   T h co g g in g   to r q u e   also   ca n   b r ed u ce d   b y   f o llo w in g   v ar io u s   co g g i n g   to r q u r e d u ctio n   tech n iq u e s   s u c h   a s   r o t o r   p o le  ch a m f er i n g ,   r o to r   teeth   ax ial  p air in g ,   r o to r   p o le  n o tch in g ,   an d   r o to r   p o le  p air in g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       P r elimin a r S tu d o f a   N ew To p o lo g P erma n en t Ma g n et  F l u S w itch in g   Mo to r   fo r …  ( M o h d   F a ir o z   Oma r )   451   3 . 4 .     Resul t   o f   T o rque  a nd   P o w er   Fo llo w i n g   an al y s is   w a s   co n d u cted   to   d eter m i n t h m a x i m u m   ab ilit y   o f   t h a v er ag to r q u e ,   T ave   an d   p o w er ,   P max   at  m ax i m u m   J A   w ith   P ex citatio n .   Fi g u r 7   s h o w s   t h Mo d el  2   h as  th h i g h est  T ave   an d   P max   o f   6 6 9 . 3   Nm   o f   6 7 . 0 1   k W ,   r esp ec tiv el y   d u e   to   lo w   T cog   an d   l o w   d is to r tio n   i n   t h b ac k - e m f .   B esid es,  Mo d el  1   an d   Mo d el  4   in   th lo w e s p o s itio n   d u to   s u f f er in g   f r o m   T cog   an d   h i g h   h ar m o n ic s .   Me an w h ile,   Mo d el  3   h as   T ave   an d   P max   o f   6 3 9 . 1 4   Nm   an d   6 4 . 8   k W ,   r esp ec tiv el y .   B ased   o n   th an al y s i s   th a h a s   b ee n   co n d u cted ,   Mo d el  3   is   s elec ted   as  th b est  to p o l o g y .   A lt h o u g h   th v al u o f   T ave   an d   P max   s li g h t l y   lo w er   t h a n   th Mo d el  2 ,   th w ed g e - s h ap ed   s tr u c tu r P an d   s in g le  s tato r   s tr u ct u r ca u s i n g   Mo d el  3   ea s y   to   f ab r i ca te  an d   s i m p le  to   o p tim ize.   I n   ad d itio n   w i th   lo w   h ar m o n ics  an d   lo w   b ac k - e m f   i o f f er s   ad v an ta g e s   s u c h   as  ea s o f   p r o tectio n   d u r in g   th o f f   s tate  o cc u r r ed   d u to   s o m f au l ts .           Fig u r 7 .   T o r q u an d   Po w er   o f   Var io u s   I n n er   R o to r   P MFSMs       4.   VARIO US R O T O P O L E   O F   I NNER RO T O P M F S M   WI T H   WE DG E - SH AP E P M   T h is   s tu d y   t h d esig n   o f   m ac h in f o c u s ed   o n   t h co m b i n a tio n   o f   f o u r   d esi g n s ,   2 4 S - 8 P ,   2 4 S - 1 6 P ,   24S - 2 0 P ,   an d   2 4 S - 2 8 P   d u to   s u cc es s f u l l y   i n   co il  te s an al y s i s .   B y   u s i n g   th s a m r estrictio n   an d   s p ec if icatio n   f o r   all  co m b i n ati o n   o f   s lo t - p o les o f   i n n er   r o to r   P MFSM,   th p er f o r m a n ce s   ar an al y s ed   b ased   o n   2D - FE A   f o r   o p en   cir cu it  co n d itio n s ,   w h ic h   m ea n s   th er ar n o   cu r r en s u p p l y   in   ar m at u r co il,  w h ile  i n   lo ad   co n d itio n   ar m at u r co il  s u p p lied   at  3 0   A r m s / m m 2   an d   f l u x   ex citat io n   f r o m   P M.   A ll  d e s ig n s   h av s i m i lar   d i m en s io n s   s u c h   as  r o to r   in n er   an d   o u ter   d iam eter ,   s tato r   in n er   a n d   o u ter   d ia m eter ,   s tat o r   to o th   w id t h ,   an d   ar ea   o f   ar m a tu r co il,  an d   a ir   g ap   ar illu s tr ated   i n   Fi g u r 8 .           Fig u r 8 .   Var io u s   R o to r   P o le  o f   I n n er   R o to r   P MFSMs  w i th   W ed g e - S h ap ed   P M,   ( a)   2 4 S - 8 P ,   ( b )   2 4 S - 1 6 P ,   ( c )   24S - 2 0 P ,   an d   ( d )   2 4 S - 28P       4 . 1 .   Resul t   o f   F lux   L in k a g e   T h f lu x   li n k ag e   o f   al ar m at u r co ils   ar o b s er v ed   a n d   p lo tted   as  s h o w n   i n   Fig u r 9 .   T h r esu lt s   s h o w ed   th a 2 4 S - 1 6 P   d esig n   h as  t h h ig h es f lu x   li n k ag e,   w h ic h   is   0 . 1 4 9   W b .   Ho w e v e r ,   th f l u x   li n k a g e   w a v e f o r m   o b tain ed   is   n o p u r el y   s i n u s o id al  d u to   f lu x   f lo w   f r o m   s tato r   to   r o to r   less   s m o o t h .   Fo r   2 4 S - 8 P   d esig n ,   it  s h o w s   t h at  th m a g n itu d o f   f l u x   i s   0 . 1 3 9   W b ,   b u th g r ap h   s h o w s   t h m a g n eti f ield   d ec r ea s ed   at   1 2 0   d eg r ee s   till   1 3 5   d eg r ee s   b ec au s o f   t h m a g n etic  f lu x   d en s it y   g r ad u all y   f alli n g   an d   ca u s in g   th s in u s o id al   d is r u p tio n .   T h lo w es f l u x   li n k a g h a s   o b tain ed   b y   2 4 S - 2 8 P   d esig n   w it h   ap p r o x i m atel y   6 . 2 less   co m p ar ed   w it h   2 4 S - 2 0 P   d esig n .   I n   ad d itio n ,   b o th   2 4 S - 2 0 P   an d   2 4 S - 2 8 P   h av p u r el y   s i n u s o id al  f lu x   li n k a g co m p ar ed   to   o th er s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :   4 4 6     4 5 5   452       Fig u r 9 .   P Flu x   L in k a g at  Var io u s   Mo d el  o f   I n n er   R o to r   P MFSMs       4 . 2 .   Resul t   o f   B a ck - e m f   T h b ac k - e m f   o f   v ar io u s   r o to r   p o le  o f   in n er   r o to r   P MFSM  w it h   w ed g e - s h ap ed   P at  P M   ex citatio n   ar illu s tr ated   i n   Fi g u r 1 0 .   Fro m   t h g r ap h ,   clea r l y   t h at  t h h ig h   b ac k - e m f   o f   4 4 9 . 5   i s   g en er ated   f r o m   2 4 S - 1 6 d esig n   d u to   less   s m o o th   f lu x   li n k a g as  m en t io n   in   f l u x   lin k a g an al y s i s .   Me an w h ile ,   th lo w e s b ac k - e m f   o f   3 0 9 . 7   is   g e n er ated   f r o m   2 4 S - 2 0 P   d esig n .   B esid es,   b ac k - e m f   o f   2 4 S - 8 P   d esig n   w a s   d is to r ted   d u e   to   h ig h   o d d   h ar m o n ic  5 ,   7   etc.   T h b ac k - e m f   o f   3 9 2 . 9   is   g en er ated   f r o m   2 4 S - 2 8 P   d esig n .   T h b ac k - e m f   p r o f ile  is   m o r s i n u s o id al  an d   s m o o th   t h a n   th o t h er s   d u to   less   h ar m o n ic  o cc u r r ed .           Fig u r 1 0 .   B ac k - e m f   P r o f ile  o f   Fo u r   Mo d el  I n n er   R o to r   P M FS Ms       4 . 3 .   Resul t   o f   Co g g ing   T o rque   Fig u r 1 1   s h o w s   t h r esu lt  o f   co g g i n g   to r q u g r ap h   f o r   v ar i o u s   r o to r   p o le  in n er   r o to r   P MFSM  w ith   w ed g e - s h ap ed   P M.   C o m b in a ti o n   2 4 S - 1 6   co n f i g u r atio n   h as  t h h i g h est  p ea k - to - p ea k   co g g i n g   to r q u f o llo w ed   b y   2 4 S - 8 P   w it h   6 1 . 6 9   Nm   a n d   3 9 . 3 2   Nm ,   r esp ec tiv el y .   Me an w h ile,   2 4 S - 2 8 P   h as  t h lo w es p ea k - to - p ea k   co g g i n g   to r q u o f   4 . 8 9   N m .   I n   ad d itio n ,   t h p ea k - to - p ea k   co g g i n g   to r q u o f   2 4 S - 2 0 P   s h o w n   5 4 . 7 h i g h er   th an   2 4 S - 2 8 P .   T h er ef o r e,   b y   f u r th er   d es ig n   r e f i n e m e n t   an d   o p tim is atio n ,   it   is   e x p ec ted   t h at  th e   p ea k - to - p ea k   co g g i n g   to r q u o f   t h p r o p o s ed   m o to r   ca n   b r ed u ce d   to   an   ac ce p tab le  co n d itio n   b y   u s i n g   s ev er al  tech n iq u es  s u c h   as r o to r   p o le  s k e w i n g ,   r o to r   p o le  n o tch in g   a n d   r o to r   p o le  p air in g .           Fig u r 1 1 .   R esu lt o f   C o g g i n g   T o r q u f o r   Var io u s   Mo d el  I n n er   R o to r   P MFSMs       4 . 4 .   Resul t   o f   T o rque  a nd   P o w er   I n   co n j u n c tio n ,   a n al y s i s   to   d eter m in e   th h i g h est  a v er ag e   to r q u e,   T ave   an d   m a x i m u m   p o wer ,   P max   at   m ax i m u m   J A   is   a ls o   co n d u cte d .   T h h ig h e s T ave   a n d   m a x i m u m   p o w er   ar illu s tr ated   in   Fig u r 1 2 .   I s h o w s ,   24S - 2 8 P   h as  t h h i g h est   T ave   o f   9 0 5 . 9   N m ,   f o llo w ed   b y   2 4 S - 2 0 P   w ith   T ave   o f   9 0 3 . 5   N m .   B esid es,  t h lo w e s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       P r elimin a r S tu d o f a   N ew To p o lo g P erma n en t Ma g n et  F l u S w itch in g   Mo to r   fo r …  ( M o h d   F a ir o z   Oma r )   453   T ave   o f   1 4 8 . 6   Nm   is   p r o d u ce d   f r o m   2 4 S - 8 P   s lo p o le  c o m b in at io n .   Me an w h ile,   2 4 S - 1 6 d esig n   h a s   T av e   ap p r o x im a tel y   4   ti m h ig h er   t h an   2 4 S - 8 P .   A lt h o u g h   t h T av e   o f   2 4 S - 1 6 P   is   n o th h ig h es t,  it  h as  t h h ig h es t   P max   o f   6 4 . 8   k W   d u to   in f l u e n ce d   b y   th w eig h t o f   th r o to r   is   lig h ter   t h an   t h 2 4 S - 2 8 P   an d   2 4 S - 2 0 P   d esig n s .   I n   ad d itio n ,   th P max   o b tai n e d   f r o m   2 4 S - 2 8 P   an d   2 4 S - 2 0 P   ar 5 7 . 7 5   k W   an d   5 6 . 8 9   k W ,   r esp e ctiv el y .   Me an w h ile,   th lo w e s P max   o f   1 5 . 1 2   k W   is   p r o d u ce d   f r o m   2 4 S - 8 P   d esig n .             Fig u r 1 2 .   T o r q u an d   P o w er   o f   Var io u s   R o to r   P o le       B ased   o n   t h a n al y s is   t h at  h as   b ee n   co n d u cted ,   co m b i n atio n   r o to r   p o le  o f   2 4 S - 2 8 P   is   s ele cted   as  t h e   b est  to p o lo g y .   A lt h o u g h   th P max   is   s lig h tl y   lo w er   t h an   2 4 S - 1 6 P ,   it  h as  th h i g h e s T ave   an d   h ig h   f l u x   l in k a g e.   I n   ad d itio n ,   2 4 S - 2 8 P   h as  lo west  co g g in g   to r q u e,   les s   h ar m o n ic  d is to r tio n ,   an d   lo w e s to r q u r ip p le,   w h ich   i s   it  m ad th d esi g n   les s   v ib r ati o n   an d   less   n o is e.         5.   CO NCLU SI O N   As  co n cl u s io n ,   v ar io u s   d esi g n s   o f   in n er   r o to r   P MFSMs   w it h   w ed g e - s h ap ed   P f o r   E B s   h av e   b ee n   in v e s ti g ated .   T h p r o ce d u r t o   d esig n   o f   v ar io u s   i n n er   r o t o r   P MFSMs  h av e   b ee n   c lear l y   e x p lai n ed .   T h p er f o r m a n ce s   o f   th P MFS Ms   at  n o - lo ad   co n d itio n   s u c h   as  f lu x   lin k a g e,   in d u ce d   v o ltag e,   c o g g i n g   to r q u e,   an d   at  m a x i m u m   lo ad   s u ch   as   av e r ag to r q u a n d   p o w er   s h o w n   th at   2 4 S - 2 8 P   w i th   w ed g e - s h a p ed   P is   th e   b est   d esig n .   T h p r o p o s ed   m o to r   u s i n g   w ed g e - s h ap ed   P M   an d   s in g le  s tato r   s tr u c tu r w h ich   i s   r elativ el y   ea s y   to   m an u f ac t u r an d   ea s y   in   o p ti m izatio n   p r o ce s s .   T h in itial  d esig n   h a s   ac h iev ed   les s   co g g in g   to r q u e,   m a x i m u m   f l u x   li n k ag e,   av er a g to r q u ca p ab ilit y   an d   m a x i m u m   p o w e r   o f   4 . 8 9   Nm ,   3 . 4 6   W b ,   9 0 5 . 9   N m   an d   5 7 . 7 5   k W ,   r esp ec tiv el y .   T h er ef o r e,   t h o p ti m is a tio n   p r o ce s s   n ee d s   to   b p er f o r m ed   in   o r d er   to   in cr ea s p o w er   o f   2 4 S - 2 8 P   w it h   w ed g e - s h ap ed   P in to   s u itab le  p o w er   r eq u ir ed   f o r   th E B s .   I n   ad d itio n ,   ir o n   lo s s   a n d   co p er   lo s s   an al y s is   s h o u ld   b co n d u cted   to   f in d   th e f f icie n c y   o f   th p r o p o s ed   m ac h i n e.       ACK NO WL E D G E M E NT   T h is   w o r k   i s   f u n d ed   b y   R es ea r ch   I n n o v atio n ,   C o m m er ci aliza tio n   a n d   C o n s u lta n c y   m an ag e m e n t   ( OR I C C ) ,   U n i v er s iti  T u n   H u s s ein   O n n   Ma la y s ia  ( UT HM )   an d   Min i s tr y   o f   E d u ca tio n   M ala y s ia  ( MO E )   w it h   Vo t.  No .   1 6 5 1 .       RE F E R E NC E   [1 ]   R.   Re isin g e a n d   A .   E m a d i ,   " S e n sib le  T ra n sp o rtatio n   El e c tri f ica t io n G e rid   o in e ff ici e n p o w e rtrain   d e sig n s,"   IEE El e c trif .   M a g . ,   v o l.   1 ,   n o .   2 ,   p p .   6 1 2 ,   2 0 1 3 .   [2 ]   S .   L i m   a n d   K.  T .   Lee ,   " I m p l e m e n tatio n   o f   b io f u e ls  in   M a la y sia n   tran sp o rtati o n   se c to t o wa rd su sta in a b le   d e v e lo p m e n t A   c a se   stu d y   o f   in tern a ti o n a c o o p e ra ti o n   b e tw e e n   M a la y sia   a n d   Ja p a n , "   Ren e w.   S u s ta in .   En e rg y   Rev .,  v o l.   1 6 ,   n o .   4 ,   p p .   1 7 9 0 1 8 0 0 ,   2 0 1 2 .   [3 ]   S .   Hu a n g   a n d   D.  I n f ield ,   " T h e   p o ten ti a o f   d o m e stic  e lec tri c   v e h icle to   c o n tri b u te  t o   P o w e S y ste m   Op e ra ti o n   th ro u g h   v e h icle   to   g rid   tec h n o l o g y , "   Un iv.  Po we r E n g .   C o n f . ,   p p .   1 5 ,   2 0 0 9 .   [4 ]   F a rz in   P il tan ,   M o z h d e h   P ira n ,   M e h d A k b a ri  a n d   M a n so u Ba rz e g a r,   " B a se li n e   T u n in g   M e th o d o l o g y   S u p e rv iso ry   S li d i n g   M o d e   M e th o d o lo g y A p p li e d   to   IC  En g i n e , "   In ter n a t io n a J o u rn a o Ad v a n c e in   A p p li e d   S c ien c e ( I J AA S ),   v o l.   1 ,   n o .   3 ,   p p .   1 1 6 - 1 2 4 ,   2 0 1 2 .   [5 ]   " Eu ro p e a n   C o m m issio n Eu r o p e   2 0 2 0   F lag sh ip   I n it iativ e   In n o v a ti o n   Un i o n , "   Br u ss e ls,  2 0 1 0 .   [6 ]   J.  A .   X a v ier,  N.  A .   S i d d i q u e e ,   a n d   M .   Z.   M o h a m e d ,   " T h e   G o v e r n m e n T ra n s f o r m a ti o n   P r o g ra m m e   o f   M a lay sia a   su c c e ss f u a p p ro a c h   to   p u b li c   se r v ice   re f o r m , "   Pu b li c   M o n e y   M a n a g . ,   v o l.   3 6 ,   n o .   2 ,   p p .   8 1 8 7 ,   2 0 1 6 .   [7 ]   T .   S .   Us tu n ,   A .   Zay e g h ,   a n d   C.   Oz a n so y ,   " El e c tri c   v e h icle   p o ten ti a in   A u stra li a Its  im p a c o n   sm a rtg rid s,"   IEE E   In d .   El e c tro n .   M a g . ,   v o l.   7 ,   n o .   4 ,   p p .   1 5 2 5 ,   2 0 1 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :   4 4 6     4 5 5   454   [8 ]   K.  T .   Ch a u   a n d   W .   L i,   " O v e rv ie w   o f   e lec tri c   m a c h in e f o e lec tri c   a n d   h y b rid   v e h icle s,"   In t.   J .   Veh .   De s.,   v o l.   6 4 ,   n o .   1 ,   p p .   4 6 7 1 ,   2 0 1 4 .   [9 ]   A .   L a b a k   a n d   N.  C.   Ka r,   " Ou ter   ro to switch e d   re lu c ta n c e   mo to d e sig n   fo in - w h e e d riv e   o e lec tric   b u s   a p p li c a ti o n s, "   i n   2 0 1 2   IE EE   I n t.   Co n f .   El e c tr.   M a c h .   (ICEM ),   p p .   4 1 8 4 2 3 ,   2 0 1 2 .   [1 0 ]   Hu ij u a n   L iu ,   Jin g x io n g   Zh a n g ,   " P M   De sig n   o f   IP M S M   u sin g   P a ra m e teriz e d   F in it e   El e m e n M o d e l , "   T EL KOM NIKA   ( T e lec o mm u n ica ti o n   Co mp u ti n g   El e c tro n ics   a n d   C o n tro l) ,   v o l.   1 1 ,   n o .   1 2 ,   p p .   7 0 7 2 - 7 0 8 0 ,   2 0 1 3 .   [1 1 ]   [1 1 ]   P .   L in d h   e a l. ,   " M u l ti d isc i p li n a ry   De sig n   o f   a   P e rm a n e n t - M a g n e T ra c ti o n   M o t o f o a   Hy b rid   Bu s   T a k in g   th e   L o a d   Cy c le i n to   A c c o u n t, "   IEE E   T ra n s.  I n d .   El e c tro n . ,   v o l.   6 3 ,   n o .   6 ,   p p .   3 3 9 7 3 4 0 8 ,   2 0 1 6 .   [1 2 ]   [1 2 ]   A .   Y.  A n e k u n u ,   S .   P .   C h o w d h u r y ,   a n d   S .   Ch o w d h u ry ,   " A   re v ie w   o f   re se a rc h   a n d   d e v e lo p m e n o n   sw it c h e d   re lu c tan c e   m o to f o e lec tri c   v e h i c les , "   in   2 0 1 3   I EE P o we &   En e rg y   S o c iety   Ge n e ra M e e ti n g ,   p p .   1 5 ,   2 0 1 3 .   [1 3 ]   [1 3 ]   Ka sru A b d u Ka rim ,   Nu r f a e z a h   A b d u ll a h ,   A u z a n Jid in ,   T o le  S u ti k n o ,   " S w it c h e d   Re lu c tan c e   M o to I n it ial   De sig n   f o El e c tri c   V e h icle   u sin g   RM x p rt, "   In ter n a ti o n a J o u r n a o P o we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste m s   ( IJ PE DS ),   v o l.   8 ,   n o .   3 ,   p p .   1 0 8 0 - 1 0 8 6 ,   2 0 1 7 .   [1 4 ]   [1 4 ]   A le x a n d e P e tru s h in ,   M a x im   T c h a v y c h a lo v ,   Ek a terin a   M iro sh n i c h e n k o ,   " T h e   S w it c h e d   Re lu c ta n c e   El e c tri c   M a c h in e   w it h   Co n stru c ti v e   A s y m e tr y , "   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f   Po we El e c tro n ics   a n d   Dr ive   S y ste ms   ( I J PE DS ),   v o l.   6 ,   n o .   1 ,   p p .   8 6 - 9 1 ,   2 0 1 5 .   [1 5 ]   [1 5 ]   N.  Zab ih a n d   R.   G o u w s,   " Rev iew  o n   S wit c h e d   Relu c t a n c e   M a c h in e fo E lec tric  Veh icle s,"   i n   IEE 2 5 th   In tern a ti o n a S y m p o siu m   o n   I n d u strial  El e c tro n ics   (IS I E),   p p .   7 9 9 8 0 4 ,   2 0 1 6 .   [1 6 ]   [1 6 ]   A .   S .   T h o m a s,  Z.   Q.  Zh u ,   R.   L .   Ow e n ,   G .   W .   Je we ll ,   a n d   D.  Ho w e ,   " M u lt ip h a se   F lu x - S w it c h in g   P e rm a n e n t - M a g n e Bru sh les M a c h i n e   f o A e ro sp a c e   A p p li c a ti o n , "   IEE E   T ra n s.  I n d .   A p p l . ,   v o l .   4 5 ,   n o .   6 ,   p p .   1 9 7 1 1 9 8 1 ,   2 0 0 9 .   [1 7 ]   [1 7 ]   X .   Z h u ,   Z.   S h u ,   L .   Qu a n ,   Z.   Xia n g ,   a n d   X .   P a n ,   " M u l ti - Ob jec ti v e   Op ti m iza ti o n   o f   a n   Ou ter - Ro to V - S h a p e d   P e rm a n e n M a g n e F lu x   S w it c h in g   M o to Ba se d   o n   M u l ti - L e v e D e sig n   M e th o d , "   IEE T ra n s .   M a g n . ,   v o l.   5 2 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 8 ,   2 0 1 6 .   [1 8 ]   [1 8 ]   W .   F e i,   P .   C.   K.   L u k ,   J.  S h e n ,   a n d   Y.  W a n g ,   " A   n o v e o u ter - ro t o p e rm a n e n t - m a g n e fl u x - switch i n g   ma c h in e   fo r u r b a n   e lec tric v e h icle   p ro p u ls io n , "   [1 9 ]     in   I n tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   P o w e El e c tro n ics   S y ste m s a n d   A p p li c a ti o n s ( P ES A ),   p p .   1 6 ,   2 0 0 9 .   [2 0 ]   [1 9 ]   W .   F e i,   P .   C .   K.  L u k ,   J.  X .   S h e n ,   Y.  W a n g ,   a n d   M .   Jin ,   " A   n o v e p e rm a n e n t - m a g n e f lu x   s w it c h in g   m a c h in e   w it h   a n   o u ter - ro to c o n f ig u ra ti o n   f o in - w h e e li g h t   trac ti o n   a p p l ica ti o n s,"   IEE T ra n s.  In d .   Ap p l . ,   v o l.   4 8 ,   n o .   5 ,   p p .   1 4 9 6 1 5 0 6 ,   2 0 1 2 .   [2 1 ]   [2 0 ]   W .   Hu a ,   H.  Zh a n g ,   M .   Ch e n g ,   J.  M e n g ,   a n d   C.   Ho u ,   " A n   Ou ter - Ro to F l u x - S w it c h in g   P e rm a n e n t - M a g n e t - M a c h in e   W it h   W e d g e - S h a p e d   M a g n e ts  f o In - W h e e L ig h T r a c ti o n , "   IEE E   T ra n s.  I n d .   E lec tro n . ,   v o l.   6 4 ,   n o .   1 ,   p p .   69 8 0 ,   2 0 1 7 .   [2 2 ]   [2 1 ]   L in g y u n   S h a o ,   W .   Hu a ,   Z.   Q.  Zh u ,   X.  Zh u ,   M .   Ch e n g ,   a n d   Z.   W u ,   " A   No v e F lu x - S w it c h in g   P e rm a n e n t   M a g n e M a c h in e   W it h   Ov e rlap p i n g   W in d in g s,"   IEE T ra n s.   En e r g y   Co n v e rs . ,   v o l .   3 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 7 2 18 3 ,   2 0 1 7 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       P r elimin a r S tu d o f a   N ew To p o lo g P erma n en t Ma g n et  F l u S w itch in g   Mo to r   fo r …  ( M o h d   F a ir o z   Oma r )   455   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       M o h d .   F a iro z   Om a w a b o rn   in   Jo h o r,   M a lay sia ,   o n   M a y ,   1 2 ,   1 9 8 6 .   He   re c e iv e d   Dip l o m a   in   El e c tri c   a n d   El e c tro n ic  E n g in e e rin g   f ro m   P o li tek n ik   Ib ra h im   S u lt a n   i n   2 0 0 8 .   S i n c e   Oc to b e r   2 0 0 8 ,   h e   h a b e e n   w o rk in g   u n d e As ian   G e o (M S d n .   Bh d   a T e c h n icia n .   He   re c e iv e d   h is  B. De g re e   in   El e c tro n ic  E n g in e e rin g   a n d   M . De g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsit y   T u n   Hu ss e in   O n n   M a lay sia ,   in   2 0 1 4   a n d   2 0 1 6 ,   re sp e c ti v e ly .   Cu rre n tl y ,   h e   is  P h . D.  De g re e   a De p a rtme n o f   El e c tri c a P o w e En g in e e rin g ,   Un iv e rsit y   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay si a .   His   re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   p e rm a n e n m a g n e f lu x   s w it c h in g   m a c h in e ( P M F S M s)  f o e lec tri c   b u se s         Erw a n   S u laim a n   wa b o rn   in   Jo h o r,   M a lay sia ,   o n   A u g u st 3 1 ,   1 9 7 8 .   He   re c e iv e d   h is  B. E   a n d   M . E   De g re e in   El e c tri c a En g in e e ri n g   f ro m   Un iv e rsit y   o f   M a la y a   in   2 0 0 1   a n d   Un iv e rsity   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   (U T HM)  in   2 0 0 4 .   He   h a b e e n   w it h   UT H M   f ro m   D e c e m b e r   2 0 0 4   a a   lec tu re r .   He   re c e i v e d   Do c to De g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   N a g o y a   In stit u te  o T e c h n o lo g y   ( NIT ),   Ja p a n   in   2 0 1 2 .   He   is  c u rre n tl y   se n io lec tu re a De p a rt m e n o f   El e c tri c a l   P o w e En g in e e rin g ,   Un iv e rsit y   Tu n   Hu ss e in   On n   M a lay sia .   His  r e se a rc h   in tere sts  in c lu d e   d e sig n   o p ti m iza ti o n s o f   HEF S M ,   F EF S M ,   P M F S M ,   in   p a rti c u lar,  f o HE V   d riv e   a p p li c a ti o n s.         M d .   Zara f A h m a d   wa b o rn   in   J o h o r,   M a las y ia  o n   Ju ly   1 1 ,   1 9 7 9 .   He   re c e i v e d   h is  B. a n d   M . E   De g re e in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   Un iv e r siti   T e k n o lo g M a ra   ( UiT M in   2 0 0 3   a n d   Un iv e rsit y   T u n   Hu ss e in   On n   M a la y sia   (U T HM)  in   2 0 0 6 .   He   h a b e e n   w it h   UT HM  f ro m   S e p tem b e 2 0 0 7   a a   lec tu re r.   He   re c e iv e d   Do c to De g r e e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   U T HM  in   2 0 1 6 .   He   is  c u rre n tl y   se n io lec tu re a De p a rtme n o f   El e c tri c a P o w e En g in e e rin g ,   UT HM.   His res e a rc h   in tere sts in c lu d e   d e sig n   o p ti m iza ti o n o f   o u ter ro to h y b rid   e x c it a ti o n   f lu x   sw it c h in g   m a c h in e   (HEF S M f o HE V   a p p li c a ti o n s.         Ja u d a h   A b d   Ra n w a b o rn   i n   Jo h o r,   M a lay sia   o n   M a y   1 1 ,   1 9 9 2 .   S h e   re c e iv e d   Ba c h e lo o f   El e c tri c a En g in e e rin g   w it h   Ho n o u rs  f ro m   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   in   2 0 1 6 .   I n   2 0 1 5 ,   sh e   j o in e d   A ss o c .   P r o f .   Dr.  Erw a n   S u laim a n   re se a r c h   tea m   a re s e a rc h   f ield   a ss istan to   stu d y   o n   stre ss   a n a ly sis  o f   E - Co re   h y b rid   e x c it a ti o n   f lu x   s w it c h in g   m o to r.   Up o n   g ra d u a ti n g   h e r   b a c h e lo d e g re e   p ro g ra m ,   sh e   p u rsu e   a   m a ste d e g re e   o f   El e c tri c a En g in e e rin g   u n d e A ss o c .   P r o f .   Dr.  Er w a n   S u lai m a n .   He c u rre n re se a rc h   in tere sts   in c lu d e   e lec tri c   m a c h in e a n d   d riv e   f o c u sin g   o n   sin g le - p h a se   h y b rid   e x c it a ti o n   f lu x   s w it c h in g   m o to (HEF S M w it h   a n   E - Co re   sta to r.   S h e   is  a   m e m b e o f   Bo a rd   o f   En g in e e rs  M a lay sia .   S h e   a wa rd e d   Be st  P re se n ter  i n   a   c o n f e re n c e   p ro c e e d in g   o f   4 th   IET   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   Clea n   En e rg y .         Dr.  Ch o c k a li n g a m   A ra v in d   V a it h il in g a m   (M ’9 6   S M ' 1 7 b o r n   i n   Ch e n n a i,   I n d ia,   in   1 9 7 5 .   He   re c e iv e d   th e   B. E.   d e g re e   f ro m   Bh a ra th id a sa n   u n iv e rsity   in   1 9 9 8 ,   M . f ro m   Bh a rth iy a Un iv e rsit y   in   2 0 0 1   a n d   th e   Do c t o De g re e   i n   El e c tri c a P o w e En g in e e rin g   f r o m   Un iv e rsit y   P u tra  M a lay sia   in   2 0 1 3 .   F ro m   2 0 0 3   ti ll   d a te  h e   w o rk e d   a k e y   r e se a r c h e in   th e   d e sig n   o f   e n e rg y   e ff icie n a n d   sp e c ial  e lec tri c a m a c h in e s.  S in c e   2 0 1 1 ,   h e   h a b e e n   a   se n io r   lec tu re w it h   th e   S c h o o o f   En g in e e rin g ,   T a y lo r' Un iv e rsit y ,   S e lan g o r,   M a lay sia .   He   is  th e   a u th o o f   f iv e   b o o k s,  m o re   th a n   1 5 0   i n d e x e d   a rti c les .   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   n o v e e n e rg y   e ff ici e n m a c h in e f o tran sp o rtati o n   a n d   a lt e rn a ti v e   e n e rg y   a p p li c a ti o n s.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.