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 .   1 Ma r ch   2 0 1 7 ,   p p .   248 ~ 254   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 8 i 1 . p p 2 4 8 - 254           248       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   Desig n and  P erfo r m a nce  of 8Slo t - 1 2 Pole Per m a nen M a g net  Flux Sw itching M a chines for Ele ctr ic Bicy cle A pplica tion       L a ili I w a ni J us o h 1 ,   E rw a n Sul a i m a n 2 ,   Ra j esh   K u m a r 3 ,   F a t iha h Sha f iqa B a hri m 4   1, 2, 3, 4   Re se a rc h   Ce n ter f o A p p ied   El e c tro m a g n e ti c s,  Un iv e rsit y   o f   Tu n   H u ss e in   On n   M a lay sia   (U T H M )   L o c k e d   Ba g   1 0 1 ,   P a rit   Ra ja  8 6 4 0 0 ,   Ba tu   P a h a t,   J o h o r,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Oct  1 2 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Dec   1 8 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   Dec   2 8 ,   2 0 1 6       T h is  p a p e p re se n ts  a   n e w   d e sig n   a n d   p e rf o rm a n c e   o f   sin g le  p h a se   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 f o e le c tri c   b ic y c l e   a p p li c a ti o n .   8 S lo t - 1 2 P o le  d e sig n   m a c h in e   w e re   c h o o se   b y   a n a l y z in g   th e   h ig h e st  p o w e r   d e n sity   v a lu e .   A ll   a c ti v e   p a rts  su c h   a p e r m a n e n m a g n e a n d   a rm a tu re   c o il   a re   lo c a ted   o n   th e   sta to r,   w h il e   th e   ro to p a rt  c o n sists   o f   o n ly   si n g le  p iec e   iro n .   P M F S M   h a v e   a   g re a a d v a n tag e   w it h   ro b u st  r o t o stru c t u re   t h a m a k e   it   m u c h   h ig h e p o w e a n d   a p p li c a b l e   f o EV   a p p li c a ti o n   c o m p a re d   to   S RM   a n d   IP M S M .   T h e   d e sig n ,   o p e ra ti n g   p ri n c ip les ,   c h a ra c teristics   o f   to rq u e ,   a n d   p o w e o th is  n e w   to p o lo g y   a re   in v e stig a ted   b y   JM AG - D e sig n e v ia  a   2 D - F EA .   S ize   o f   m o to a n d   v o lu m e   o f   P M   is  d e sig n e d   a 7 5 m m   a n d   8 0 g ,   re sp e c ti v e l y .   Ba se d   o n   t h e   in v e stig a ti o n ,   it   c a n   b e   c o n c l u d e d   th a th e   p ro p o se d   to p o l o g y   o f   sin g le   p h a se   8 S lo 1 2 P o le  P M F S M   a c h iev e d   th e   targ e t   o f   h ig h e st  p e rf o rm a n c e   o f   p o we d e n sity ,   a p p ro x im a tel y   a 0 . 1 1 3 W /mm 3   w it h   re d u c e d   p e rm a n e n m a g n e t   a n d   siz e   o f   d e sig n   m o to r.   D u e   t o   t h e   lo w   to rq u e   p e rf o rm a n c e   o f   th is  in it ial  d e sig n ,   f u rth e w o rk s is  o n g o in g   to   im p ro v e   th e   to r q u e   p e rf o rm a n c e .   In   f u tu re   w o rk ,   o u ter  ro to P M F S M   stru c t u re   d e sig n   w il b e   p re se n ted   a n d   c o m p a re d   w it h   th e   De term in isti c   O p ti m iza ti o n   M e th o d   to   im p ro v e   th e   i n it ial  d e sig n .   K ey w o r d :   P er m a n en m a g n e t f l u x     Sin g le  p h a s e   S w itc h in g   m ac h i n   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   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   E r w a n   Su lai m a n   R esear ch   C en ter   f o r   A p p ied   E lectr o m ag n etic s ,     Un i v er s it y   o f   T u n   H u s s ei n   On n   Ma la y s ia  ( UT HM ) ,   L o ck ed   B ag   1 0 1 ,   P ar it R a j 8 6 4 0 0 ,   B atu   P ah at,   J o h o r ,   Ma lay s ia .   E m ail:  er w a n @ u t h m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   C o n v en t io n al  v e h icle s   f o r   p er s o n al  m o b ilit y   h av o v er   t h y e ar s   b ee n   o p er atin g   b y   m ea n s   o f   in ter n al   co m b u s t io n   e n g in e   ( i.e . ,   I C E )   w h ic h   i s   b ased   o n   f o s s il   f u els.  I n   ad d itio n ,   a n   o v er   wh el m in g   in cr ea s e   i n   d em a n d   f o r   p r iv ate  v e h icles   h as  r ec e n tl y   b ee n   o b s er v ed   i n   li n w i th   an   eq u al  i n cr ea s e   in   p o p u lat io n s   o n   a   g lo b al  s ca le.   I n   s u ch   a   s ce n ar i o ,   I C E   au to m o b ile  i s   s ee n   as   p o ten tial  s o l u tio n   f o r   m an y   u r b an   d w eller s ,   b y   an d   lar g e.   No t w it h s ta n d in g ,   t h r ee   p r o b lem s   ar as s o ciate d   w it h   I C E   n a m el y   e n v ir o n m e n tal,   ec o n o m ic  an d   p o liti ca p r o b lem s .   W it h   r e g ar d s   to   th e n v ir o n m e n tal  is s u e s ,   o n o f   th e   m aj o r   o n es   is   t h e m is s io n s .   Sp ec if icall y ,   th p r o b le m   o f   air   p o llu tio n   at  an   in cr ea s ed   lev el  d u to   th h ar m f u e m i s s io n s   r elea s ed   b y   h y d r o ca r b o n   f u e lled   p o w er   s o u r ce s   h a s   b ee n   lo n g - s ta n d in g   is s u [ 1 ] , [ 2 ] .     I n   ad d itio n ,   th p er ce iv ed   lo w er   e f f icien c y   o f   th u s o f   f o s s i f u el  i s   an o t h er   s etb ac k   o f   th I C E   au to m o b ile.   I n   r ec en y ea r s ,   s o m co n ce r ted   ef f o r ts   h a v e   b ee n   u n d er tak e n   b y   v ar io u s   p ar ties   w it h i n   th e   au to m o ti v i n d u s t r y   to   ad d r ess   th d ep en d en c y   o n   f o s s il  f u e ls   an d   to   r ed u ce   th g r ee n h o u s g ases   e m itted   p er   k m   o f   tr av el   [ 3 ] .   I n   t h eir   atte m p ts   to   ad d r ess   t h ese  is s u e s ,   au to - m a n u f ac t u r er s   h a v n o w   s h i f ted   to w ar d s   n e tech n o lo g ies   s u ch   as   elec tr ic   v e h icles   ( E Vs)  a n d   h y b r id   elec tr ic  v e h icle s   ( HE V s ) .   No tab l y ,   t h id ea   o f   o p er atin g   E as  an   alter n ati v ca n   b tr ac ed   b ac k   to   th ea r l y   s ta g es  o f   t h au to m o tiv in d u s tr y .   Si n ce   th e   y ea r   o f   1 9 1 0 ,   s tead y   i n cr ea s h as   b ee n   o b s er v ed   i n   t h n u m b er   o f   E Vs  co m p ar ed   to   th e   v e h icles   w it h   I C E .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Desig n   a n d   P erfo r ma n ce   o f 8 S lo t - 1 2 P o le  P erma n en t Ma g n et  F Lu x   S w itch in g     . . . .   ( La ili I w a n i J u s o h )   249   So m s ch o lar s   h av as s er ted   th at  th co n ce r n s   r aised   b y   v ar io u s   p ar ties   in   r elatio n   to   th am o u n o f   p o llu ta n t s   r elea s ed   in to   th at m o s p h er ea ch   d ay   b y   I C E   h a v m ad t h e   E v s   to   co m to   th f o r e.   T h e y   ar n o w   s aid   to   b th f u t u r o f   tr an s p o r tatio n .   Up o n   co m p r e h en s iv e l y   r e v ie w i n g   th e   liter at u r e,   it  w as   f o u n d   th a elec tr ic   v eh ic les  m o s tl y   r ef er   to   ca r s   wh ich   o p er ate  elec tr o n icall y .     No tab ly ,   an o t h er   t y p o f   el ec tr ic  w h ic h   s o m e ti m es  g o   u n n o ticed   i s   t h elec tr ic  b ic y cle.   I is   n o te w o r t h y   th a t h elec tr i b ic y cles  h a v o v er   th y ea r s   b e en   g ai n i n g   an   i n cr ea s ed d u to   th eir   lo w er   en er g y   co s an d   en v ir o n m e n tal  f r ien d lin es s   [ 4 ] .   On o f   th r ea s o n s   cited   f o r   th p o p u lar it y   o f   t h elec tr ic  b ic y cle  i s   th atit  h as  t h ed g o f r elat iv el y   h i g h er   en er g y   e f f icien c y   o v er th o t h er   en er g y   f o r m s .     Hen ce ,   s i g n i f ica n t   n u m b er   o f   i n d iv id u als  t h ese   d ay s   o p f o r an   elec tr ic  b ic y cle  r ath er   t h an   a n   elec tr ic   ca r   o r   an   elec tr ic  m o to r c y cle  [ 5 ] .   I is   w o r th   h ig h lig h ti n g   t h at  s t u d ies  w h ic h   h a v lo o k ed   in to   th elec t r o n icall y   o p er atin g   v eh ic les ar s ca r ce   T h m o to r   w h ich   o p er ates  th e   b icy cle  is   t h m o s i m p o r ta n t   co m p o n e n w h ic h   r eq u ir es  m eticu lo u s   atten tio n   i n   t h co u r s o f   d e s i g n i n g   t h b ic y cle.   T h t y p a n d   th e   p er f o r m a n ce   c h ar ac ter is tics   o f   t h elec tr i c   m o to r   eq u ip p ed   in   th b icy cle s   m a y   h av s ig n i f ica n co n s eq u en ce s   o n   th o v er all  p er f o r m an ce   o f   th E lectr ic   B icy c le   [ 6 ] .   Am o n g   t h t y p es   o f   elec tr ic  m o to r s   eq u ip p ed   w it h   b ic y c les  ar in ter   alia,   M u lti - Fl u x   P er m a n e n t   Ma g n e ( MFP M) ,   S w itc h   R elu cta n ce   Mo to r   ( SR M)   an d   P er m an e n Ma g n et  S y n c h r o n o u s   Ma c h in e s   ( P MSM s )   [ 7 ] - [ 9 ] .   E v en   th o u g h   m a n y   o f   it s   f ea t u r es  ar a p p ea lin g ,   it  i s   n o e x e m p f r o m   s o m li m itatio n s   s u c h   as   lo w er   p o w er ,   lo w er   to r q u e,   h i g h er   v o l u m e   o f   p er m a n en t   m ag n et  ( P M) ,   an d   t h le v el  o f   n o is e   w h ic h   i s   n o d esira b le  i n   th is   ap p licatio n .   C o n s id er in g   t h s ig n i f ica n c o f   th e s v eh icles   i n   s o ciet ies   ar o u n d   th e   w o r ld ,   m o r s tu d ie s   n ee d   to   b ca r r ied   o u to   ad d r ess   th is s u e s   o f   elec tr ic  m ac h i n e s   w it h   r ed u ce d   am o u n o f   P M,   r ea s o n ab le   p r ice   r an g e ,   ea s y   t o   d esig n ,   h i g h er   p o w er   an d   to r q u p er f o r m an ce   a n d   h i g h er   ef f icien c y .   I s h o u ld   b n o ted   t h at  P MFSM   h as  n o t ab ly   b ee n   an   i n ter esti n g   r esea r ch   to p ic  b ec au s o f   it s   h i g h er   p o w er   d e n s it y   a n d   r o b u s t r o to r   s tr u ctu r [ 1 2 ] - [ 1 3 ] .       2.   O P E RAT I N G   P RINC I P L E   O I NIT I A L   DE SI G O F   8 S - 1 2 P   P M F S M   P er m a n en t   Ma g n et  Fl u x   S w it ch in g   M o to r s   ca n   b p o ten tia ll y   ap p lied   i n   elec tr ic  b ic y cle   w h ic h   ar e   d esig n   to   r ed u ce   th s ize  o f   d esig n   m o to r   s tr u ct u r an d   v o l u m o f   p er m a n e n m a g n et .     As  o n alter n ati v to   o v er co m t h is   p r o b lem ,   a   n e w   s tr u ctu r o f   s in g le   p h ase   8 Slo t - 1 2 P o le  p er m an e n t   m a g n et  f l u x   s w i tch i n g   m ac h in e   is   p r o p o s ed   as  s h o wn   i n   Fi g u r 1 .   Fro m   th d e s ig n   i n   Fi g u r 1 ,   it  i s   clea r   t h at  t h m ac h in co n s i s t s   o f   o n l y   p er m an e n t   m a g n et  a n d   ar m atu r e   co il  allo ca ted   o n   t h s tato r   p ar t.  T h r o to r   co n s i s ts   o f   o n l y   s in g le   p iece   ir o n ,   b ec o m i n g   m o r r o b u s t a n d   s u itab le  f o r   elec tr ic  v eh icle  ap p licatio n .           Fig u r 1 .   I n itial d esi g n   o f   8 Slo t - 1 2 P o le  P MFSM       2 . 1 .   F ini t E le m e nt  Ana ly s is   I n itiall y ,   t h r o to r ,   s tato r ,   p er m an e n m a g n e an d   ar m atu r co il  o f   th p r o p o s ed   d esig n   ar d r a w n   b y   u s i n g   Geo m etr y   E d ito r   b y   J MA G - De s i g n er   v er .   1 4 . 0 ,   r elea s ed   b y   th J ap an   R esear ch   I n s t itu te  ( J R I )   in   o r d er   to   ca r r y   o u th an a l y tica s t u d y   w h ich   is   co m p le ted   b y   2 D - Fi n ite  E le m en An al y s i s   ( FEA ) .   T h d esig n   s p ec if icatio n s   a n d   li m i tatio n s   o f   th p r o p o s ed   m ac h i n ar lis ted   in   T ab le  1 .   A r m at u r C o il   P er m a n en Ma g n e t   Sh a f   P er m a n en Ma g n e t   R o to r     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 .   1 Ma r ch   201 7     2 4 8     254   250   T ab le  1 .   Desig n   R e s tr ictio n   an d   Sp ec if icatio n   P a r a me t e r   8S - 1 0 P   P M F S M   N o .   o f   p h a se   1   N u mb e r   o f   st a t o r   p o l e   8   N u mb e r   o f   r o t o r   p o l e   12   S t a t o r   i n n e r   r a d i u s( m m)   2 2 . 2 5   S t a t o r   o u t e r   r a d i u s( m m)   3 7 . 5   R o t o r   o u t e r   r a d i u s( mm )   22   R o t o r   i n n e r   r a d i u s( mm )   7 . 5   R o t o r   t o o t h   w i d t h ( mm )   4   S t a t o r   t o o t h   w i d t h ( m m)   4   S t a t o r   p o l e   h e i g h t ( mm )   1 5 . 2 5   R o t o r   p o l e   h e i g h t ( mm )   9   M o t o r   st a c k   l e n g t h ( mm )   2 0 . 3   A i r   g a p   l e n g t h   ( mm )   0 . 2 5   P M   V o l u me   ( g )   80       Nec ess ar y   s tep s   i n v o lv ed   i n   t h p r o ce s s ,   th e x p ec ted   en d   ti m a n d   d iv i s io n   w er s et  i n   t h s tep   co n tr o co m p o n e n ts   w h er e   as   th s tack   le n g t h   w as  s p elt  o u ti n th f u ll  m o d el  co n v er s io n .   I n   th is   r eg ar d ,   th e   s tep s ,   d iv is io n   an d   th s tac k   len g t h   w er eset  to   3 7 ,   3 6   an d   2 0 . 3 m m ,   r esp ec tiv el y . I n   th is   p r o p o s ed   m o to r ,   th m o to r   r o tatio n   i s   t h r o u g h   1 / N o f   r e v o lu tio n ,   t h f l u x   li n k ag e   o f   a r m at u r co n tain s o n e   p er io d ic  c y cle  a n d   th er ef o r e,   th e   f r eq u e n c y   o f   b a ck - e m f     i n d u ce d   i n   t h ar m a t u r co il  is   N ti m es  o f   t h m e ch an ica r o tatio n al   f r eq u en c y .   I n   g e n er al,   t h m ec h an ica r o tatio n   f r eq u en c y ,     f   an d   t h elec tr ical  f r eq u e n c y ,     f f o r   t h p r o p o s ed   m ac h in ca n   b s p elt  o u tb y   m ea n s   o f   E q u atio n   1   an d   f o r   th ex p ec ted   en d   ti m e,   T   is   ca lc u lated   b y   m ea n s   o f   E q u atio n   2 .     m r e f N f                                                         ( 1 )     e f T 1                                                                 ( 2 )     T h w h er f e N a n d   f r e f er   to   th elec tr ical  f r eq u en c y ,   n u m b er   o f   r o to r   p o les  an d   m ec h a n ica l   r o tatio n   f r eq u e n c y ,   r esp ec ti v el y .   T h v alu e   w it h   i n   th e   a r m atu r co il   an d   n u m b er   o f   tu r n s   ar r ec o r d e co r r ec tly   b y   m ea n s   o f   E q u a tio n   4   an d   5 ,   r esp ec tiv el y     a a a a I S J N      ( 3 )     c oppe r a a A S N           ( 4 )     W h er N ,   J,   α ,   S   an d   r ef er   t o   th en u m b er   o f   tu r n s ,   cu r r en d en s it y ,   f ill in g   f ac to r ,   s lo ar ea   an d   in p u cu r r en t,   r esp ec tiv el y .   Fo r   th e   s u b s cr ip t   a r ep r esen ts   ar m a tu r co il.  R e f er r in g   to   T ab le  1 ,   th co m p ar ativ e   p er f o r m an ce   o f   th elec tr ic  b ic y c le  ap p licatio n   it c an   b e   clea r l y   se en .       3.   P E RF O RM ANCE AN AL YS I S O F   NUM B E O F   T URN  AND  F I L L E T   RO T O DE S I G N   I h as  to   b h i g h li g h ted   t h at   th in v esti g atio n   o f   f lu x   p r o f ile s   w er ca r r ied   o u t   u n d er   th e   o p en   cir cu it   co n d itio n s   as  ca n   b s ee n   in   F i g u r e   2   ( a)   an d   ( b )   r esp ec tiv ely ,   in   w h ic h   th m ac h i n to p o lo g y   w a s   an al y ze d   at   ze r o   d eg r ee   r o to r   p o s itio n .   A s   it  ca n   b o b s er v ed ,   th e   m ac h i n w h ic h   s u r f ac ed   al m o s id e n ticall y   e x cited   t h e   P f lu x   lin e s   an d   d is tr ib u tio n s   in   u n i f o r m   m a n n er   as  t h f l u x   s u r g ed   f r o m   t h s tato r   to   r o to r   an d   r etu r n ed   p ass in g   t h r o u g h   t h r o to r   teeth   in   co m p letin g   t h f u ll  f l u x   c y cle  o f   t h P M.   T h o b s er v atio n s   al s o   in d icate d   th at  t h r o to r   s tr u ct u r s h o w e d   h ig h er   f lu x   co n ce n tr atio n   a 8   o u o f   it s   1 2   p o les,  h en ce   ca u s i n g   t h r o to r   to ea s il y   r o tate  e v en   at  r ela tiv el y   lo w er   s u p p l y   o f   e x cited   ar m at u r e   f l u x .   I n   ad d itio n ,   t h f l u x   d i s tr ib u tio n   w as   in v e s ti g ated   w it h   th ai m   o f   m o n ito r i n g   t h f ield   s at u r atio n   ef f ec o n   t h m ac h in it  ca n   b s ee n   in   F ig u r ( b ) .   No t w it h s ta n d i n g ,   t h m a x i m u m   f l u x   d en s it y   at  t h is   p o in w a s   r ea d   at  2 . 3 T .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Desig n   a n d   P erfo r ma n ce   o f 8 S lo t - 1 2 P o le  P erma n en t Ma g n et  F Lu x   S w itch in g     . . . .   ( La ili I w a n i J u s o h )   25 1       Fig u r 2 .   Flu x   lin e s   an d   Fl u x   Dis tr ib u tio n   o f   8 S - 1 2 P   P MFS       3 . 1 .   B a ck   e m f   a nd   Co g g ing   T o rque  Ana ly s is     T h co g g i n g   to r q u an al y s e s   f o r   P MFSM  m ac h in e   t y p es   w e r d iag n o s ed   b y   s etti n g   ar m at u r cu r r en d en s it y ,   J a= 0   A r m s / m m 2 .   Fig u r 3   s h o w s   t h co g g i n g   to r q u in v es tig a tio n   o f   t h e x a m i n ed   8 Slo t - 1 2 P o le  P MFSM  d esig n   m ac h in e s ,   w i th   h a v i n g   t h h i g h e s p ea k - to - p ea k   co g g in g   to r q u at  ap p r o x i m ate l y   0 . 1 1 N m .   B ased   o n   th p r ev io u s   s tu d y ,   co g g i n g   to r q u ca n   b r ela tiv el y   r ed u ce d   b y   v ar y i n g   t h air   g ap   d is ta n ce   b et w ee n   s tato r   an d   r o to r   [ 1 4 ] .   I n   f ac t,  co g g i n g   to r q u co u ld   b f u r th er   d ec r ea s b y   r o to r   p o le - n o tch in g ,   r o to r   p o le - p air in g   a n d   r o to r   s k e w i n g .   B ac k   E MF  i s co m m o n l y   u s ed   to   r ef er   to   th v o lta g th a t   o cc u r s   in   elec tr ic  m o to r s   w h er t h er i s   r elati v m o tio n   b et w ee n   t h ar m atu r o f   th m o to r   an d   t h m ag n etic  f ield   f r o m   t h e   m o to r 's  f ie ld   m a g n e ts ,   o r   w i n d in g s .   F ig u r 3   s h o w n   t h at   w a v e f o r m   ex h ib it s   m o r f av o r ab le  s in u s o id al  f ea t u r w ith   a m p lit u d o f   ap p r o x i m atel y   9 . 4 V.   Ma in   f ac t o r s   in f lu e n ci n g   th b ac k   E M is   m ag n etic - p o le  ec ce n tr icit y ,   t h s lo t o p en in g ,   th th ick n es s   o f   P an d   th e q u iv ale n t le n g th   o f   air   g ap .           Fig u r 3 .     C o g g i n g   to r q u p er f o r m a n ce   f o r   1 0 S - 1 5 P ,   8 S - 1 2 P ,   4 S - 8 P   an d   2 S - 8P       3 . 2 .   I nitia l To rque  a n d P o w er   P e rf o r m a nce   Un d er   th i s   lo ad   an a l y s is   d i s cu s s io n ,   th c u r r en t   d en s it y   o f   ar m at u r co il,  J is   b ein g   s u p p li ed   in to   t h e   s y s te m   v ar ied   f r o m   J o f   5   A r m s / m m 2   u p   to   J A   o f   3 0   A r m s / m m 2 .   I n   o r d er   to   ac c o m p lis h   th is   p r o ce d u r e,   th e   n u m b er   o f   tu r n   o f   ar m atu r co il a r ca lcu lated   an d   s et  b y   u s i n g   E q u a tio n   6 .                                                                   ( 5 )     I is   n o te  w o r th y   t h at  th ca lc u latio n   o f   o u tp u p o w er   ca n   b p er f o r m ed b y   m ea n s   o f   m a n ip u lati n g   t h d ata  o f   b o th   to r q u a n d   s p ee d .   Sin ce   a ll  t h r eq u ir ed   d ata  w e r o b tain ed   in   t h p r ev io u s   a n al y s i s ,   eq u atio n   ( 8 )   w a s   t h er ef o r u s ed   to   s u b s tit u te  th e m .   Su b s eq u e n tl y ,   as   f o r   th r o tatio n   o n   f i x ed   ax i s ,   t h ca lcu lated   p o w er   w a s   o b s er v ed   to   b eq u al  to   th m u ltip licatio n   b et w ee n   to r q u an d   a n g u lar   v elo cit y   o f   th r o tati n g   p iece ,   w h ic h   w as d ef in ed   b y   eq u atio n s   ( 6 ) ,   ( 7 ) ,   an d   ( 8 )   r esp ec tiv ely .                     ( 6 )   -1 - 0 . 5 0 0 . 5 1 - 1 5 - 1 0 -5 0 5 10 15 0 60 1 2 0 1 8 0 2 4 0 3 0 0 3 6 0 E m f [ V ]   T [ N m ]   E l e c t r i c a l   C y c l e   [ º]   B a c k   E M F C o g g i n g   To r q u e 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 .   1 Ma r ch   201 7     2 4 8     254   252                         ( 7 )           (         )        ( 8 )     W h er P   is   p o w er   i n   k ilo w at ( k W ) ,   τ   is   to r q u i n   Ne w to n   m etr e   ( N m ) ,   a n d   i s   s p ee d   in   r e v o lu tio n   p er   m i n u te   ( r / m in ) .   T h er ef o r e,   t h r esu l tin g   d ata  o f   i n itial   to r q u a n d   p o w er   p er f o r m a n ce s   s in g le  p h a s 8 S - 1 2 P   P MFSM  d e s ig n   m ac h i n ar p lo tted   in   Fig u r 4 .             Fig u r 4 .   Ou p u t p o w er   v er s u s   ar m atu r c u r r en t d en s ities ,   Ja       Fig u r 4   ill u s tr ate s   t h o u tp u t   to r q u an d   p o w er   w a v e f o r m s   o b tain ed   b ased   o n   FE A   at  m ax i m u m   cu r r en d en s it y   ap p r o x i m atel y   at  1 . 0 4 Nm   a n d   6 7 4 W   r esp ec t iv el y .   T h is   is   g r ea ad v a n ta g o f   P MFSM  w it h   r o b u s r o to r   s tr u ctu r th at  m a k it  m u c h   h i g h er   p o w er   an d   ap p licab le  f o r   E ap p licatio n   co m p ar to   I P MSM   an d   SR M.       3 . 3 .   T o rque  a nd   P o w er   v er s us   S peed  Cha ra ct er is t ics   C o n s eq u en tl y ,   th e   to r q u a n d   p o w er   v er s u s   s p ee d   c h ar ac ter i s tics   o f   th e   d esi g n ed   m o to r   is   p lo tted   in   F ig u r 5 .   Fro m   t h g r ap h ,   t h e   h i g h e s o u tp u to r q u is   m ea s u r ed   at  1 . 0 4 N m   at   th e   b ase  s p ee d   o f   6 1 8 2   r /m i n   eq u iv ale n to   1 4 . 1 Km / h .   On   th o th er   h an d ,   th p o w er   cu r v o f   th p r o p o s ed   m ac h i n s h o w n   ap p r o x im a tel y   at  5 4 2 W   at  th s a m b ased   s p ee d   o f   6 1 8 2   r /m i n .   T ab le  2   cl ea r l y   s h o w ed   th co m p ar is o n   p er f o r m a n ce   o f   t h e   elec tr ic  b icy c le  ap p licatio n .           Fig u r 5 .   T o r q u an d   p o w er   v esu s   s p ee d   ch ar ac ter is tic       T ab le  2 .   T h P e r f o r m a n ce   C o m p ar i s o n   O u t p u t   P e r f o r man c e   U n i t   I P M S M   S R M   P M F S M   M a x i m u m   T o r q u e   Nm   1 . 6   7 . 0 5   1 . 0 4   M a x i m u m   sp e e d   r p m   N / A   5 0 0   6 8 1 2     P o w e r   D e n si t y     W / mm 3   0 . 0 0 9   N / A   0 . 1 1 3   M o t o r   w e i g h t   Kg   6 . 8 0 4   6 . 7   9 2 1 g   0 0 . 5 1 1 . 5 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 0 5 10 15 20 25 30 P[ W ]   T [ N m ]   J a [ A r m s/ m m ²]   p o w e r t o r q u e 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 1 . 2 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 0 0 0 0 10 20 30 40 50 60 T [ N m ]   S p e e d [ Km / h ]   P[ W ]   P o w e r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2088 - 8 694       Desig n   a n d   P erfo r ma n ce   o f 8 S lo t - 1 2 P o le  P erma n en t Ma g n et  F Lu x   S w itch in g     . . . .   ( La ili I w a n i J u s o h )   253   4.   CO NCLU SI O N   B ased   o n   th e   i n v e s ti g atio n   ca r r ied   o u in   th e   ea r lier   s ec t io n ,   it  ca n   b co n cl u d ed   th at   t h e   p r o p o s e d   to p o lo g y   o f   s i n g le  p h ase  8 S lo 1 2 Po le  P MFSM  ac h iev ed   t h tar g et  o f   h ig h   p o w er   d en s it y   p er f o r m a n ce   w it h   r ed u ce d   p er m an e n m a g n et  a n d   s ize  o f   d esig n   m o to r .   A th s a m ti m e,   t h is   d esi g n   al r ea d y   ac h ie v ed   th e   tar g et  to   r ed u cin g   co s as  th m ai n   o b j ec tiv o f   m a n y   elec t r ic  b icy cle  m a n u f ac tu r es.  D u e   to   th lo w   to r q u p er f o r m a n ce   o f   t h is   i n itia d e s ig n ,   f u r t h er   w o r k s   is   o n g o in g   to   i m p r o v th to r q u p er f o r m a n ce .   I n   f u t u r e   w o r k ,   ac c u r ate  i n v esti g atio n   f o r   ir o n   lo s s   d is tr ib u tio n   s h o u l d   b e m p lo y ed   an d   o u ter   r o t o r   s tr u ct u r d esig n   w il l b p r esen ted   an d   co m p ar ed   w it h   th d eter m in is tic  o p ti m izatio n   m et h o d ”.       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h is   r esear ch   w as   p ar tl y   s p o n s o r ed   b y   th e   C e n tr f o r   Gr ad u ate  St u d ies   UT HM   an d   Min i s tr y   o f   Hig h er   E d u ca tio n   Ma la y s ia  ( MO HE ) .       RE F E R E NC E S   [1 ]   P .   S .   Kim ,   e a l. me th o d   f o fu tu re   c o st  e stima ti o n   o h y b rid   e lec tric  v e h icle ,   IEE 1 9 9 9   In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   P o w e El e c tro n ics   a n d   Driv e   S y ste m s,  v o l.   1 ,   p p .   3 1 5 - 3 2 0 ,   1 9 9 9 .   [2 ]   S.   A .   Zu lk if li ,   e a l. ,   De v e lo p me n o a   re tro fi s p li t - a x le  p a r a ll e h y b rid   e lec tric  v e h icle   wit h   i n wh e e mo to rs ,   4 th     In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   In te ll ig e n a n d   A d v a n c e d   S y ste m s (ICIA S ),   v o l.   2 ,   p p .   5 8 2 - 5 8 7 ,   2 0 1 2 .   [3 ]     H.  S .   M o h a m e d ,   e a l. ,   M o ti o n   Co n tro f o a   P M S M   i n   HEV   A p p li c a ti o n ,   In ter n a ti o n a J o u r n a o Eme rg i n g   T e c h n o l o g y   a n d   A d v a n c e d   En g in e e rin g ,   v o l /i ss u e :   2 ( 10 ) ,   p p .   4 3 5 - 4 3 9 ,   2 0 1 2 .     [4 ]     W .   Du ,   et   a l. ,   Res e a rc h   o n   b a tt e ry   to   rid e   c o mfo rt  o e lec tric  b icy c le  b a se d   o n   mu lt i - b o d y   d y n a mic th e o ry ,”   2 0 0 9   IEE In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   A u to m a ti o n   a n d   L o g isti c s,  S h e n y a n g ,   p p .   1 7 2 2 - 1 7 2 6 ,   2 0 0 9 .   [5 ]     E.   Ce u c a   a n d   V.  T rif a ,   S tra teg y   a p p r o a c h   fo d e v e lo p in g   th e   c o n t ro mo d e   f o mo d e rn   e - b ike   c o n tr o ll e d e v e lo p e d   in   la b o ra to ry   a 1   d e c e mb rie   1 9 1 8   u n ive rs it y   o a lb a   iu l i a ,   S e m ico n d u c t o Co n f e re n c e   (CA S ),   2 0 1 5   In tern a ti o n a l,   S in a ia,  p p .   2 3 7 - 2 4 0 ,   2 0 1 5 .   [6 ]   E.   He in e n ,   e a l . ,   Co m m u ti n g   b y   b ic y c le:  a n   o v e r v ie w   o f   t h e   l it e ra tu re , ”  T ra n sp o rt  Rev iews v o l.   3 0 ,   p p .   5 9 - 9 6 ,   2 0 1 0 .   [7 ]     J.  M .   S e o ,   e a l . ,   d e sig n   o m u lt fl u x   p e rm a n e n t - ma g n e m a c h in e   fo e lec tric  b icy c les ,”   2 0 1 5   9 th   In ter n a ti o n a l     Co n f e re n c e   o n   P o w e El e c tro n ics   a n d   ECC A sia   (ICP E - ECCE   A s ia),  S e o u l,   p p .   1 4 5 7 - 1 4 6 1 ,   2 0 1 5 .   [8 ]   J.  L in ,   e a l. ,   Ex tern a l - Ro t o   6 - 1 0   S w it c h e d   Re lu c tan c e   M o to r   f o a n   El e c tri c   Bicy c le , ”  IEE T ra n sa c ti o n o n   T ra n sp o rta ti o n   El e c trif ica ti o n vol /i ss u e :   1 ( 4 ) ,   p p .   3 4 8 - 3 5 6 ,   2 0 1 5 .   [9 ]     S .   B.   Bh a t,   e a l. De sig n   a n d   a n a lys is  o fer rite  b a se d   p e rm a n e n ma g n e mo t o fo e lec tric  a ss ist  b icy c le , ”  El e c tri c a M a c h in e s (ICE M ),   2 0 1 4   In ter n a ti o n a Co n f e re n c e   o n   Be rli n ,   p p .   1 0 6 - 1 1 1 ,   2 0 1 4 .     [1 0 ]   M .   Z.   Isla m   a n d   S .   Ch o i:   De sig n   o ra re - e a rt h   fre e   fi v e - p h a se   o u ter - ro to r IP M     mo to d riv e   fo e lec tric   b icy c le , ”  IEE A p p li e d   P o w e El e c tro n ics   Co n f e re n c e   a n d   Ex p o sit io n ,   L o n g   Be a c h ,   CA ,   p p .   6 3 1 - 6 3 7 ,   2 0 1 6 .     [1 1 ]   K.  S .   Kim ,   e a l. ,   De sig n   a n d   a n a lys is  o o u ter   ro to typ e   IPM S M   fo a n   e lec tric  b icy c le , ”  INT EL EC  2 0 0 9   -   3 1 st  In tern a ti o n a T e lec o m m u n ica ti o n s E n e rg y   Co n f e re n c e In c h e o n ,   p p .   1 - 4 ,   2 0 0 9 .   [1 2 ]     E.   Ho a n g ,   e a l . ,   S wit c h i n g   fl u x   p e rm a n e n t   ma g n e p o lyp h a se d   sy n h ro n o u ma c h in e s ,   P ro c .   7 th     Eu r.   Co n f .   P o w e El e c tro n .   a nd   A p p li c a t,   v o l .   3 ,   p p .   9 0 3 - 9 0 8 ,   1 9 9 7 .   [1 3 ]     C.   X.  W a n g ,   e a l. ,   D e sig n   o f   a   th re e   p h a se   f lu x   re v e rsa m a c h in e , ”  EM PS ,   v o l.   2 7 ,   p p .   8 4 9 - 8 6 3 ,   1 9 9 9 .   [1 4 ]     M .   Je n a l,   e a l. De v e lo p me n t   o a   n o v e p e rm a n e n t   ma g n e t   fl u x   switch i n g   ma c h i n e   p ro to typ e   fo li g h t   we ig h t   e lec tric  v e h icle s ,   2 0 1 5   IEE S t u d e n t   Co n f e re n c e   o n   Re se a rc h   a n d   De v e lo p m e n (S CORe D),  Ku a la  L u m p u r,   p p .   739 - 7 4 4 ,   2 0 1 5 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS         L a il I wa n b in ti   Ju so h   w a s   b o rn   in   Be su t,   T e r e n g g a n u   o n   A u g u st  2 ,   1 9 8 7 .   S h e   re c e iv e d   h e r   B. (2 0 0 7 - 2 0 1 0 a n d   M . (2 0 1 0 - 2 0 1 4 d e 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   o T u n   Hu ss e in   On n ,   M a lay sia .   S in c e   S e p tem b e r   2 0 1 5 ,   sh e   h a b e e n   a   re s e a rc h e in   R e se a r c h   Ce n ter  f o A p p li e d   El e c tro m a g n e ti c (EM C)  a Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n ,   Jo h o r,   M a lay sia .     He re se a r c h   in tere st  a re   m a in ly   f o c u se d   o n   De sig n   a n d   In v e stig a ti o n   o f   S in g le  P h a se   P e rm a n e n M a g n e F l u x   S w it c h in g   M a c h in e s ( P M F S M f o El e c tri c   Bic y c le  A p p li c a ti o n .     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 .   1 Ma r ch   201 7     2 4 8     254   254       Erw a n   S u lai m a n   w a s   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. a n d   M . d e 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   o f   M a la y a   in   2 0 0 1   a n d   U n iv e rsity   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   (U T HM)  i n   2 0 0 4 .   He   g o Do c to De g re e   in   El e c tri c a En g in e e rin g   f ro m   Na g o y a   In stit u te  o f   T e c h n o lo g y   (NIT ),   Ja p a n   in   2 0 1 2 .   Cu rre n tl y ,   h e   is  se rv in g   a a n   a ss o c iata te   p ro f e ss o a De p a rt m e n o f   El e c tri c a P o w e En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   T u n   Hu ss e in   On n   M a la y sia .   His  re se a r c h   in tere sts  in c o r p o ra te  d e sig n   o p ti m iza ti o n o f   HEF S M ,   W F F S M ,   in   p a rti c u lar,  f o HE V   d riv e   a p p li c a t io n s.       Ra jes h   Ku m a w a b o rn   o n   3 rd   S e p tem b e 1 9 9 2   a Um e r k o t,   P a k istan .   He   o b tai n e d   h is   in term e d iate   e d u c a ti o n   f ro m   h is  h o m e to w n   w h il e   h e   o b tain e d   B. i n   in d u strial  e lec tro n ics   f ro m   In stit u te  o f   In d u str ial  El e c tro n ic En g in e e rin g ,   Ka ra c h i,   P a k istan   in   2 0 1 3 . .   He   is  c u rre n tl y   e n ro ll e d   i n   M . a Dep ar tm e n o f   E lectr ical  P o w er   E n g i n ee r in g ,   U n i v er s it y   T u n   Hu s s ei n   O n n   Ma la y s ia.   Hi s   r esear ch   i n ten tio n s   ar m ai n l y   f o cu s ed   o n   d esi g n   a n d   m o d eli n g   o f   p er m a n en m a g n e t f l u x   s w itc h in g   m ac h in ( P MFSM) .       F a ti h a h   S h a f iq a h   Ba h rim   w a b o rn   in   Jo h o r,   M a lay sia   o n   No v e m b e 1 9 9 2 .   S h e   re c e iv e d   th e   B. S .   d e g re e   in   e lec tri c a e n g in e e rin g   f ro m   Un iv e rsiti   Tek n o lo g M a ra   (UiT M ),   S e lan g o r,   M a la y sia   in   2 0 1 5 .   S in c e   S e p tem b e 2 0 1 5 ,   sh e   h a b e e n   a   re se a r c h e in   Re se a rc h   Ce n ter  f o r   A p p li e d   El e c tro m a g n e ti c (EM C)   a Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n ,   Jo h o r,   M a lay si a .   He r   p re se n re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   d e sig n   a n d   m o d e ll i n g   o f   e lec tri c a m a c h in e ,   sp e c ial  e lec tri c a l   m a c h in e   a n d   e m b e d d e d   p o w e e lec tro n ics .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.