I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   8 No .   3 Sep tem b er   2 0 1 7 ,   p p .   1 0 8 7 ~ 1 1 0 0   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v8 i 3 . pp 1 0 8 7 - 1100          1087       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I JP E DS   Ro tary  Sw itched  Reluctance  Ac tua tor A  Review  on Desig O pti m i z a tion a nd   I ts Cont ro l Meth o ds        S.   P.   T ee ,   M .   M.   G ha za ly ,   S.   H.   Cho ng ,   I .   W.   J a m a lu din   Ce n ter f o Ro b o ti c s an d   In d u stria l   A u to m a ti o n   (Ce RIA ),   F a c u lt y   o El e c tri c a En g in e e rin g ,     Un iv e rsit y   Tek n ik a M a la y sia   M e lak a ,   Ha n g   T u a h   Ja y a ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   A p r   25 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J u l   10 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   J u l   30 ,   2 0 1 7       A   s w it c h e d   re lu c tan c e   a c tu a to r   ( S RA is  a   ty p e   o f   e lec tro m a g n e ti c   ste p p e a c tu a to th a is  g a in in g   p o p u lari ty   f o it si m p le  a n d   ru g g e d   c o n stru c ti o n ,   a b il it y   o f   e x tre m e l y   h ig h - sp e e d   o p e ra ti o n   a n d   h a z a rd - f re e   o p e ra t io n .   S RA   g a in e d   su p re m a c y   o v e p e r m a n e n m a g n e a c tu a to rs  d u e   to   th e   fa c th a it s   b u il d in g   m a teria l   a re   re lativ e l y   lo c o st  c o m p a re d   to   th e   e x p e n siv e   a n d   ra re   p e rm a n e n m a g n e ts.   S RA   is  a lrea d y   m a k in g   it d e b u i n   a u to m o ti v e ,   m e d ica l   a n d   h ig h   p re c isio n   a p p li c a ti o n s.  Ho w e v e r,   m a n y   p a rti e a re   stil o b li v io u t o   th is  n e w   a g e   a c tu a to r.   T h is  p a p e re v ie w th e   late st  li tera tu re   in   term o jo u r n a a rti c les   a n d   c o n f e re n c e   p ro c e e d in g re g a rd in g   th e   d if f e r e n d e sig n   p a ra m e ters   a n d   c o n tr o m e th o d   o f   S R A .   T h e   im p a c o f   th e   p a ra m e ters   o n   th e   p e rf o r m a n c e   o f   S R A are   d isc u ss e d   in   d e t a il s to   p ro v i d e   v a lu a b le i n sig h t.   T h is  p a p e a lso   d isc u ss e d   th e   a d v a n ta g e o f   v a rio u n o v e S RA   stru c tu re   d e sig n th a p ro v e   to   b e   a   h u g e   c o n tri b u ti o n   t o   th e   f u tu re   tec h n o lo g y .   It  is  f o u n d   t h a t   se v e r a d e sig n   p a ra m e ter su c h   a th e   a ir  g a p   w h e n   k e p m in im u m ,   in c re a se to rq u e   v a lu e w h il e   in c re a sin g   n u m b e o p h a se in   S RA   m in im i z e to rq u e   rip p les .   In c re a se d   sta to r   a n d   ro t o a rc   a n g les   w il in c re a se   to r q u e ,   n o t   to   m e n ti o n   a   larg e e x c it a ti o n   c u rre n c a n   a lso   a c h iev e   th e   sa m e   e ff e c t.   Re se a rc h e a r e   o f ten   d o n e   t h ro u g h   F i n it e   El e m e n M e th o d   ( F EM a n a ly sis  to   v e ri fy   th e   o p ti m ize d   d e sig n   p a ra m e ters   b e f o re   fa b rica ti o n ,   w h il st  e x p e ri m e n tal  p ro c e d u re a re   e x e c u ted   to   v e rify   th e   si m u latio n   re su lt s.  T o   e n su re   sm o o th   p h a se   sw it c h in g   a n d   im p ro v e d   to r q u e   o u t p u t,   in telli g e n t   c o n tro ll e rs  a re   e m p lo y e d   in   sp e e d   c o n tr o a n d   d irec to r q u e   c o n t ro (DT C)   m e th o d o f   S RA .   K ey w o r d :   C o n tr o m et h o d   Desig n   p ar a m eter s   FEM   a n al y s i s   S w itc h ed   r elu ctan ce   a ct u ato r   Co p y rig h ©   201 7   In s t it 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   All  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Ma r ia m   b in ti G h az al y ,     Facu lt y   o f   E lectr ical  E n g in ee r in g ,   Un i v er s it y   T ek n i k al  Ma la y s ia  Me lak a,   Han g   T u ah   J a y a,   7 6 1 0 0   Du r ian   T u n g g al,   Me la k a,   Ma la y s ia.   E m ail:  m ar ia m @ u te m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   A ct u ato r s   ar m ec h a n ical  o r   elec tr o - m ec h a n ical  d ev ice s   th at  p r o v id co n tr o lled   an d   s o m eti m e s   li m ited   m o v e m en t s   o r   p o s itio n in g .   T h ese  m o tio n s   ca n   b r o tatio n al  o r   lin ea r   m o v e m en t s .   T h ese  ac tu ato r s   ca n   b o p er ated   elec tr icall y ,   m a n u al l y ,   o r   b y   v ar io u s   f l u id s   s u ch   as  a ir ,   h y d r au lic   an d   o th er s   [ 1 ] , [ 2 ] .   T h e   elec tr o m ag n etic  ac tu ato r   i s   t r en d in g   ac t u ato r   w h ich   a llo w s   ac tu atio n   m o tio n   w it h   t h s u p p ly   o f   a n   e lectr ical   s ig n al.   A   s i m p le  e x a m p le  o f   e lectr o m ag n etic  ac t u ato r   is   m ic r o elec tr o m ec h an ica s y s te m s   ( ME MS)   m ag n etic   ac tu ato r   f o r   m icr o f lu id ic  p o s it io n in g   i n   b io m ed icin e,   p h ar m a ce u tics   a n d   b io tech n o lo g y   [ 3 ] , [ 4 ] .     A   ac t u ato r   ca n   b ca teg o r ized   as  s u b d iv is io n   o f   ac tu at o r s   th at  p r o v id es  r o tatio n al  m o v e m e n t.   Fu n d a m e n tall y ,   th w o r k i n g   p r in cip le  o f   an   elec tr o m ag n et ic  ac tu ato r   is   b y   co n v er ti n g   elec tr ical  en er g y   to   m ag n etic   f ield ,   th e n   t h r o u g h   m a g n e tic  f ield   i n ter ac tio n s ,   p r o d u ce s   elec tr o m ag n etic   f o r ce   th at  d r iv es   a   m ec h a n ical  p ar ( r o tatio n al  m o tio n ) .   P o s s ess in g   s i m p le  a n d   r o b u s s tr u ct u r es,  elec tr o m ag n etic  ac t u ato r s   ar Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   3 Sep te m b er   2 0 1 7   :   1 0 8 7     1 1 0 0   1088   w ell   k n o w n   f o r   t h eir   h ig h   ac t u atio n   f o r ce   a n d   d is p lace m e n t,  also   i n cl u d es  t h ca p ab ilit y   to   o p er ate  in   h i g h   s p ee d   m o d es  [ 5 ] .   A p ar f r o m   th at,   t h ese  ac tu ato r s   ca n   f u n ctio n   o p ti m al l y   in   h ar s h   e n v i r o n m e n ts ,   s u c h   a s   au to m o b ile  i n d u s tr ies,  f o r   i n s tan ce ,   i n d u ctio n ,   p er m an e n t   m ag n et  a n d   d ir ec cu r r en ( DC )   ac tu ato r   [ 6 ] .     Ho w e v er ,   th e   m o s s ig n i f ica n d r a w b ac k   o f   e lectr o m a g n et i ac tu ato r   i s   t h at  i f ac es  h i g h   p o w er   d is s ip atio n   d u r in g   lo n g   o p er atio n s ,   s ac r if ici n g   its   h ig h   ac t u atio n   f o r ce   d u to   th f ac th at  t h e   air   g ap   b et w ee n   elec tr o m ag n et  a n d   ar m atu r i n cr ea s es,  d r ast icall y   d ec r ea s i n g   th e   elec tr o m a g n etic  f o r ce   [ 5 ] .   T o   o v er co m e   th ese   p r o b lem s ,   a n   elec tr o m ag n etic   ac t u ato r   w it h o u t   p er m a n e n m a g n et,   n a m el y   th r o tar y   s w i tch ed   r elu ctan ce   ac t u ato r   ( SR A )   w ill  b d is cu s s ed   in   th is   p a p er .   T h SR A   d o es  n o i m p le m en an y   r ar e - ea r t h   m ater ial  o r   h i g h l y   ex p e n s i v e   p er m an e n t   m a g n ets.  SR As  p r o v id in h er e n f a u lt   to ler an ce s ,   m a k i n g   t h e m   ex tr e m e l y   s u itab le  f o r   au to m o tiv an d   ae r o s p ac ap p licatio n s   [ 7 ] , [ 8 ] .     Fig u r 1   s h o w s   a n   ex a m p le  o f   th s tr u c t u r o f   6 /4   SR A   [ 9 ] .     Sw itch ed   r elu c tan ce   ac t u a to r   ( SR A )   f u n d a m en ta ll y   co n s i s o f   t h r ee   ( 3 )   m ain   ele m e n ts i.e : ( i)   s tato r ( ii)  r o to r   an d   ( iii)  co il  w i n d in g .   C o n v en t io n all y ,   t w o   s ta to r   p o les  at  o p p o s ite  en d s   ar co n f i g u r ed   to   f o r m   o n p h a s e.   Fi g u r 1   SR A   h as  3 - p h ase,   6   s tato r   p o les  an d   4   r o to r   p o les.  T h n u m b er   o f   r o to r   p o les  ar ch o s en   to   b d if f er en to   th n u m b er   o f   s tato r   p o les.  B o th   th s tato r   an d   r o to r   h av s alien p o les.  T h e   n u m b er   o f   p o les  p r esen ce   o n     s tato r   d ep en d s   o n   th n u m b er   o f   p h ase s   f o r   o p er atio n .   T h SR A   s h o w n   h as a   c o n ce n tr ated   t y p ed   p h ase  w i n d i n g s .               Fig u r 1 .   Desig n   o f   co n v e n tio n al  S R A   [ 9 ]       Fro m   Fig u r 1 ,   th SR A   d esig n   p ar am e ter s   ar v ar ied   to   o b t ain   th o p ti m ized   d esig n   f o r   h ig h   to r q u e   an d   lar g an g u lar   m o tio n i.e . :   air   g ap ,   n u m b er   o f   p h ase s ,   n u m b er   o f   s tato r   p o les,  n u m b er   o f   r o to r   p o les,  r o to r   ar an g les,  s tato r   co il   w i n d in g s   a n d   ex c itatio n   c u r r en t.  T h er ef o r e,   in   t h is   p ap er   s ev er al   S R d esi g n   to p o lo g ies   an d   its   co n tr o s tr ateg ie s   ar r ev ie w ed   a n d   co m p ar ed   in   d etails.  I n   Secti o n   2 ,   th e   d esi g n   p ar am eter s   an d   th eir   i m p ac o n   t h p er f o r m a n ce   o f   SR A   w i ll  b d is cu s s ed .   I n   Se ctio n   3 ,   th u s o f   f i n ite  e le m en m eth o d   ( FEM )   an al y s is   in   S R A   r esear c h   is   h ig h li g h ted .   I n   Sectio n   4 ,   th co n tr o s tr ateg ie s   f o r   S R w il b d is cu s s ed .   Fin all y ,   co n cl u s io n s   ar p r ese n ted   in   Sect io n   5 .       2.   E F F E C T   O F   DE S I G P AR AM E T E RS O F   SW I T CH E RE L UCT ANCE  ACTU A T O RS   2 . 1 .   Str uct ure  Desig n s   T h s tr u ct u r co n ce p t s   o f   S R ( s w itc h ed   r el u ctan ce   ac t u at o r )   ar g ain i n g   i n n o v ati v i m p r o v e m en t s   th r o u g h o u th e s p ast  f e w   y e ar s .   On o f   th ese  d esi g n s   th a s to o d   o u am o n g   co n v e n tio n al  s tr u c tu r es  i s   th e   ax ial  S R A   w it h   s e g m e n tal  r o t o r   [ 1 0 ] , [ 1 1 ]   w h er t h s tato r   an d   r o to r   c o r es  ar lam i n ated   in to   d is k   s h ap e.   T h s tato r   to o th   co n s i s o f   d o u b le - w id t h   teet h   u s ed   f o r   co il   w i n d in g s   a n d   s ta n d ar d - w id t h   teet h   w h ic h   i n s tead   o f   u s i n g   f o r   co il  w i n d i n g s ,   ar s p ec if icall y   d esi g n ed   to   p r o v id th cir c u it  f o r   th f l u x   p ath .   T h r o to r   o n   th e   o th er   h a n d   is   m ad u p   o f   s er ies  o f   s e g m e n tal  r o to r   b lo c k s ,   w h ic h   ar e m b ed d ed   in to   an   al u m in u m   b o d y .   T h ese  u n iq u co n f i g u r atio n s   s u cc es s f u ll y   e n h a n ce   f l u x   li n k a g to   i n cr ea s to r q u o u tp u b y   1 6 . 5 7 %.  Fig u r 2   s h o w s   t h d esi g n   co n ce p t o f   t h SR A   w it h   s e g m e n tal  r o to r .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       R o ta r S w itch ed   R elu cta n ce   A ctu a to r :   A   R ev iew   o n   Desig n   Op timiz a tio n   a n d   its   C o n tr o l Meth o d s   ( S .   P .   Tee)   1089       Fig u r 2 .   Stru ct u r o f   an   ax ial  SR A   w it h   s e g m e n ted   r o to r   [ 1 0 ]       Mu ltil a y er   S R A   w it h   m ag n et icall y   i n d ep en d en la y er s   i s   a ls o   d ev elo p ed   [ 1 2 ]   w h er n u m b er   o f   in d ep en d en S R As  ar co n n ec ted   w it h   co m m o n   s h a f t.  T h d esig n   w il d eliv er   g r ea ter   to r q u o u tp u d u to   its   m u l tip le  n u m b er s   o f   S R A   r o tatin g   a s   o n e.   F ig u r 3   s h o w s   th d es ig n   s tr u ct u r o f   m u l ti la y er   S R A   w i th   4   in d ep en d en t 4 /4   SR As.           Fig u r 3 .   Stru ct u r o f   m u ltil a y er   SR A   [ 1 2 ]       An o th er   n o v el  d esig n   is   t h p an ca k e - s h ap ed   ax ial - f l u x   S R A   [ 1 3 ]   w h ich   h as  s e v er al  c - co r es  w it h   in d iv id u al  w i n d in g s   in s tead   o f   co n v e n tio n al  s tato r   p o les.  T h is   d esi g n   p r o v id es  v ar io u s   ad v an ta g es  s u c h   as   h ig h   to r q u an d   p o w er   d en s i t y ,   m ax i m u m   t h er m al   d is p er s i o n ,   co n v e n ie n r ep lace m en t   o f   d a m a g ed   c - co r es,  ea s y   co il   w i n d in g   a n d   r ed u ce d   co p p er   lo s s es.  Fi g u r e   4   s h o w s   t h s tr u ct u r al  d r a w i n g   o f   t h c - co r an d   r o to r   p o les o f   th p an ca k e - s h ap ed   S R A .             Fig u r 4 .   Stru ct u r o f   p an ca k e - s h ap ed   ax ial - f lu x   S R A   [ 1 3 ]       A   n o v el  b ea r in g less   s w itc h ed   r elu ctan ce   ac t u ato r   ( B L S R A )   w it h   d o u b le  s tato r   is   also     in tr o d u ce d   [ 1 4 ] .   T h d esig n   i n clu d e s   an   in s id s tato r   to   g en er ate  r ad ial  f o r ce   to   s u s p en d   th r o to r   an d   an   o u ts id s tato r   w h ic h   p r o d u ce s   r o tatio n al  to r q u e.   T h m ai n   ad v a n t a g o f   d o u b le  s tato r   is   t h d ec o u p li n g   co n tr o b et w ee n   r ad ial  f o r ce   an d   to r q u e,   in   ad d itio n   to   th e   c o n s ta n r ad ial  f o r ce   at  th ar b i tr ar y   r o to r   p o s itio n   u s i n g   co n s ta n t c u r r e n t v al u e.       As  co n cl u s io n ,   co n v en t io n a SR r o to r   an d   s tato r   s tr u ct u r es  ar u n d er g o in g   i m p r o v e m en ts   w it h   th d ev elo p m e n o f   n o v el  d esi g n s   s u ch   a s   s e g m en ted   r o to r ,   m u ltil a y er   SR an d   o th er s   wh ich   ca n   e f f ec ti v el y   in cr ea s to r q u e   o u tp u a n d   m i n i m ize  t h g r ea test   f la w   o f   S R A ,   to r q u r ip p le.   T h ese  n e w   d esig n s   ar ev o l v i n g   b ased   o n   th n ee d s   o f   SR A   i n   v ar io u s   i n d u s tr ial  an d   e n g i n ee r in g   f ield s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   3 Sep te m b er   2 0 1 7   :   1 0 8 7     1 1 0 0   1090   2 . 2 .   P ha s es o f   SRA   A   co n v e n tio n al  3 - p h ase  d r iv en   r o tar y   s w i tch ed   r el u cta n ce   ac tu ato r   d e m a n d s   co m m a n d   s c h e m e   th at,   s eq u en tiall y ,   e n er g ize s   ac tu ato r   p h ase s ,   t h u s   allo w i n g   th e   ac tu a to r   to   r o tate  co n ti n u o u s l y .   T o r q u p r o d u ctio n   is   n o d ep en d en o n   th c u r r en d ir ec tio n i n s tea d   th r o tatio n al  to r q u d ep en d s   o n   t h co n ti n u it y   o f   th cu r r en s u p p l y   [ 1 5 ] .   I n cr ea s in g   th n u m b er   o f   p h ase s   in   SR As  p r o v id s i m ilar   ad v an ta g e s   as  m u lti - p h ase  elec tr ical   ac t u ato r s ,   h e n ce   lead i n g   to   e x ten s i v r ese ar ch es  f o r   au to m o ti v ap p lic atio n s ,   n o tab l y   f o r   h y b r id   elec tr ical  v e h icles  [ 1 6 ] , [ 1 7 ] .   Mu lti - p h ase  SR d is p la y s   e n h an ce d   to r q u p r o d u ct io n ,   in cr ea s ed   f a u lt  to ler an t c ap ab ilit y   an d   d ec r ea s in   v ib r atio n   a n d   n o is [ 1 8 ] , [ 1 9 ] .     SR As   ar t y p icall y   d r i v en   b y   3 - p h ase  c u r r en s u p p l y h o w ev er   th er ar also   d esig n s   o n   2 - p h a s e   SR As  [ 2 0 ] .   T h is   d esig n   s u c ce s s f u l l y   r ed u ce d   co r lo s s   an d   in cr ea s ed   to r q u p r o d u ctio n   b u h a v th e   d o w n s id o f   p r o v id in g   u n id ir ec tio n al  r o tatio n   o n l y .   Fi g u r e   5   s h o w s   th s tr u ct u r d esig n   o f   2 - p h a s 4 /3   d r iv en   S R A .             Fig u r 5 .   4 /3   SR A   d r iv e n   b y   2 - p h a s cu r r en s u p p l y   [ 2 0 ]       T h er ar also   s t u d ies   o n   th e   d esig n   o f   S R A   p o w er ed   b y   4 - p h ase  c u r r en t   s u p p l y   [ 2 1 ] .   A   m o d u lar   4 - p h ase  S R is   ab le  to   eli m i n ate  lo w   f r eq u en c y   to r q u r ip p le  d u to   a s y m m etr ic  m u t u a co u p li n g   b et w ee n   ad j ac en p h ases   [ 2 2 ] .   Fig u r 6   s h o w s   t h d esig n   o f   co n v en tio n al  4 - p h ase  8 /6   S R A   an d   m o d u lar   4 - p h as e   8 /6   SR A   f o r   elec tr ic  v e h icle  a p p licatio n .           ( a)         ( b )     Fig u r 6 .   ( a)   C o n v en tio n al  8 /6   SR A   d r iv e n   b y   4 - p h a s cu r r e n t s u p p l y .   ( b )   Mo d u lar   8 /6   SR A   d r iv e n   b y   4 - p h ase  cu r r en t s u p p l y   [ 2 2 ]       T h 5 - p h ase  SR A   ar u n co m m o n   b u t h er ar s tu d ies  o n   s u c h   d esig n   s tr u ctu r e s   s u c h   as  th ax ial - f l u x   5 - p h a s S R A   [ 1 3 ] .   T h i s   d esig n   co n s i s ts   o f   1 5   c - co r es  w h ic h   f u n ctio n s   a s   s ta to r   p o les,  ea ch   w it h   in d iv id u al  co ils   th a m a k u p   th r ee   r ep etitio n s   o f   f i v p h a s es.  SR As  u p   to   6 - p h ase  ar e   ac h iev ab le  w h er e   r esear ch er s   ar p r o p o s in g   m et h o d s   to   o p ti m ize  to r q u e   r ip p le  d u to   m u t u al  co u p lin g   b et w ee n   p h ases   o f   t h e   ac tu ato r   [ 2 3 ] .   Oth er   6 - p h a s SR A   r e s ea r ch   i n cl u d es  t h s t u d y   o n   co n v er ter   to p o lo g y   wh ich   co m b i n es  th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       R o ta r S w itch ed   R elu cta n ce   A ctu a to r :   A   R ev iew   o n   Desig n   Op timiz a tio n   a n d   its   C o n tr o l Meth o d s   ( S .   P .   Tee)   1091   ad v an ta g es   o f   b o t h   as y m m etr ic  h al f   b r id g e   co n v er ter   an d   s p lit  p h ase   co n v er ter   [ 2 4 ]   f o r   l o w - co s a n d   h ig h - p er f o r m a n ce   co n v er ter s .     Gen er all y ,   th i n cr ea s i n g   n u m b er   o f   p h a s es  allo w s   h i g h er   to r q u o u tp u an d   d ec r ea s in g   to r q u e   r ip p le.   SR As  w h ich   e x ce ed   3 - p h a s p r o v id s ig n i f ica n ad v an ta g e s   h o w e v er th co n tr o m et h o d   f o r   th es e   ad d itio n al  p h ases   w ill  b ec o m e   m u c h   m o r co m p lica ted .   Hen ce f o r th ,   it  m u s b m an a g ed   d elica tel y   to   en s u r e   co n s is ten t a n d   ef f ec ti v p h ase  s w itc h in g .       2 . 3 .   Nu m ber  o f   Sta t o a nd   Ro t o r   P o les   T h n u m b er   o f   s tato r   a n d   r o to r   p o les  v ar ies  ac co r d in g   to   t h n ee d s   a n d   ap p licatio n s   f o r   th S R A .   T h m o s co m m o n   i s   t h 6 /4   SR A   [ 2 5 ] ,   w ith   in cr ea s in g   p o les  u p   to   1 2 /8   [ 2 6 ]   o r   1 2 /1 4   [ 2 7 ]   an d   ev en   o t h er   co m b i n atio n   n u m b er s   o f   s tato r   an d   r o to r   p o les,  d ep en d in g   o n   t h u s a g p u r p o s o f   t h S R A .   T h n u m b er   o f   p o les  af f ec t s   th ac o u s tic  b e h av io r   s i g n if ica n tl y   [ 2 8 ] .   Hig h er   r atio   o f   s tato r   to   r o t o r   p o les  p r o v id es  lo w er   ef f icien c y   d u to   it s   h i g h   m a x i m u m   p o w er   d en s it y   [ 2 9 ] .   Ho w e v er ,   h i g h   r atio s   o f   s tato r   to   r o to r   p o les  h av t h e   ad v an ta g o f   n o is a n d   v ib r atio n   r ed u ctio n ,   in   ad d itio n   to   r ed u ce d   r a d ial  f o r ce   [ 3 0 ] .   I t   is   also   p r o v en   th at   h ig h er   r atio   s tato r   an d   r o to r   p o les  w ill  i n cr ea s e   th e   t h r u s t   f o r ce   [ 3 1 ] , [ 3 2 ] .   Fig u r 7   s h o w s   th e   e f f ic ien c y   co m p ar is o n   o f   6 /4 ,   1 2 /8   an d   1 8 /1 2   SR As at  1 5 0 0 0   r ev o lu tio n   p er   m in u te  ( r p m ) .             Fig u r 7 .   Gr ap h   o f   p o w er   d en s it y   ag a in s t e f f ic ien c y   f o r   d if f er en t p o le  co n f i g u r atio n s   at  1 5 0 0 0 r p m   [ 2 9 ]         I ca n   b co n cl u d ed   th at  t h 1 2 /8   SR A   is   t h o p ti m ized   co n v e n tio n al   d esig n   a s   it  p r o v id es  g r ea t   ef f icien c y   w i th   d ec e n m ax i m u m   p o w er   d en s it y   [ 2 9 ] .   L o p o le  r atio   d esig n s   d eli v er   h ig h   ef f icie n c y   b u lo w   p o w er   d en s it y .   Hi g h   n u m b er   o f   p o le  p air s   p r o v id es  lo w   e f f icie n c y   b u h i g h   m ax i m u m   p o w er   d en s it y   a n d   b etter   ac o u s tic  b eh a v io r .   Hen ce ,   th o b j ec tiv es  an d   o p er atin g   co n d itio n   o f   th SR A   s er v es  as  an   i m p o r tan t   in p u t i n   ch o o s i n g   th s u i tab le  n u m b er   o f   p o le  r atio   f o r   d if f er en t a p p licatio n s .     2 . 4 .   Air  G a p   T h g ap   d is tan ce   b et w ee n   s tat o r   an d   r o to r ,   also   k n o w n   as   ai r   g ap ,   is   a   v ar y in g   f ac to r   i n   t h d esig n   o f   SR As.  Gap s   i n   S R A s   i s   n atu r all y   u n a v o id ab le  an d   th e y   c o n tain   air .   T y p icall y ,   a ir   g ap   ca n   b as  s m all   as   0 . 1 m m   u p   to   0 . 3 m m   o r   m o r e.   Su c h   g ap s   ar o f ten   u n d esira b le  b ec au s air   h as   h i g h   r esi s t an ce   to   t h f lo w   o f   m ag n etic   f lu x .   T h u s ,   th e   v a lu o f   air   g ap s   m u s b e   m in u te  b u s u f f icie n e n o u g h   to   p r ev e n co n tact  b et w ee n   th s tato r   an d   r o to r ,   tak i n g   in to   co n s id er atio n s   o f   m a n u f ac t u r in g   to ler an ce s   o n   t h eir   d i m en s io n s ,   o r   d ef o r m atio n   ca u s ed   b y   r ad ial   f o r ce s   r es u lt in g   f r o m   r o tar y   m o tio n   an d   lo o s en es s   i n   s u p p o r tin g   b ea r in g s .   L ar g er   air   g ap s   p r o v id s m all er   to r q u o u tp u [ 3 3 ] ,   h en ce   id ea ll y   air   g ap   s h o u ld   b as  s m all  as  p o s s ib le.   A ir   g ap   o f   SR A   is   co n s id er ed   to   b w ell - b ala n ce d ,   th at  is   i f :   a.   T h r o to r   o u ter   an d   s tato r   in n e r   d iam eter s   ar ac co r d in g   to   f a b r icatio n   d i m en s io n s   p r ec is el y .   b.   T h s tato r   in n er   s u r f ac a n d   th r o to r   o u ter   s u r f ac ar co n ce n tr ic.   c.   R elati v ec ce n tr ici t y   i s   ab s en b et w ee n   th s tato r   an d   r o to r   a x es.   d.   T h er is   n o   tilt   b et w ee n   t h s ta to r   an d   r o to r   ax es.   Ho w e v er ,   d u to   f ab r icatio n   t o ler an ce s ,   air   g ap   n o n - u n i f o r m it y   o cc u r s ,   w h ic h   ar 5 to   1 0 o f   th e   r elativ ec ce n tr icit y   o f   t h air   g ap   b et w ee n   th s tato r   an d   r o to r   ax es,  in   ad d itio n   to   co n ce n tr icit y   er r o r   o f   5 to   1 0 o f   t h air   g ap   i s   co n s i d er ab ly   t y p ical  [ 3 4 ] .   Fig u r 8   s h o w s   t h t w o   t y p es   o f   a ir   g ap   n o n - u n i f o r m i t y ,   r o to r s   h av in g   r elat iv ec ce n tr i cit y   an d   co n ce n tr ic it y   er r o r .   T ab le  1   an d   2   s h o w s   th to r q u e   v alu es  f o r   v ar io u s   r elativ ec ce n tr ic ities   a n d   co n ce n tr icit y   er r o r   v alu es.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   3 Sep te m b er   2 0 1 7   :   1 0 8 7     1 1 0 0   1092       Fig u r 8 .   ( a)   R o to r   w it h   r elati v ec ce n tr icit y   ( b )   R o to r   w it h   co n ce n tr icit y   er r o r   [ 3 5 ]       T ab le  1.   T o r q u R ip p le  at  Var io u s   R ela tiv E cc e n tr icitie s   [ 3 5 ]   R e l a t i v e   Ec c e n t r i c i t y   ( %)   T o r q u e   R i p p l e   ( %)   R e l a t i v e   Ec c e n t r i c i t y   ( %)   T o r q u e   R i p p l e   ( %)   0   2 7 . 3 7   25   2 9 . 1 5   5   2 7 . 7 7   50   3 8 . 5 6   10   2 8 . 1 1   75   5 0 . 8 4   20   2 8 . 7 0   95   5 4 . 6 6       T ab le  2.   A v er ag T o r q u an d   T o r q u R ip p le  Fo r   C o n ce n tr ic it y   E r r o r   in   On Hal f   o f   t h R o to r   an d   E llip tical  R o to r   at  an   E x citatio n   o f   1 0 A   [ 3 5 ]   Er r o r   - 5 0 %   - 1 0 %   0%   1 0 %   7 5 %   9 5 %   C o n c e n t r i c i t y   e r r o r   i n   o n e   h a l f   o f   t h e   r o t o r   T a v g   8 . 7 9   9 . 5 8   9 . 6 9   9 . 8 6   1 1 . 7 2   1 3 . 2 6   T r i pp l e   3 1 . 7 7   2 9 . 6 9   2 7 . 9 3   3 1 . 5 0   5 2 . 7 0   5 4 . 7 3   C o n c e n t r i c i t y   e r r o r   i n   b o t h   h a l v e s o f   t h e   r o t o r   ( El l i p t i c a l   r o t o r )   T a v g   7 . 9 2   9 . 4 3   9 . 6 9   1 0 . 0   1 4 . 2 5   1 6 . 6 6   T r i pp l e   3 6 . 3 1   3 1 . 5 2   2 7 . 9 3   3 4 . 3 8   6 7 . 0 0   7 3 . 1 0       Hig h er   r elativ ec ce n tr icit y   w il p r o d u ce   h i g h er   a v er ag e   o u tp u to r q u e,   b u t   w it h   g r e ater   to r q u e   r ip p le.   A h ig h er   r elati v ec ce n tr icit y ,   t h er ar also   m o r s ig n if ican t   h ar m o n ic s   p r esen t,  r es u lt in g   i n   u n d es ir ab le  n o is e   an d   v ib r atio n s .   h i g h er   m ag n etic  f l u x   s a t u r atio n   o cc u r s   at  th lo ca tio n   o f   s m aller   a ir   g ap   in   t h ca s o f   ec ce n tr icit y   [ 3 6 ] .   A   h i g h er   a v er ag e   o u tp u t o r q u an d   to r q u r ip p le  is   g e n er ated   d u to   th e   in cr ea s i n   co n ce n tr icit y   er r o r   in   th p o s it iv d ir ec tio n .   As  co n clu s io n ,   s m a ller   air   g ap   p r o v id es  less   r elu ctan ce   f o r   m ag n etic  f l u x   f lo w ,   p r o d u cin g   h i g h er   to r q u o u tp u t.  Air   g ap   is   o p tim ized   to   r an g b et w ee n   0 . 2 m m   u p   to   0 . 5 m m   w h er t h e s v al u es  ar m o r co m m o n   [ 3 7 ] - [ 3 9 ] .   R eg ar d les s ,   air   g ap   s h o u ld   b s u f f icie n in   d if f er en SR As  to   p r ev en c o n tact  o f   r o to r   an d   s tato r   d u r in g   o p er atio n ,   an d   also   in cl u d f ab r icatio n   to ler an c es.     2 . 5 .   Sta t o Co il Wind ing s   T h SR A   s tato r   co il  w in d i n g s   ca n   d if f er   f r o m   its   w i n d i n g   p atter n   an d   n u m b er   o f   tu r n s ,   i m p ac tin g   th e   p er f o r m a n ce   o f   t h ac t u ato r   d if f er en tl y .   O n u n iq u w a y   f o r   co il  w i n d i n g   is   t h to r o id al  w i n d in g   m et h o d .   T h w i n d i n g   co n s is t s   o f   w ir w o u n d ed   ar o u n d   d o n u t - s h ap ed   f er r o m ag n etic  m ater ial.   T h p r o ce s s   f o r   to r o id al   w i n d i n g   i s   p r ac ticall y   m o r co n v e n ien an d   s i m p ler ,   p r o v id in g   h i g h er   f illi n g   f a cto r   co m p ar ed   to   co n v e n tio n al  w i n d i n g s .   T o r o i d al  w in d i n g   allo w s   d ir ec ex p o s u r o f   th w i n d in g s ,   en h a n c in g   m ac h in t h e r m a l   p er f o r m a n ce s   [ 4 0 ] .   R esear ch   s h o w ed   th at  u tili zi n g   p r o p er   co il  co n n ec tio n   an d   s w i tch i n g   s eq u en ce ,   to r o id al  w i n d ed   SR A   i s   ab le  to   y ield   5 0 h ig h er   o u tp u to r q u th an   co n v e n tio n al  w i n d in g s   [ 4 1 ] .   B y   u s in g   s m aller   o u ter   d ia m eter   co p p er   w ir es   f o r   to r o id al  w in d i n g s ,   t h d ec r ea s i n   w ir cr o s s - s ec tio n al  ar ea   w ill  s i g n i f ica n tl y   in cr ea s t h co p p er   lo s s es,  b u h o w e v er   s til p r o v id an   in c r ea s ed   in   to r q u o u tp u t,  co n cl u d in g   t h at  to r o id al  w i n d i n g s   d is p la y ed   co m p etiti v ad v an ta g es a g ain s t c o n v en ti o n al  w in d i n g s .     T h n u m b er   o f   t u r n s   i n   s tato r   w i n d i n g s   w ill   af f ec th m a g n etic  f ie ld   in te n s it y ,   H.   Hen ce ,   d ec r ea s in g   th n u m b er   o f   th e   tu r n s   co n tr i b u tes to   lo w er   m a g n etic  f iel d   in te n s it y   a n d   r es u lts   in   lo w e r   to r q u v al u es [ 4 2 ] .   Ho w e v er ,   m o r w in d i n g   tu r n s   p r o v id m o r r esis ta n ce .   At  p r o lo n g ed   o p er atio n s   o f   SR A ,   t h i n cr ea s in   n u m b er   o f   s er ies   tu r n s   ca u s es  d ec r ea s in   ef f icie n c y   at  h i g h   r o tatio n al   s p ee d   d u to   t h e   s ig n if ican t   in cr ea s e   in   co p p er   lo s s   [ 4 3 ] .   T ab le  3   s h o w s   t h tes t r esu lt s   f o r   t w o   S R As  w it h   d if f er en n u m b er   o f   t u r n s   at  6 0 0 0   r p m .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       R o ta r S w itch ed   R elu cta n ce   A ctu a to r :   A   R ev iew   o n   Desig n   Op timiz a tio n   a n d   its   C o n tr o l Meth o d s   ( S .   P .   Tee)   1093   T ab le  3.   C o m p ar is o n   o f   T est R es u lts   f o r   T w o   Di f f er en t S R AS a t 6 0 0 0   R P [ 4 3 ]     S R A 1   S R A 2   N u mb e r   o f   se r i e s t u r n s   13   17   W i n d i n g   r e si st a n c e   ( Ω )   0 . 0 5 4   0 . 1 0 3   D C   si d e   v o l t a g e   ( V )   5 0 0   5 0 0   S h a f t   o u t p u t   ( k W )   4 7 . 8   4 6 . 9   T o r q u e   ( N m)   7 4 . 8   7 4 . 6   R M S   c u r r e n t   ( A )   6 8 . 8   8 0 . 3   C o p p e r   l o ss (W )   9 1 8   2 2 6 7   Ef f i c i e n c y   ( %)   9 2 . 9   9 1 . 3       A h i g h   s p ee d   o p er atio n s   o f   SR A   w it h   g r ea ter   n u m b er   o f   w i n d i n g   t u r n s ,   th b u i ld - u p   in   b ac k   elec tr o m o tiv f o r ce   r es u lt s   i n   th r ed u ct io n   o f   ac t u ato r   o u tp u p o w er   an d   t h ac tu ato r   e f f i cien c y   w ill   d ec r ea s to o .   T o r o id al  w in d i n g   is   m o r ef f ec ti v w i n d in g   m et h o d   th an   co n v e n tio n al  ap p r o ac h   b ec au s it  p r o v id es   b ett er   th er m al  d i s p er s io n   a n d   b etter   to r q u p er f o r m a n ce .   W ith   ea c h   in cr ea s in g   n u m b er   o f   w i n d i n g   t u r n s ,   u p   t o   ev en   1 2 0   tu r n s   [ 2 7 ] ,   th m a g n et ic  f ield   in ten s it y   w ill   in c r ea s co r r esp o n d in g l y ,   h e n ce   p r o d u cin g   lar g er   to r q u o u tp u t f o r   S R A .       3.   F I NI T E   E L E M E NT   M E T H O ( F E M )   ANALYSI S   T h f in ite  ele m e n m et h o d   ( FEM )   is   co m p u ter - b ased   n u m er ical  tech n iq u e   u s ed   to   d eter m in e   ap p r o x im a te  s o l u tio n s   to   b o u n d ar y   v al u p r o b le m s   f o r   p ar tial  d if f er en t ial  eq u a tio n s .   I b asi ca ll y   b r ea k s   d o wn   lar g co m p lex   p r o b le m   i n t o   s m all er   s i m p ler   eq u at io n s   c alled   f i n ite  ele m en ts .   T h en   it   s o lv es  t h e s s m al l   eq u atio n s   an d   r ea s s e m b les  th e m   i n to   t h lar g s y s te m   t h at  m o d el s   t h o r ig in al   p r o b lem .   T h is   m et h o d   is   o f te n   p r ac ticed   in   en g in ee r i n g   f ield   to   s tu d y   s tr u ctu r e s   an d   co m p o n en t s   u n d er   v ar i o u s   co n d itio n s .   FEM   is   u s ed   to   au g m e n t e x p er i m e n tal  test in g   b ef o r p r o to ty p in g   is   ca r r ied   o u t [ 4 4 ] .     FEM   is   u s ed   to   s tu d y   n e w   S R A   r o to r   d esig n   th a co n s is t s   o f   n o tc h ed   teeth   o n   t h to r q u r ip p le    ef f ec [ 4 5 ] .   T h r o t o r   d esig n   is   v ar ied   b y   its   n o tch   w id t h   a n d   p o s itio n   af ter   s t u d y in g   th e   f lo w   o f   f l u x .   T h e   p r o p o s ed   d esig n   is   ab le  to   r e d u ce   m a x i m u m   to r q u r ip p le  o f   4 . 4 %.  Fig u r 9   s h o w s   t h FEM   m o d el  w it h   n o tch ed   teet h   r o to r   o f   d if f er en w id t h .             Fig u r 9 .   Desig n   o f   r o to r   w it h   d if f er e n t d i m e n s io n s   o f   n o tc h e d   teeth   [ 4 5 ]       Ma n u a ca lc u latio n s   ca n   b c ar r ied   o u to   d eter m in e   th e   p er m ea n ce   in   SR [ 4 6 ] ,   h o w e v er ,   FEM   an al y s is   ca n   b u s ed   to   s i m p l if y   t h s tu d y   o f   air   g ap   p er m ea n ce   a n d   f lu x   l in k a g es  o f   S R A   i n   d etai l s   [ 4 7 ] ,   in cl u d in g   m u t u al  co u p lin g   a n d   s atu r atio n   [ 4 8 ] .   Ma n u al   an a l y s e s   ar m ad e,   b e f o r v er i f y i n g   t h ca lc u latio n s   u s i n g   FEM   an al y s is .   Su c h   a n al y s i s   lead s   to   n e w   d i s co v e r y   s u ch   as   th e   s el f - f lu x   l in k a g a n d   m u t u al  f l u x   lin k ag e   in   t h t w o   c h a n n el s   o f   th s a m p h a s ar n o t h s a m e.   Nei g h b o r in g   ch a n n els  e x e r m u t u al  co u p li n g   o f   al m o s eq u al  m a g n itu d b u i n   d i f f er en t   d ir ec tio n s .   Fi g u r 1 0   s h o w s   t h e   FEM   a n al y s is   o f   m a g n e tic  f l u x   d is tr ib u tio n   o f   d u al - c h a n n e l SR A   at  ali g n ed   ( 0 °)  p o s itio n   w it h   s in g le  a n d   b o th   ch an n el s   ex cited .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   3 Sep te m b er   2 0 1 7   :   1 0 8 7     1 1 0 0   1094                                           ( a )                      ( b )   Fig u r 1 0 .   Ma g n etic  f l u x   d is tr ib u tio n   o f   d u al - c h a n n e l SR A   ( a)   o n ch an n el  ex c ited   ( b )   b o t h   ch a n n e ls   e x cited   [ 4 8 ]       R esear ch er s   also   ap p lied   FE an al y s is   to   s tu d y   SR A   v ar iatio n s   s u ch   a s   r o to r   ec ce n tr icit y   to   d eter m in its   i m p ac o n   p o w e r   lo s s es  [ 4 9 ] ,   to r q u an d   f l u x   d en s it y   [ 5 0 ] ,   [ 5 1 ] .   T h ese  lo s s es  in c lu d ed   o h m ic   lo s s es,  h y s ter e s is   lo s s e s ,   ed d y -   c u r r en t   lo s s e s   a n d   ir o n   lo s s e s .   F u r th er   s t u d ies   in c lu d ed   t h e   r ed u ctio n   o f   r o to r   ec ce n tr icit y   ef f ec t s   u s i n g   w in d in g   m et h o d s   [ 5 2 ] .   A   w i n d in g   m et h o d   w h ic h   u tili ze s   t w o   p ar allel  b r an ch es  w it h   n eig h b o r in g   co ils   in   s er ie s   an d   an   eq u alize r   is   f o u n d   to   r ed u ce   th u n b ala n ce d   m a g n etic  f o r ce s   ( UM F)   ef f ec tiv e l y .   Fi g u r 1 1   s h o w s   h y s ter esi s   an d   ed d y   cu r r en lo s s es  i n   r o to r   an d   s tato r   w i th   d y n a m ic  ec ce n tr icit y   ( DE )   an d   s tatic  ec ce n tr icit y   ( S E ) .           Fig u r 1 1 .   L o s s es i n   S R A   w it h   DE   an d   SE,   h y s ter e s is   lo s s   i n   ( a)   r o to r   ( b )   s tato r ,   ed d y   cu r r en t lo s s   i n   ( c)   r o to r   ( d )   s tato r   [ 4 9 ]       T h g eo m etr ical  p ar a m eter s   o f   SR A   s u ch   as  in ter n al  d ia m ete r   o f   s tato r ,   r o to r   p o le  b r ea d th   an d   o th er s   ar s tu d ied   th r o u g h   FEM   [ 5 3 ] .   T h to r q u ch ar ac ter is tic s   a r co m p ar ed   s o   th at  f u t u r d ev elo p m e n o f   SR d esig n s   ca n   b o p ti m ized   to   p r o d u ce   th b est  p er f o r m an ce .   T h s h ap o f   r o to r   co r co n tr ib u tes  s ig n i f ica n tl y   to   th av er ag to r q u an d   to r q u r ip p le  ef f ec t.  T h b r ea d th   o f   s tato r   p o le  im p ac ts   g r ea tl y   th s h ap o f   o u tp u t   to r q u ag ain s t th r o to r   an g u la r   p o s itio n .   T h r o u g h   FEM   an al y s is ,   s e v er al  p ar am e ter s   ar o p ti m ized   i n   6 /4   SR s u ch   as  w i n d i n g   tu r n s ,   air   g ap   th ic k n es s   an d   s p ec i f ic  d i m en s io n s   o f   th r o to r   an d   s ta to r   [ 3 1 ] - [ 3 2 ] .   T h r o to r   an d   s tato r   ar an g les   ar e   also   o p ti m ized   th r o u g h   FEM   an al y s i s   [ 9 ] .   A s   co n clu s io n ,   FEM   a n al y s is   is   f u n d a m en tal  a n d   p o w er f u l   m et h o d   to   an al y ze   d if f er en d esig n s   i n   S R A   r esear ch .   I is   o f te n   u s ed   to   v er i f y   ca lc u lat io n s   an d   o p ti m ize  n e w   SR A   s tr u ct u r es  b e f o r p r o to t y p i n g   i s   ca r r ied   o u t,  f o r   ex a m p le  to   in v e s ti g ate  d if f er e n w i n d i n g   tec h n iq u e s ,   g eo m etr ical  v ar ieties,  r o to r   ar an g le  a n d   o th er   p ar a m eter s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       R o ta r S w itch ed   R elu cta n ce   A ctu a to r :   A   R ev iew   o n   Desig n   Op timiz a tio n   a n d   its   C o n tr o l Meth o d s   ( S .   P .   Tee)   1095   4.   CO NT RO L   M E T H O D   4 . 1 .   Sp ee d Co ntr o l   T h co n tr o m et h o d   f o r   SR A   i s   p ar ticu lar l y   co m p le x   b ec au s it  is   n o n - lin ea r   s y s te m .   T y p icall y ,   th e   s p ee d   o f   r o to r   is   u s ed   as  th in p u to   th co n tr o ller ,   k n o w n   as  s p ee d   co n tr o l.   T h s p ee d   er r o r   o f   th s y s te m   r esp o n s i s   f ee d b ac k   i n t o   t h c o n tr o ller   w h ic h   w i ll t h e n   co n tr o l th v o lta g o r   cu r r en t to   ac h iev e   t h r ef er e n ce   s p ee d .   T h er ar s o m n o tab le  r esear ch   o f   i n tell ig e n t   co n tr o ller s   w h ic h   ex er ci s t h u s o f   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller s   [ 5 4 ] - [ 5 6 ] .   T h er ar also   o th er   r esear ch   d o n o n   n eu r al  n et w o r k   f o r   its   s el f - ad ap tatio n   ca p ab ilit ies   [ 4 7 ]   an d   also   h y b r id   s y s te m   co m b i n i n g   f u zz y   lo g ic  a n d   PI  o r   P c o n tr o ller s   [ 5 8 ] ,   [ 5 9 ] .   A   class ical  P I co n tr o ller   ca n   al s o   b en h an c ed   w it h   p ar a m eter s   ad ap tatio n   ca p ab ilit ies   f o r   t h s p ee d   co n tr o o f   S R A   [ 6 0 ] ,   w h ic h   d o es  n o r eq u ir an y   ad j u s t m e n ts   o r   ca lib r atio n   f o r   th P I co n tr o ller .   T h ad ap tiv al g o r ith m   i m p le m en ted   is   b a s ed   o n   a   f u zz y   s y s te m   w it h   T ak a g i - Su g en o   in f er en ce   m ec h a n is m   w it h   s o m s li g h t   alter atio n s   f o r   f ast  r esp o n s s y s te m .   Fi g u r 1 2   s h o w s   th b lo ck   d iag r a m   f o r   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller .     Fig u r 1 3   s h o w s   t h co n tr o s y s te m   f o r   an   ad ap tiv f u zz y - P I   co n tr o ller .   Fig u r 1 4   s h o w s   th b lo ck   d iag r a m   f o r   th ad ap tiv P I s p ee d   co n tr o l s y s te m .           Fig u r 1 2 .   B lo ck   d iag r am   f o r   f u zz y   lo g ic  co n tr o ller   [ 5 5 ]           Fig u r 1 3 .   C o n tr o l s y s te m   f o r   an   ad ap tiv f u zz y - P I   co n tr o lle r   [ 5 8 ]           Fig u r 1 4 .   B lo ck   d iag r am   f o r   SR A   ad ap tiv P I s y s te m   [ 6 0 ]       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694   IJ PEDS    Vo l.   8 ,   No .   3 Sep te m b er   2 0 1 7   :   1 0 8 7     1 1 0 0   1096   T h er ar e   also   f u zz y - P I co n tr o ller s   d ev elo p ed   f o r   s p e ed   co n tr o u s in g   Ma m d a n in f er en c e   m ec h a n i s m   [ 6 1 ] .   C o m p ar ed   w it h   co n v e n tio n a P I co n tr o ller ,   th f u zz y - P I co n tr o l ler   p r o v id es  m o r e   s tab le  r o tatio n al  s p ee d   th r o u g h   u n i f o r m   e lectr o m a g n et ic  t o r q u e.   Fig u r 1 5   s h o w s   t h b lo ck   d iag r a m   f o r   h y b r id   f u zz y - P I co n tr o ller .           Fi g u r 1 5 .   B lo ck   d iag r am   f o r   h y b r id   f u zz y - P I co n tr o ller   [ 6 1 ]       A   u n iq u d w ell  a n g le  co n tr o m et h o d   is   also   i n tr o d u ce d   to   m i n i m ize  to r q u r ip p le  an d   v i b r atio n s   i n   SR A   t h r o u g h   t h co n tr o o f   ex citatio n   cu r r en [ 6 2 ] .   T h m et h o d   en ab les  s m o o th er   c u r r en s w i tc h i n g   f o r   b etter   to r q u p er f o r m an ce .   F ig u r 1 6   s h o w s   th b lo ck   d ia g r a m   f o r   th d w ell  a n g le  f ee d b ac k   co n tr o l s y s te m .           Fig u r 1 6 .   B lo ck   d iag r am   f o r   th d w el l a n g le  f ee d b ac k   co n tr o l s y s te m   [ 6 2 ]       Sp ee d   co n tr o is   a   m o r co m m o n   ap p r o ac h   i n   SR co n tr o l   m et h o d s .   C o n v e n tio n al  P I ,   P an d   P I co n tr o ller s   ar ab le  to   allo SR to   f u n c tio n   n o r m all y ,   h o w e v er   t h ese   co n tr o ller s   a r s till   lac k in g   i n   p r o v id in g   th d esire d   p er f o r m an ce .   D u to   th is ,   th u s o f   h y b r id   co n tr o ller s   s u c h   as  f u zz y - P I an d   ev e n   n eu r o - f u zz y   co n tr o ller s   ar r e s ea r ch ed   i n ten s i v el y   as  t h e s co n tr o ller s   p r o v id m o r r o b u s co n tr o o v er   t h e   p h ase  c h a n g i n g   a n d   s p ee d   o f   SR A .   T h o u g h   m o r e   co m p l ex   s y s te m ,   h y b r id   co n tr o ller s   p r o v id en h an ce d   to r q u o u tp u t a n d   m in i m a l to r q u r ip p le  ef f ec t.     4 . 2 .   Dire ct   T o rque  Co ntr o l   Dir ec to r q u co n tr o ( D T C )   i s   m e th o d   u s ed   in   3 - p h ase  al ter n ati n g   cu r r e n ( AC )   elec tr ic  ac tu ato r s   to   co n tr o th s p ee d   th r o u g h   t h m a n a g e m en o f   to r q u e.   T h p r o ce s s   in clu d es  e s ti m ati n g   th m a g n etic  f l u x   an d   to r q u u s i n g   ca lc u latio n s   b ased   o n   t h m ea s u r ed   v a lu e   o f   v o lta g a n d   c u r r en t.  T h er ar m u ltip le  w o r k s   o n   DT C   f o r   SR A ,   s u c h   as  d ir ec ad ap tiv f u zz y   co n tr o l   s y s te m   w h ich   i m p le m e n t s   th T ak ag i - Su g e n o   s tr u ct u r [ 6 3 ]   an d   n o v el  co n tr o s tr ate g y   w h ic h   i s   o p er atio n   p o in d ep en d en p h ase  to r q u s p litt i n g   [ 6 4 ] ,   h en ce   allo w i n g   e f f ec t iv e   to r q u r ip p le  r ed u ctio n .   Fig u r 1 7   s h o w s   th e   b lo ck   d ia g r a m   f o r   d i r ec to r q u co n tr o l   d r iv in g   s y s te m   u s i n g   ad ap tiv f u zz y   co n tr o ller .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.