Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   4 ,  Decem be r 202 0 , p p.   2203 ~ 2211   IS S N:  20 88 - 8694 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v11.i 4 . pp 2203 - 2211       2203       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Analysis  on EMF   char act er is tics f or torq ue rip ple  reductio n  i n  BLAC  motor i nte nded  f or HVL S  f an applic ation       Nu rf aez ah Ab dull ah 1 ,  Raja  No r  Fird au s  Raja O th m an 2 , Kasrul  Ab d ul Ka ri m 3 ,  Li m Sen g  T at 4   1,2,3   Fakult i   Keju rute ra an  El ek tri k ,   Univer si ti T ekn ika l   Mala ysi a  M el ak a, 76100  Du ria n  Tungga l ,   M el ak a, Ma la ysi a   1,2,3   Elec tr ical  M ac hin e  Design   R ese arc h   L abor atory,  Cen tre of  R oboti cs  &  Auto ma ti on ,   UT eM,   76100  Mela k a,  Mala ysia   4   Altair  Engi ne er ing  SdnB hd,   B3 - 10 - 7  Plaza  Sen tr al ,   5,   Jal anSte se nSentra l ,   50470   Kuala   Lum pur ,   Mala ysia .       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   Ja n   1 7 , 2 01 9   Re vised  Ju l   2 2 ,  201 9   Accepte d  Aug   3 , 2 01 9       Thi s  pap er  an alyze s  th e  har mo nic   cha ra cteri sti cs  of  e lectr om a gnet i c  forc e   (EMF)  in  Brush le ss   Alte rn ating   Curre nt   (BLA C)  mot or   for   High  Volum e   Low  Speed   (HV LS)  fan   app licati on.   Vibr at ion   an d  noise   ar e   one   of  th e  ma in   cru cial  th ings  in   HV LS  fan   application.   I t  co me s   from  torque   r ip ple s  which  ca n  b e  d etec t ed  by  har mon ic s  of   Elec tro   Magne tic  Force   (EMF ).  Comm only ,  the re  are  a  f ew  me thods  to   eliminate   the   no ise  an d  vibra t ions  issue,   bu t  most   li te r at ur es  only   foc us  on  small  mot or  and  n ot  intended  for   HV LS  fan   app lication.   Thu s,  th e  obj ective  of  thi s   pape r   is   to  e li m ina t e  the  har mon ic s   cont en t  in   EMF  at  early   stag e  d e sign.  Through   E MF   har monics  t he  expect ed   torque  produc ed   cou ld  b e   used   t o  sel ec t   prop er   slot - pole  nu mbe r   in  ord er   to   el iminate  the  no ise  and   vibratio n s  issue.   In   her e ,   th e  ana lysis  in volve s  thr ee  diffe ren t  slot - po le   numb ers  whi ch  ar e  18s/20p ,   12s/10p  and   9 s/8p  BLAC  mode l ,   respe ct iv el y.   Al l   models  have  simi la r   vo l ume  of   per ma ne nt  ma gn et .   The   an al ysis  is  ca rri ed  out  usin g  FLUX   2D  Finit e  El e me n t  Ana lysis  ( FEA)  for  EMF  co mputati on al   and  tra ns ie nt   torque  co m puta ti on .   Later ,   Fast  Fourier   Tra nsform   (FF T)  an al ysis  is  use d  to   c al cu late   th e  h arm oni cs  of   EMF.  Th e   ana lysis  st age  i ncl udes  the  EM F  par amet er  an a lysis,  har moni cs   and  torque  rippl es  ana lysis.   It  was  found   that  18s/20p  has  h i gher   output  torq ue  with  the  lowest  5%  torq ue  ripple  va lue.   As   a  conclusio n,   thi s  p ape r  pr ese nts  low   torque  ripple   in   poin t  of   v ie w   of   th e  EMF  c har acte rist ic s   in   design ing     HV LS  fan .   Ke yw or d s :   Brushle ss  AC   EMF ha rm onic s   FLUX  2D   FFT  a nalysis   Torq ue rip ples   This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   Ra ja  N or Fi rd a us  Raj a  Othm a n   Faculty  of Elec tric al  Engineer ing ,     Un i ver sit iTe kn ikal Mala ys ia , Mel aka , Mal ay sia  H a ng Tu a h Jaya,     76100 D ur ia n Tu nggal,  M el a ka,   M al a ys ia .    Emai l:  n orfi rd a us @ utem.e du. my       1.   INTROD U CTION     Brushle ss  mo t or  gai ns   m or e   at te ntion s   as  t he  el ect ric   m ot or   t o  dri ve   a  numer ous  a ppli cat ion .  The   adv a ntage s  of  brus hless  m ot or   s uc h  as  li ght  wei gh t,  l onger   li feti me,  ste ady  operati on   high  ef fici enc y  an d  higher   to rque   offer e d  a n  ext r a  cre dit  to   this   ty pe  of  m otor .  Abo ve  feature s  me ntioned   are  s uitable   for  High  Vo l um e   L ow  Sp ee d  Fan  ( H VLS)  a ppli cat ion .   T he  sy ste ms  require d  a   po werfu l,   high  t orque  a nd  High   eff ic ie nt   m otor   to  dr i ve  the  bl ades  at   low  s peed   range.  T he  operati on  of  the  m oto r  t o  run  the  HV L S   fan   is  dep e ndin g  on  the  s moo thest   tor qu e   is  pro duced .  W hen  th e  rip ples   occ ur   the   m oto r ,   sta bili ty  is  i nterrup te d  thu s a ffec t t he e xistence  of no ise  and v i br at i on s  [1 - 4]. C ommo nly ,  this iss ue  is  relat ed  to   the to rque  rip pl e d ue   to  the   inte racti on s   betwee n  sta tor   an d  r otor.   Th e  el ect r o m agn et ic   f or ce   ( EMF)  ha rm on i cs  that   relat ed   to  the   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   4 ,  D ecembe r  2020   :   2203   –   2211   2204   tor qu e   ri pp le   ne ed  t o  diminis h  as   s olu ti on   of  this   iss ue.   Hi gh e r  vibrat io ns  an d  noise   will   re du c e  th e  overall   fan pe rformanc es [5 - 7].   In   B rushless  m otor,  a  t orq ue  r ipp le   is  on e   of  the  main   pro bl ems   that  af fect   the  m otor  perf ormances .   In a ppr opriat e  mo to r  de sig n  wh ic h  is  le ad  to  the  har m oni cs  in  mag net o  mo ti ve  force  ( MMF)   is  a  fac tor  that   cou l d  inc rease  the  to rque  rip pl es  [8 -   10].  T he re  are   ma ny  methods   in  li te ratur e   that  a ff e ct   the  to rque  ri pp le s   su c h  as   inc ompati ble  siz e  of  the   to oth  s hap e ,  i napp ropr ia te   a ngle   of  permane nt  mag net  a nd  i mpro per  com bin at io ns   of   t he  sl ot - po l e  num ber  of  t he  m otor  [11 - 13].   Ne ver t heless,  slot - pole   numb e r  sel ect i on  is  con ti nu ously  be come  t he  ma in  pa rameter   to  be   ex plore d.  The  a ppr op ri at e  sel ect ion   of  the  sl ot - po le   will   impro ve  perf ormance   of   the   Brushle ss   m otor.   Th e  a nalysis   on  sl ot - po le   nu mb e r  a re w idel y  c overe d  f or  tor qu e   rip ple  minimi z at ion ,  s pace  ha rm on ic s  a nd  con ce ntrate d  windin gs   f or  oth e r  ty pe  ma chine  s uc h  pe r mane nt   mag net  syn c hrono us   m otor  ( PM S M).  S un  and   H ong  in  t heir  pap e r,   in ve sti gated  the  e ff ect   of  pole   a nd   sl ot  com bin at io n  on  t he  vibrat io ns   a nd  noise   i n  PMSM .  The   pa per  st ud ie d  tw o  P MSM   t hat  hav e   the   s ame  performa nces   bu t   di ff e ren t   pole   a nd  sl ot  c ombinati ons   us i ng  F EA .  The   auth or s   us e d  12  slot  9  po le s   and  9  slots  8  po le   co mb inati on.   T he   res ult  of  the   ha rm on ic   anal ysi s  of  t he  rad ia l  force,   it   was   f ound   that  t he  nu mb e r   of  slot  w hich  i s  the  i nteg ral  mu lt iple  of  the   ha rm on ic   co mpon e nts  of  t he  ro t or  pole   i s  prefe rr e d  i n  order  to   avo i d  the  lo w har monic ra dia l force a nd r e duce  vibrat ion [ 14].    Libert  a nd  S oula r d  in   anal ysi s  of  slot - pol e  com bina ti on  of  f racti onal - slots  P M S M   f or  em bedde d  app li cat io ns  h a d  stu died   the  t orq ue  ha rm onic s  cha racteri sti c  us in g  dif fer e nt  slot - pole   nu mb e rs.   T he  ai m  of  the   pap e r  is   to  give   an   over vie w  of  each   mac hi ne  c onside rin g  the  mo st   co m mon  sl ot - po le   com bin at io n.  The  sl ot  is   var ie d  from  9  slot  to  60   sl ot   wh il e  the  pol e  is  var ie d  fro m  2  po le s  to  10  pole s.  It  sho ws  that  to po l ogie s  with  4  pole s,  same   li ke  2  po le s   m achine.   Wh il e   the  6  pole s  t opologies,   the   ha rm on ic   disto rtion  is  ve ry  high  a nd   high  ed dy - c urr ent  losses  ca n  be  predict e d.   Fo r  8  slot  a nd  10   po le s  t opol og ie s,  th e  pe r forma nce  of  P M S M   mo to r  is  mixe d  but  the  main   harmo nic  is  hi gh  [ 15].  Be sid es  ab ove  stu d i es,  the   inc omp at ible  desig n  struct ur e  is  necces sit y  t o  im pro ve  t he   tor que  rip ple.   N oth ci ng  te c hn i qu e   with  c on ce ntrate d  wi nd i ng  a ppr oac h  a re  app li ed   t o  vari ou s   str uctu ral  on   sta tor   to ot h  a nd  ro t or  of  IPMS M .   T he n,  the   m odel   is  cal c ulate d  usi ng   numerical   s of t war e   of  Finit e  el ement  a nalys is.  T he  back  e mf  ha rm on ic ,   r adial   f or ce   de nsi ty  ,   co ggin g  t orq ue  ,   sp at ia l  and   ti m e  har m oncs  of   tor qu e  rip pe  is  com pu te d  to  va li date  the  init i al   mo del.  T he  fin ding  of  this  pap e r   sh ows  the ai r g ap  le nt gh contr ibu te  to  lo wer t he   E M F  T HD  and to rque  rip pl e [16].   Anothe r  pa per  that  relat es  to   EMF  har m on ic s  ha d  been  discusse d  by  Was hingto n  et .  al ,  in   their   pap e r  ti tl e  Re duct ion  of  Co ggin g  T orq ue   a nd  E M F   Ha rm on ic s   in   Mo dula te d  P ole  M a chines .  T he   pa per  is   basical ly  purpose d  on   t he  m et h od  for  redu ci ng   c oggi ng  tor que  a nd  ha r monic  co nte nt  of   bac k - el ect r omoti ve   force  ( EMF)  wav e f or m s  in   mod ulate d  pole   mac hin es   (MP M ).  I n  t heir  e xp e rime ntal  w orks,   s epar at e   modu la te d  ma chine   had  bee n  ap plied   to   r edu ce   t he  pro minent   har m onic s  present   i n  a  t hr ee - phas e  M P M  coggin g  to rqu e.  T he   re su lt   s hows   the   a ppli cat ion  of   to oth  pitchin g  a ble   to  reduce   the   coggin g  to rqu e  a nd  back - E M F   harmo nics  si gn i ficantl y.  T he  re su lt   s hows   a  s ign ific a nt  im pa ct   by  c ompa r ing  bet ween  t he  t wo   measu red p r oto ty pes [17 ].   Othe r  meth od  p r opos e d  to   reduce   the   to r qu e   rip ple,   rat her  tha n  usi ng   the   a pprop riat e  slot - pole   numb e r  var ia ti on  meth od  is  by  c hangin g  t he   sy m metri cal   s ta tor  te et h  desi gn  to  as ymmet ric  te et h  de sig n.   T his   is  su ggest ed  by  Kim  et   al   [ 18] ,  by  simulat e   nin e  m odel s  of  12  slot  8  pole s  includi ng  th e  ref ere nce  m odel   of  IPMS M   with  di ff ere nt  a ng le   of   mid dle  te et h  sta tor  t o  mid dl e  slot  openi ng.  The   reas on  of  cha ng i ng  the  sta tor   structu re   f rom  sy m metri cal   to   asy mmetric al l y  is   to   cha nge  the  flu x  path   i n  orde r  t o  redu ce  the   to rque   r ipp l e  without  a ff ect i ng  the   ave rag e   tor que.  The   modeli ng  is  si mu la te d  us i ng  Finit e  Ele ment   M et hod.  Ba ck   EMF,   tor qu e  rip ple  and   t otal  harmo nic  disto rtion   i s  cal culat ed  an d  co mp a re d  to  ref e ren ce  mod el .  The  re su lt   s how s   this  meth od  a ble  to  im pro ve   70  %  of  TH D  a nd   pro duc e  lowest  t orq ue   rip ple  by  sel ect ing   the   ap pro pr ia te   asym metri cal  s ta tor  str uctu re.   Othe r  than  t ha t,  there  are  st ud ie d  ab out  to rque  ri pp le   re du ct io n  on   s ur face  m ounted  Perma ne nt   M a gn et   Br ushle ss  DC  (PM  B LDC)  wh ic h  is   us ed  mag net  po le   s hap i ng  te chn i qu e.   T he  mag net  pole   of fset  is   varyin g  t o  i nv e sti gate  the  e ff e ct   of  ba ck -   E MF,  c ogging   tor qu e   a nd  tor que   rip ple.   The   m otivati on o f   thi s  w or k  is  fro m  t he  t orqu e   rip ple  produce  by  im preci se  of   the   m otor   posit io n  c ontr ol.  The   c urren t   co mm utati on  of  P M  BLDC  requ ire d  non  tra pezo i dal  back  E M F ,   non - ide al   rect angular   pu lse   c urren ts   to   ope r at e.  T hu s ,  t he  mag net  po le   sh a ping  is   us e d  t o  a dju st  the  c orrect  an gl e  to  r ed uce  t he   co ggin g  to r que w it hout  a ny   sig nificant re duct ion   of  b ac k - E M F .   Thro ugh  t he  fi nd i ngs,  the re  is   a  r ed uctio n  in torqu e ripple   w it ho ut  si gn i ficant  re du ct io n  i n  back   EMF   a nd  m ot or   e ff ic ie nc y.  Th us ,  the   re duct ion   of   total   ha rm on ic   distort ion   ( TH D)   a nd  ha rm onic   co ntent  in   tor qu e  d e velo p i s conside ra ble [19].   The  pa per  of  Harmo nic  Co nt ents  in  I nduce d  E M F   an d  Ele ct ro ma gnet ic   Torq ue  in   M as s  Pro du ce d  Sinu s oi dal  Pe r mane nt  M a gnet   Brushle ss   M ac hin es   w ritt en  by  Gebrege rg is   an d  Se ba sti an  stu died   on  the   harmo nic  co nt ent  by  varyin g  diff e re nt  slot  and   pole s.  In   this  pa per ,   the   detai le d  fin di ng   of  the  harmo nic  con te nts  i n   t he   in du c ed   vo lt a ge  a nd   tor que   in  permane nt   mag net  s ynch r onous   m oto r s  had  bee n  pr e s ented.   This  w ork   use d  t wo  fr act io na l  slot  pe rma ne nt  mag net  t opol og ie s   to   i nvest igate   a nd   analyze   the   ha rm on ic  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       An alysis o n  E MF ch aract eri sti cs for to r que  rip ple reduct i on in BLAC   m oto r   … ( N ur fa eza h  A bdulla h)   2205   con te nt  that  is  influ e nce d  by   mo to r  slot - po le   and   wi nd i ng  co nf i gurati ons.  T he  ap pro ach  is  us in g  va rio us   so urces   that  re sp onsi ble  in   pr oducin g  a  harmo nics  th r ough  mathemat ic a l  models  i nvol ving  t he  in duc e  volt age  and  t he  de velo ped  t orqu e   e qu at ion .   T he   the ory   is   prese nted   by  a nalytic al   f ormulas   a nd  si mu la te d  by  us i ng  t h e  finite   el eme nt  anal ys is.   T he   antic ipati on   of  t his  pap e r   is   both   a nalytic al   an d  Finit e  Ele ment  (F E )   base d  modeli ng  is  ve rified  f or   bot h  to polo gies.  I t  al so   fi nds   th at   the  ha rm onic   co ntents  e spe ci al ly  the  2 nd   orde r   (elect rical )  in   induced   E M F   is  res pons i bl e  for  ca us i ng  3 rd   orde r   ha rm on ic   tor que  rip ple  in   the   de vel op e d  tor qu e .  T hus,   var i ou s   pr act ic al   causes   s uch  as  permane nt   ma gn et   place ment  a nd  pro per t y  var ia ti on s  an d  windin g  ar rang ements  ne ed  to   be  co ns ide r  [ 20] .  C.  Oca k  A nd   A.   Dalcal i  stud ie d  the  re  r el at ion sh i p  bet ween  the  num be r  of  pole s,  sl ots  a nd  wi nd i ng  ar rangeme nts  in   BLDC  mo t ors.  T he  st ud ie d  focuse d  on  f our  pole   BLDC  m otor  with  diff e re nt  slot  num bers  ( 6,   12  a nd   15)   an d  windin g  arr a ng e ments .  The  finite   el ement   analysis  is  us e d  to  c omp ute  the  total   ha rm onic   in  vo lt age   for  ev er y  di ff e ren t  sl ot  an d  pole   va riat ion s .   The   fin ding  of  t his  work  s hows   t ha t  the   lo west  T HD  c orres pondin g  t o  sin usoidal  bac k  e mf   i s  ob ta ine d  on   15  sl ots  4pole  desig n [ 21].   Howe ver,  th e  harmo nic  st ud i es  in   m os t  li te r at ur e   ab ove  on ly  f oc us  on   sm al l  mo to r   an d  no t   inten de d  for  HVLS f a n  app li cat io n.  For  this   ap plica ti on,  th e p hysic a l  siz ing  of  th e mo to r  is   bi gg e r   tha n  a bove  li t eratur e   wh ic h  is  1000   W   m oto r   to   dr i ve  the   fa n  blades .  Vibrat ion s   a nd  noise   that  ca us e d  by  th e  to rque   ri pp le   is  cr ucial .  It  gi ve s  sig nificance   issue  w hich  le a ds   to   ine ff ic ie nc y  of   t he  a ppli cat ion .  The refo re,  t his  pa pe r  a im  to   analyze  a nd   i nvest igate   the  e ff ect   of  the  sl ot - po le   co m bin at ion   on  E MF  harmo nics  a nd   t orqu e  rip pl es  fo r  BLAC  mo t or.  The   obje ct ive   is  to   el imi nat e   t he   ha rm on ic   c on te nt  i n  EMF   at   ea rly   sta ge   desig n  an d  im pro ved  the  vi br at io ns  that  oc cu r  by  to r qu e   rip pl es.  I n  he re,  t he  a nalysis  i nvol ved  th ree  diff e re nt  m odel s  with   fr act io nal  slot  windin gs   ar rangeme nt.  Finit e   el ement  analy sis  (F EA )  s of t war e  known  a s  F lux   2D  is  use d  t o  analyses   the   E M F   cha racteri sti c.  The n,  the   EMF  harmo ni c  char act e risti c  is  cal culat ed   us i ng  Fast  F ourier   Transf orm (FF T).       2.   DESIG N A N D MO DELIN G OF  BL A C MOTO R   In   t his  sect io n,  the  modeli ng   is  deter mine d  by  co ns i der i ng  re quireme nt  of   H VLS   a ppli cat ion s  as  sh ow n  in   Tabl e  1.  The   desig n  meth odol ogy  is  pr e sente d  a s  in   Fi gure   1  be low.  T he   pr oc ess  of  the   desi gn  a nd  modeli ng   sta rt w it h  proce ss of  d et ermi ne  the  HV L S f a n  s pe ci ficat ion s.  T he  d esi gn s pecif ic at ion s ar e  ba sic al ly   base d  on  the  t hr ee  phase  m ot or   wh ic h  is  c om m only  us e d  as  tract ion   m otor  on  the  cei li ng   fa n  s ys te m.  T he   desig n  of  HVLS  fa n  re qu i re d  high  t orque  to  r otate   the   la rg e   fa n  blade s   at   lo w  ro ta ti onal   s peed.  T h e   basic   structu re  of  BLAC  m otor  is  il lustrate d  as  i n  Fi gure  2.   Th e  mo t or   is   des ign e d  at   1000  W  r at ed  powe r  wit h   maxim um  al lo wab le   cu rrent   at   13   A   du e   to   the   mate rial   li mit at ion s  of  t he   BLAC   m otor .  T he   s peed  ra ng e   is   set   from   50   unt il   200  rpm  t o  f ulfill   the   s pee d  va riat ion  of h igh  volu me  l ow  sp ee d  fa n.  A ll  modeli ng  is   fix ed  to   160 mm  oute r radi us  a nd h a s  simi la r  pe rma ne nt ma gn et  vol um e  but di ff e r ent slot - pole   num ber.        Table  1.   Desig n  S pecifica ti on s   Desig n  con sid eration   Un its   Valu e   Inp u t vo ltag e,  V in     [V]   AC so u rce  1 2 0 - 240   Max cu rr en t,  I   [A]   13   Po wer,   P   [W]   1000   No .  p h ases     3   Torq u e r eq u ired,  T r eq   [N. m ]   48 - 190   Rated  sp eed rang e,   ω   [r p m ]   50 - 200       Nex t,  t he  sel ect ion   of  sta tor  sl ot  an d  r oto r  po le   nu m ber.  I n  this  w ork,   the  mo to r  is  desi gned  for  th ree   ph a se  formati ons.   T hus,   the   sta tor  slot  (s)  and  po le   ( p)  num ber  is  set   t o  9s / 8p,  12s/1 0p  a nd  18s/2 0p.   T he  sta tor  desi gn  is   s qu a re   ty pe.  I niti al ly,  the   sta tor   siz in g  of  B LAC  is   basical ly  base d  on   the   co nventi on al   desig n  method  [22 ,  23 ,  24].   The  de sign   model  is  set   to  160  mm   ou te r  ra diu s  by  co ns i der i ng   t he  po wer   a nd  vo l um e   densi ty  t hat  produce d  by   the   mo to r.  T he   r ot or  bore   diamet er  a nd  t he   pe r mane nt  mag ne t   volu me  a re   s et   to   be   fixe d.   T he  thic kn e ss  of  sta to r  yoke  is  set   to  be   su f fici ent  in  order   t o  li mit   the  fl ux   de ns it y  wh ic h  is  belo w  tha n  kn ee  point  of  B - H  c urve  mat erial ,  wh ic h  is   1.5  T.  Ne xt,  t he  r otor  siz ing  is  determine d  based   on  pe r mane nt   mag net  siz ing .   Perma nen t  ma gn et   siz in g  est imat ion   is  f unda mental ly  ba se d  on  the  ma gn et ic   flux   distri bu ti on   in  the   mag netic   ci rc uit.  T his   BLAC   m otor   use d  Neod ymi um   B oro n  Iro n  ( Nd F eB )   as  the  mate rial   f or  t he   permane nt  ma gn et .   T hro ugh  the   B - H  c urv e  of  t he  PM  mate rial ,  the   s iz ing   of  perm anen t   ma gn et   can  be  def i ned   by   det ermini ng   t he  pe rma nen t  ma gnet   pole   area.  Nex t,  t he  r otor   siz ing   is  deter mined  base d  on  the   permane nt  ma gn et   siz ing.  Fi nally,  t he  c omplet e  desi gn  str uctu re  is  ta bul at ed  in  Table  2  an d  Fi gure  3.  belo w.  The  a mp e re t urns (N I) f or eac h  m odel  9s/ 8p,  12s/1 0p a nd 18s/2 0p is  fixe d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   4 ,  D ecembe r  2020   :   2203   –   2211   2206   C h a n g e   m o d e l   c o n f i g u r a t i o n s   1 2 / 1 0   a n d   1 8 / 2 0   s l o t - p o l e s S t a r t D e t e r m i n e   m a c h i n e   p a r a m e t e r s H V L S   F a n   d e s i g n   s p e c i f i c a t i o n s N u m b e r   o f   s l o t - p o l e s   s e l e c t i o n F F T   a n a l y s i s   o n   E M F   h a r m o n i c ,   t o r q u e   r i p p l e s   c h a r a c t e r i s t i c E n d S a t i s f y   d e s i g n   s p e c i f i c a t i o n N o Y e s F E A   A n a l y s i s   o n   E M F   p a r a m e t e r s M o t o r   s i z i n g   Y e s N o     Figure  1.  BLA C desig n met hodolo gy   R o t o r M a g n e t A i r   g a p S t a t o r     Figure  2. The   basic str uctu re  of BLAC  mo t or       Table  2.  BL A C mot or   pa ram et er   Para m eter   Un its   9 s/8 p   1 2 s/1 0 p   1 8 s/2 0 p   Stato r  o u ter  r ad iu s,  S o r   [mm]   160   Slo t op en in g ,  S so   [mm]   7   5   6   Stato r  to o th  width ,  S tw   [mm]   19   24   38   Air  g ap ,  a g    [mm]   1   W in d in g  turn s     200   300   307   Ro to r  ex ternal ra d i u s,  R er    [mm]   7 4 .5   Sh aft  Rad iu s,  S r   [mm]   38   Vo lu m e of P er m an en t M ag n et   [mm]   3 6 0 0 0  At   Stack  leng th ,   ℓ   [mm]   105             (a)   (b)   (c)     Figure  3. BLA C mo del  with t he diffe re nt slo t - pole  num be r   (a)   9s / 8p (b) 1 2s /1 0p ( c ) 1 8s /20p   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       An alysis o n  E MF ch aract eri sti cs for to r que  rip ple reduct i on in BLAC   m oto r   … ( N ur fa eza h  A bdulla h)   2207   3.   PARA METE R  F OR A NAL YS IS   This secti on  will  ex plain  on th e simulat ion pa rameters , in   order  t o determi ne  the h a rm onic  contai n  i n  EMF  of  BL A C  mo t or .   T he  analyses   be gin  with  t he  E M F   pro file   analy s is  com puta ti on,  the n  E M F   ha rm on ic   analysis  a nd  tr ansient  t orque  to  dete rmin e   th e  tor que  r i pple s.  All  sim ulati on  is  e xecu te d  us in g  Flu x  2D  FEA .   In it ia ll y,   t he  F EA  is   use d   to   cal culat e  the  e le ct ro ma gn et ic   fiel d  in   BLA C  mo t or.  T he   FEA  sim ulati on   us in g  mag netic   vecto r  pote ntial   eq ua ti on s  w hic h  r el at e  to  magn e ti c  vector   po te ntial   (A ) ,  ma gnet ic   densi ty,  ( B)  an d  mag netic   fiel d  intensit y,  ( H ).   In  he re,   the   m odel li ng  is  sim ul at ed  us i ng  tra ns ie nt  ma gn et i c  2D  a ppli cat ion  a nd  init ia li zed  by  sta ti c  com pu ta ti on   t o  a nalys e  the  m od el   performa nce.   The  simulat io ns   i nvolv e   the   E MF   com pu ta ti on  at   no  loa d  c ondi ti on .  L at er,  t he   analysis   of  ha rm on ic   is  e xec uted  us in g  Fas t  Four ie r   Tra nsfo rm  (F FT ) . L ast ly,   the tra ns ie nt t orq ue rip ple cha racteri sti c is p r esented  for t hree dif fer e nt sl ot  p oles .     3.1   EMF  p ar amete rs   An al ys is  on  ha rm on ic   EMF  char act e risti c  is  be ginnin g  w it h  EMF  c omp utati on .   T he  m od el li ng  is   coupled  w it h e xter nal circuit  t o  c ompu te  t he EMF  p rofil e. T he  sim ulati on e xecu te d by us i ng F ujiwara  m et hod  to  anal ys e  the   EMF  at   sta ti c  conditi on  by   com pute   the  relaxati on  fact or   us in g  nonli near   s ys te m  proces s  so lve r.   Fig ur e   4.  (a )  s hows   the  e xter nal  ci rcu it   co nnec ti on s  t hat  co upli ng  with   the   BLAC  mode l.  The   simulat ion  is  r unning   f or  on e   el ect rical   cycl e  pe rio d.  T his  is  co rr es pondi ng  to   the   m otor  t o  act   as  ge ne rator   mode  at   no  lo ad  c onditi on.  Ther e   is  no  c urre nt  s upply  to   the  c oil  wi nding   of  e very  phase  a nd  the   mo to r   ro ta te s  at   200  rpm.  C oil  co nduct or  1,  2   a nd  3  a nd  L 1 ,  L 2   an d  L 3   re pres ent  the   sta tor   c oils,  wh il e  R 1 ,  R 2   an d  R 3 are  co rr es po nd i ng   a rmat ure  resist ance  of  the  mo t or.  Th e  value  of   e ve ry   resist ance  i s  desig nated  t o  be  a   la rg e  value  i n  order   t o  c omp ute  the  E M F .  Wh il e  the  valu e  of   i nducta nc e  L 1   is  set   to  be   const ant.  T hus,  t he  EMF  ca n  be  de fine d  by  us in g  E quat ion  ( 1.0)  bel ow  as  re ferrin g  to   the   BLAC  m odel   simpli fies  e qu i valent   ci rcu it   as  in   F igure  4. ( b).  W her eas   V   is  te rmin al   phase  vo lt age ,   i  s ymbo li ze  of  the  ph a se  c urren t,   L 1   is   Armat ur e  self - inducta n ce ,   e   is EM F a nd  R 1   is  phase  resist an ce.     =  1 + 1   +                    [v]   (1)       R 1 R 2 R 3 L 1 L 2 L 3 C o i l   c o n d u c t o r   1 C o i l   c o n d u c t o r   2 C o i l   c o n d u c t o r   3 i V R 1 L 1 e i   (a)   (b)     Figure  4. Exte r nal circ uit co nnect ion f or BE M F c omp utati on   (a)   Exter nal circ uit connecti on  (b)Th e   eq uiv al e nt  circuit o f  BL AC m odel       Harmo nic  anal ys is  is  the  pro cess  of   cal c ulate   the  mag nitu des  an d  f unda mental   phases  at   hig h  orde r   harmo nics  of  t he  per i od ic   wa veform.   Us ually,  t he  FFT   is  use d  t o  e xpress   the  per io dic  functi on.   FFT   is  a  no n - per i od ic   f unct i on  f   (t)   i n  ti m e  domain   tra nsfo rm   to   funct ion  of  F (s)  w hich   is   co rr es pondin g  to   fr e quenc y  domain.   F or  E M F   ha rm onic   of  BL AC  m ot or,  t he  mo t or  with  fr act i on al   slot   num ber  hav e   a   hi gh  c on te nt   harmo nic   in   ai r  ga p  distri bu ti on  [ 25].  T he  E M F  of  BL AC  mo to r  a nd  to r que  ca n  be  e xpr essed  as   in  Eq uation   (2.0).  W her eas   h   is  t he  harmo nic  co mpo nen t ,  ω   is   the  fun da mental   f re qu e ncy  in  ra dians  per  seco nd,  a nd  θ   i s   the  phase  an gl e  in  rad ia ns   f or  correspo nd i ng  har m onic   com pone nts.  W he r eas,  e a   is  EMF   for  phase  a ,  th e  λ a  is  the  h arm onic   c oeffici ent  of  th e  BLAC  mo t or  flu x  li nk a ges   per  pole   phase,   θ a   is  a ngular   posit ion  of  t he  r otor.  In  orde r  t o  e valuate  t he  c orrelat ions  E MF  ha rm onic s,   aff ect   th e  to rque  rip ples,  th e  total   ha rm onic s  is   cal culat ed  us i ng  Eq uatio n  ( 3.0).   He re,  the  k   is  an  intege r  wh ic h  re fer s  t o  har m onic s  ord er  ( k = 2,3,4)  a nd  V k   s  the am plit ud e   of  k th   orde r ha r monics  wh il e  V 1   is t he fu nda mental  fre qu e nc y  c ompone nt.     = ∑ ℎ 2 ℎ = 1  ( ℎ  + )                    [v]   (2)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   4 ,  D ecembe r  2020   :   2203   –   2211   2208   3.2   T rans ie n t  t or que  an d  torqu e rippl e s p ar am eters   Transi ent  t orq ue  a nal ys is  i n  BLAC   m otor   is  occ ur s   wh i le   the   m otor  r unning   at   c on sta nt  s pee d.   Thro ugh  this   simulat ion,  t he  a moun ts   of  to rque  we re  pro duced  at   a  ce rtai n  sp e ed   of   r otati on  with  t he  l oa d.  I n  this  a nalysis,   t he  mo t or  is  dri ven  with  t he  t hr ee - phase   sin us oi dal  c urre nt  an d  r otate s  at   200  r pm.  T o  e xecu t e   this,  t he  mode l  is  c oupled   t o  the   e xtern al   c ircuit   as   in   Fi gure   5  ( a)   bel ow  as   i a ,   i b   an d   i c   re pr e sent   current   so urces .  T he  s ys te m  will   fee d  with  the   sin usoidal  c urre nt  so urce  base d  on  the   E qu at io n  in  ( 4.0 ).   T hro ugh  t he  Eq uation  ( 4.0),   I max  is  ma xim um  al lo wab le   c urren t   ap plied   to  the   phase   wi nd i ngs,  w hile  c oil  co nduct or  1,  2,   3   and   i nducto r  L a ,  L b ,  an d  L c   r epr ese nts  the  c oil  windin gs ,  mean wh il e  R a ,   R b ,  R c  act s  as  the  phase  resis ta nce .   The  sc 1 a nd  sc 2   represe nt  as   a  pe rma ne nt  mag net.  T he  s olid  c onduct or   is  co nnect ed  with  a  la rg e   s eries  resist ance o f   R 4,   R 5  and   R 6 .  T he   ci rcu it   re pr e s ents  an   ed dy  c urr ent  i n  the p e rma nen t mag ne t  and  the p at te rn s   of  the  pe rma ne nt  mag net  a re  e nfor ce d  with   the  ze ro  total   current   co ns tr ai nts.  T hus,  t he   transie nt  to r qu e   o f   BLAC  can  be  cal culat ed  usi ng  E qu at io n  (5. 0).  I n  E qu at i on  (5.0),  T e  is  transient  to r qu e ,  e a ,  e b  and   e c is   i nduce d  vo lt age  p e r p ha se,  i a , i b , i c   is  per p hase c urre nt and  ω m  is m echan ic al  s pee d.     =  .  ( t + )   =  .  ( t − 2 3 )   =  .  ( t − 2 3 )                    [ A]   (4)       wh e re  I max is  m aximum  c urre nt  pe r  ph a se,  ω m   is  mecha ni cal   sp ee d  an d  α   is  the  c ontr ol   ang le   betwee n  ph ase   current c orres pondin g  t o  the  phase  of E M F.   The n,       = 2    [r a d/s]     = 60 (  2 )   [H z ]     = + +   [Nm]   (5)       R a R b R c L a L b L c C o i l   c o n d u c t o r   a C o i l   c o n d u c t o r   b C o i l   c o n d u c t o r   c s c 1 s c 2 R 4 R 5 R 6 i a i b i c     Figure  5. Exte r nal circ uit  co nnect ion f or co nst ant sp ee d  a na lysis       4.   ANALY SIS  O N  E MF  H A R MO NICS  AND  TO RQUE  RIPPLES   This  sect io n  exp la ine d  on   t he   resu lt   of  E M F  prof il e  an al ys is,  E M F  ha rm on ic   a naly sis,  transie nt   tor qu e   a nd  to r qu e   rip ples .   Fi gure   6  (a)  s hows   the   E M F   a nalysis   of   th re e  di f fe ren t   slot - pole s  num ber.   It   s hows  that  the  EMF   prof il es   of  the  three  dif fe ren t  co nfi gura ti on s  are  nearl y  the  same.  The  18  slot  20  pole s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       An alysis o n  E MF ch aract eri sti cs for to r que  rip ple reduct i on in BLAC   m oto r   … ( N ur fa eza h  A bdulla h)   2209   config ur at io ns  ha ve  a  highe r  bac k - E M F  a t  133.4  V  c ompa red  the  ot her   t wo  co nfi gurati ons.  Eve n  the   permane nt ma gn et   volum e a nd NI is sa me,   the E M F  value  for   9s / 8p is sti ll  the low e st re su lt  at 6 6.2 9 V.   Figure   6  (b)  s hows   FF T  a na lysis  on  E MF  for  e ach   m od el   BLAC   m otor.   Th e  first   num be r  of   harmo nic  f or   t hr ee  sl ot - pole s   is  the  fund a m ental   of   harmo nics.  T he  hi ghest   har m onic s  EMF   is  at   2 nd   numb e r   happe ned  at   18s/2 0p  BL AC   m oto r .  B ut  duri ng  3 rd   ha r monic  numb e r ,  the   har m oni c  E M F   is  sta r ti ng   t o  decr ease .  T he  tren d  li ne  of  t he  ha rm onic   num ber   for  th re e  models  is  sa me  f or   18s/2 0p  an d  12s/1 0p.  The  increasin g  val ue   of  EMF  harmo nics  c har act erist ic   ha pp e ne d  at   seco nd  nu mb e r  of  har m onic s  a nd  sta rt   r edu ce   wh il e  thir d  num ber   of   harmo nic.  W hile  for  9s / 8p   t he   value  of   ha rm on ic   sta rt  t o  inc rease  aft er  10 th     harmo nic  num ber.    Figure   6  (c )   s hows   the   tra nsi ent  to rque   an al ys is.  The   ma ximum  t orq ue   f or  1 8s/ 20p,  12 s/ 10p  a nd   9s /8 p  is   94. 2  Nm,  77. 6  N m   an d  44. 5  Nm,  res pecti vely .  Fr om  t he  resu l t,  the  t orq ue  ri pp le s   f or  12s/ 10p  is   higher  possibl y  du e  t o  the   hi gh   c oggi ng  to rque  a nd  co ntr ol  an gle  of   t he   phase  c urren t.   Othe r  tha n  t ha t,  to   reduce t he  to r que  rip ples   the  c on t ro l a ngle ,  α   is p os sibl y  c ha ng e d  t o  im pro ve  the tra ns ie nt torq ue.     Figure   6  (d)   s hows   the   F FT   an al ys is   of   tr ansient   to rque   f or  dif fer e nt  slot - pole   of   BLAC  m oto r .   Ba sed  on  t he  grap h,   t he  9s/ 8p   has  highest  ha rm on ic   at   13 th   numb e r  of   harmo nic.  F or   12s /8p   th e  ha rm onic   is   high  at   3 rd   a nd   9 th   num be r  of   harmo nics.  T he  oth er   18s/2 0p   has  l owest   value  of  ha rm on ic .   Table  3  belo w   sh ows  the t orq ue  ri pple s r es ul t of  t he  th ree  m od el s . In orde r t o  in dicat e the  low  t he  to rque  rip ple and  vibr at ion   issue, th e E M F  h arm onic s v al ue  has  t o  be  lo w.  F rom the ta ble, it shows  th at , th e total  h ar monic of   EMF  u sin g  FFT  a nal ys is  f or  18s/ 20p  is  0.286%   small   com par e d  the   oth e r  t wo  m od el s.  A s  t he  res ult,  the   18s/2 0p  has  lowe r  to r qu e   ri pp le s   co mp a re d  th e  oth e r  tw o  m odel s.  Th us,  it   can   be  c oncl ud e d  t hat  the   EMF  harmo ni cs  can   be  in dicat or to   determi ne  the  low to rque  rip pl e in model  and eli minate   vibrat ion s  issue .       - 2 0 0 - 1 0 0 0 1 0 0 2 0 0 E M F ,   e     [ V ] 1 8 s / 2 0 p 9 s / 8 p 1 2 s / 1 0 p 0 1 8 3 6 5 4 7 2 R o t o r   p o s i t i o n ,     [ D e g ] 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0 1 4 0 F F T   o f   E M F , e   [ V ] H a r m o n i c   N u m b e r 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5   1 8 s / 2 0 p   1 2 s / 1 0 p   9 s / 8 p     (a)   (b)   0 3 0 6 0 9 0 1 2 0 T r a n s i e n t   t o r q u e ,     T e   [ N . m ] 0 1 8 3 6 5 4 7 2 R o t o r   p o s i t i o n ,   [ D e g ] 1 8 s / 2 0 p 1 2 s / 1 0 p 9 s / 8 p 0 2 0 4 0 6 0 8 0 F F T   o f   T r a n s i e n t   t o r q u e   ,   T e   [ N . m ] H a r m o n i c   N u m b e r 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 9 s / 8 p 1 2 s / 1 0 p 1 8 s / 2 0 p   (c)   (d)   Figure  6. To r que  rip ple an al ysi s   (a)   EMF  c har a ct erist ic (b )  E MF FFT  a nalysis (c) tra ns ie nt  t orqu e  (d)  tra ns ie nt  to rque  FFT a nalysis     Table  3.  T orq ue  r ip ples  resu lt   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  D ri   S ys t,   V ol .  11 , N o.   4 ,  D ecembe r  2020   :   2203   –   2211   2210   Model   Units   9s/8p   12s/10p   18s/20p   FF T  of  Tra nsi en t  Torqu e   [N.m ]   6. 2   14. 4   0. 2   Maxim um   Torq ue,   T max   [N.m ]   50. 05   88. 77   96. 87   Minim um Torqu e,   T min   [N.m ]   40. 84   39. 13   91. 89   Tot al ha r monics  EMF    [x%]   0. 48   0. 443   0. 286   Torque   r ippl es   [x%]   0. 18   0. 56   0. 051       5.   CONCL US I O N   The  th ree  m odel s  with   desi gn   pa rameters   of   oute r  dia mete r,   ro t or   bore  diamet er   a nd   pe rma nen t   mag net  volu m e  ha d  s uccess f ully  sim ulate d  for  E M F   co mputat ion   us i ng  F EA  a nalysis .  T he  m odel   is  a na lyzed   to  ev al uate  the   ha rm on ic   on  EMF.  It  s hows   that  18 s/ 20p  has  0.0 5  lo wes t  tor qu e   ri pp le s.  T he  E MF  c on ta in   higher   harmo ni c  f or  12 s/ 10p  model  at   3 rd   ha rm on ic   num be r.  I n  co nclu s io n,  the   E M F   ha rm on ic   cha ract erist ic  amo ng   dif fer e nt  slot - po le   numb e r  va riat ions  aff ect s  the  t orq ue  rip ples  char act e risti c  fo r  BL AC  mo t or.   For   furthe r  w ork ,  t he  re su lt   will   be  us ed   to  st udy  the  l os ses  and  ther mal  a nalysis  for  sim il ar  ap plica ti on .  As  a   con c l us io n, thi s r esea rch s hows  e ff ect  sl ot - po le   num ber to wards  EMF  ha rm on ic   for H V LS f a n  a ppli cat ion .       ACKN OWLE DGME NT    The  a uthor s  w ou l d  li ke  t o  t hank  M i nistry  of  E du cat i on  M al a ys ia ,  Universit i  Tek nika l  M al aysia   M el aka  (UTe M )  f or   pro vi din g  t he  re s earch  gr a nt s   Glua r/SU R I AG R ANT/ 2017/FK ECER I A/I00 020,   PJP/2 017/F KE /HI 12 /S 0153 7,  G LU AR/PP RN/2 017/F KE - CER I A/G 0005  a nd   Jur na l/ 20 19/F KE/Q 00016.  Anothe r   sp eci a l  wis h  is   to   ac knowle dge   the   c on t rib ution  fro m  Alta ir  E ngin eerin g  Sdn.   B hd  f or  pr ov i ding   the  Flux 2 D  s oft w are  pack a ge  t o si mu la te  the  m od el .         REFERE NCE S   [1]   K.  Xia ,   J.   Lu ,   B .   Dong,   and   C.   Bi,   “Ana lysis  of   ac oust ic  noise  f rom  e le c tromag net i c  torqu e  r ipp le   for   brushless   DC m otor,” in  2 016  Asia - Pa ci f ic Magne t ic R e cording  Conf ere nce,  A PMR C   2016 ,   2016,   vol .   6 ,   pp .   7 – 8.   [2]   Zul kar n ai n ,   N .   F.,  Ibra hi m,  T.  and  Ro ml i e,  M.   F.   ‘Design   and   opt im i za t ion   of   per ma n ent  m ag net  machin e   for  ce i li ng  f an’ ,   Int e rnational   Conf ere nce on  In te l li g e nt  and  Adv an ce d   Syste ms ,   ICIAS   2016 ,   pp .   2 – 7.   [3]   N.  Abdull ah,  R.   N.  Firdaus,   S.   F ari na ,   M .   Z.  Ais hah,  F.   Azha r ,   a nd  K.   A.   Kari m ,   “De sign   of   dou ble  stat or   slot te d  rotor  for   la rg e ceili ng  fan   applicat ion, ”   in   IET  Con fe renc e Publ i cations ,   2018,   vol .   2018,   pp .   7 ,   [4]   Li u,   C.   ‘Dev el o pme nt  of   brushless  DC  mot or  with  low  cogg i ng  torque   for  c ei li ng   fan ,   2009   Inte rnationa l   Confe renc e  on   P ower  Elec troni cs  and  Dr iv e   Syst e ms   (PE DS) ,   200 9,   pp .   778 – 782 .   [5]   Kim,   K.S. ,   Le e ,   C. M.,   Hw ang ,   G . Y.,   and  Hw ang ,   S.M.,   Ef fect  of t he  Number   of  Poles on  th e  Acou stic   Noise  fro m   BLDC  Motors.  J ournal  of  M ec ha nic al   Scienc e  an d  Technol og y ,   2 011,   25(2) ,   pp .   2 73 – 277.   [6]   K.  Xia,   Z.   Li ,   J.   Lu,   B .   Dong,  a nd  C.   Bi,   “Ac ou stic   noise  of  bru shless  DC  mot ors  induc ed  by  elec tro ma gne ti c   torque   r ippl e , ”   J .   Powe r  Elec tron. ,  2017 ,   vol .   17 ,   n o.   4 ,   pp .   963 – 97 1.   [7]   Saxena ,   A.   and   Ferna ndes,   B.   G.  ‘Noise   and   cog ging  torqu e  r edu ct ion   in   brushles s  DC  ceili ng   fan ’,   in   2015   18th   Inte rnational   Co nfe renc e  on   Elec tric al   Mac hin es  and  Syste ms ,   IC EMS  2015 .   pp.   1 334 – 1338.   [8]   N.  Shah,   N.   Sat haye ,   A.   Phadk e,  and   V.  Letsc her t,  “ Eff i ci en c y  im prov ement  opportuni ties  fo r  c ei l ing  f ans, ”   Ene rgy  Ef f ic. ,   20 14,   vol .   8 ,   no .   1 ,   pp.   37 – 50 .   [9]   Bobba,   D . ,   Li,   Y.,   and  Sar li ogl u,   B . ,   2015.   Har moni c   Analysis  of  Low  St at or   Slot  and  Ro tor  P ole   Co mbi na ti on   FS P M Mac hine  Topol ogy  for   Hi gh  Speed.  IE EE  Tr ansacti on  on  Magne tics , 1 - 4(J uly).   [10]   Mohamm ed ,   O. A.,  Ieee,  F. ,   Li u ,   S.,  I ee e,  M. ,   Abed,  N. ,   and   Mem ber ,   S.   Eff ect  of   Inc rea sing   Pol e  Number   on   the   Harm onic  Cont ent   of   Air - Gap   Flux  Density   Wa vef or ms  in   El e ct ri c  Ma chi n es.   IE EE  South east  Con,   2004.   Proce ed ings. pp.   4 – 6.   [11]   Zhu,   Z. Q. ,   and  How e,   D.  Inf luence   of   Design  P ara m et ers  on   Co ggin g  Torqu e  in   Perma n ent   Ma gnet   Ma chi nes .   IEE E   Tr ansacti o ns on  Ene rg y  Co nve rs ion ,   2000 .   15(4),   pp .   407 – 4 12.   [12]   J.  Hur  an d  B .   W.  Kim,  “Ro tor   shape   design   o f  an   interior   PM   type  BLDC  mot or  for   i mpro ving  m ec h ani c al  vibra ti on   and  E MI  cha r ac t eri st i cs ,”   Journal   of   El e ct rica l  Engi n ee ring  an d  Te ch nology ,   2010.   V ol.  5,   no.   3,   pp .   462 – 467.   [13]   T.  Srisiriwann a  and  M.   Konghir un,   “A  study   of   cogg ing  torque  red u ct ion   me th ods  in   brushless  DC  mot or , ”   i n   2012  9th  Int ern at ion al   Conf erence   on  Elec tr ical  Eng ineeri ng/ El e ct roni cs,   Co mput er ,   T el e co mm unicati o ns  a nd  Inform ation  T echnology,   ECT I - CON   2012,   201 2,   pp .   1 – 4   [14]   Sun,  T . ,   and   Hong,  J . P.  Eff e ct  of   Pole   and   Sl ot  Comb ination   on   Noise   and   Vibra ti on   in   Pe rma nen t  Ma gnet   Synchronous Motor.   I EEE  Tr ansacti on  on   Magn et i cs ,   2011 .   47 ,   pp.   1038 – 1041 .   [15]   Li ber t,  F.,  and   Soulard ,   J .   In vesti gation   on  Pole - Slot  Co mb ina ti ons   for   Per ma nen t - Magne t   Mac h ine s  wi th   Conce ntr at ed   W i ndings.   Int ernational  Conf ere nce on  E lectric a l  M achi nes  (IC EM) ,   2004.   pp.   5 – 8.   [16]   Jeon,   K.   et  al .   ‘Nume rical  Sha pe  Design  Ch a r ac t eri sti cs  of  T orque   Ripp le   R educ t ion  for  Int eri or  Per ma n ent  Magne t   Synchr onous  Motor’,   9th  I ET  In te rna ti onal   Conf ere n ce  on   Computat ion  in   Elec trom agnet i cs  (C EM  2014) ,   pp .   2 – 3.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N: 20 88 - 8 694       An alysis o n  E MF ch aract eri sti cs for to r que  rip ple reduct i on in BLAC   m oto r   … ( N ur fa eza h  A bdulla h)   2211   [17]   Wa shington ,   J.G . ,   Atkinson,   G.J. ,   B ake r ,   N.J. ,   Re duct ion   of  Cogg ing  Torqu e  an d   EMF  Harm onic s   in   Modulated   Pole  Mac h ine s.   I EE E   Tr ansacti o ns on  Ene rg y  Co nve rs ion.   2016 .   31,   759 – 768 .     [18]   H.  M.   Kim ,   Y.   J.   Kim ,   and   S.   Y.   Jung,   “T orq ue  r ippl e   and   b ac k   EMF  h armonic   red u ct ion   of  IPM SM   with   asymm etric al sta tor  design , ”   201 7,   doi :  10 . 1109/I CEMS . 2017. 805 6477.   [19]   Upadha yay,  P.   a nd  Rajagopa l,  K.  R .   ‘ Torque  rip ple   r eduction   using  m agne t   pol e   shaping   in   a   surfac e   moun te d   Perma nen t  Mag net   BLDC  motor’,  in   Proceed ings  of  2013  In te rnational   Con fe renc e  on  Re n ewabl e  Ene rgy   Re search  and   A ppli cations,  IC R ER A   2013 ,   pp.   5 16 – 521.     [20]   Gebre ger gis ,   A.,  and  Sebastian,   T. ,   2012.   Har m onic   Cont ent s  in   Induc ed  EMF  and  Elec t ro ma g net i c  Torqu e  in   Mass   Produce d  Sinus oida l  PM   Brushless  Mac hi nes.   I EE E   En ergy   Conv ersion  Co ngress   and  Ex po siti on  ( ECCE ) .  2012.   pp .   3040 – 3047.   [21]   C.   O ca k   and   A .   Dal cali,  “A   co mpa ra ti ve   ana ly sis  of   four - pol e   brushless   DC  mot ors  wi th   dif fer ent  slo t   and   winding  arr angeme nt   base d   on  T HD   val ues, ”  Int .   J.   Ene rgy   App l.  Technol . ,   vo l. 7,  no.   1 ,   pp .   7 – 12 ,   2020.   [22]   Hende rshot,   J.R . ,   and   Mill er,   T . J.E . ,   2010 .   Design  of  Brushles s  Pe rm anent - M agnet   Mac h ine s ,   Motor  Design  Books.  Magna   Phys ic   Publishing   &  Oxford   Univ ersit y  Press ,   201 0,   88 - 89 .   [23]   R.   Nor,  F.  R aj a ,   F.  Sulai m an,   S.   Riz uan ,   and  K .   A.  Kari m ,   “De si gn  of  Hollow - Rotor  Brushless  DC  Motor, ”  In t.   J.  Powe r E le c tron. Dr iv e  Syst . ,   vol .   7,   no .   2 ,   pp .   387 – 397,   2016 .   [24]   S.  Farina,  R.   N.  Firdaus,   M.  S.   Ahmad,  A.  Jidin ,   and  T .   Sutikno ,   “W ind ing  Arran gem en t  of  a  Ne w  Type   Hollow   Rotor  BLDC  M otor, ”   Int .   J. P o wer  Elec tron .   Dr iv e   Syst . ,   vol. 9,  no.   3 ,   pp .   933 – 9 46,   2018 .   [25]   Chen,  A.,  Nilsse n,   R . ,   and   Nys vee n,   A. ,   2008 .   Harm onic  Analy sis  and  Co mpa ri son  of  th e  B ac k   EMFs   of  Fou r   Perma nen t  Mag net   Mac h ine   w it h  Diffe r ent   W indi ng  Arrangement s.  Proceedi ngs  of  the   11t h  Inte rnational   Confe renc e  on   E le c tric al   Mac h in es  and  Syst ems, ICEMS   2008 ,   pp .   3043 – 3048 .       BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS         Nurfae za h   Abdu ll ah   was   born   in   Kual a   Lum pur .   She   had   r ecei v ed  B . Eng .   in   Pow er  E lectr oni cs  and  Driv es  in   2 012  and   M.Sc .   El e ct ri ca l   Engi n ee ring   a t  Univ er siti   Te knik al  M al aysi a  Me la k a.   Curre ntl y ,   she   is   pursu ing  h er  Ph D  at  Univer sit i  Te knik al   M al ays ia   Me la k a.  Her  r ese arc h   in te r est  inc lud es  the fi eld i n  machine de s ign,   pho tovol t aic   sys te m and  pow er  e lectr oni cs.         Raj a   Nor  Firdau s  Raj a   Othm an  was  born  on  02   May  1982  at   Pa rit   Bun ta r ,   Per a k,   Mal aysia.  He   rec e ive d   B. Eng . ,   M.Sc.  and  Ph.D   in  El e ct ri cal  Po wer  Engi n ee r ing   from  Univ ersit i   Putra  Mal aysia   in  2006 ,   2009   a nd  2013,   r espe c t ive ly .   H e  is  cur r ent ly   associ ate   p rofe ss or  at  Fa culty  of   El e ct ri cal   Engi ne eri ng,   U nive rsiti  T ekni k al   Ma la ysi a  M el ak a.  His  rese arc h  intere st   in cl udes  appl i ed  ma gne ti cs,   e le c tr ic a l  m ac h ine s,   m agne t ic   sensor   a nd  drive s.       Kasrul  Abdul  Kari m  r ecei ved   th e  M.Sc.   f rom  U nive rsity  of   Bra dford  and  Ph.D.  degr ee s  fro m  th e  Univer sity  of   Notti ngha m,  UK ,   in   2003  and   2011,   re spec t ive ly .   He   is  cur ren tl y  associate   prof essor  at   Fa cul ty   of  E le c tri c al  Engi n e eri ng,   Univer si ti  Te kn ika l   Mal a ysia  Mel aka,  D uria n  Tungga l ,   Mala ysia .   His  r e sea rch   in te rests   i ncl ude   el e ct ri cal   m ac hin e   design ,   power   e lectr oni cs,   and   e le c tric   vehi c le .     Li m  S eng   T at   st art ed   the  c areer  as  CAE  eng ine e r   for  au tom ot ive   i ndustry.   He  is  n ow  working  as  a  sale s  d ire c tor   of   Altair   Engi n ee r ing  in   cha rge   of   Mal aysia  &   Phi li ppine s . Heha d   c onduct ed   mor e  tha n  100   of   wor kshops ,   training s  &  technology   eve nts   ac ross   A SEAN   reg io n;   with  cov ere d   th e   topi cs  ac ross   d i ffe ren t   industr ies   including   automoti ve ,   a ero spac e ,   ma nuf actur ing,  elec troni cs,   appl i anc e ,   def en se,   etc.  Now ,   he  is  cur ren t ly  foc u sing  on  business  deve lop me nt   fo r  both  Mala ysi a  and  Phili p pine s.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.