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 .   4 Dec em b er   2 0 1 7 ,   p p .   1 9 0 3 ~ 1 9 1 2   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 4 . pp 1 9 0 3 - 1912          1903       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   Ther m a l  Mo delli ng  f o r P e r m a n ent  Ma g net  Sy nchro no us  M a chine ( PMSM )       R.   Aziz 1 G . J .   At k i ns o n 2 S.  Sa li m in 3   1, 3 F a c u lt y   o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   2 S c h o o o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   Ne w c a stle Un iv e r sity ,   Un it e d   Ki n g d o m .       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l   2 7 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   Oct  1 9 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   No v   2 ,   2 0 1 7     It  is  i m p o rtan to   p re d ict  th e   tem p e ra tu re   in   so m e   o th e   e ss e n ti a p a rts  in   m a c h in e   d e sig n   t o   p re v e n th e   m a c h in e   f ro m   a n y   d a m a g e .   M o st  r e se a rc h e rs   u su a ll y   n o g iv e n   m u c h   a tt e n ti o n   o n   th e rm a a n a l y sis   d u rin g   m a c h in e   d e sig n   a m u c h   a th e   e lec tro m a g n e d e s ig n .   T h e re f o re ,   in   th is  stu d y ,   t wo   ty p e o th e rm a m o d e ll in g   we re   p ro p o se d   to   p re d ict  t h e   tem p e ra tu re   o f   a   p e rm a n e n t   m a g n e s y n c h ro n o u m a c h in e   (P M S M ).   In f o ly ti c a   T h e r m N e so ftw a r e   h a s   b e e n   u se d   sin c e   th e   so f tw a re   is  re late d   to   In f o ly ti c a   M a g n e a n d   th e   l o ss e o b tai n e d   f ro m   th e   e lec tro m a g n e ti c   f ield   a n a l y sis  a r e   u se d   a th e   h e a so u rc e   in   t h e   th e rm a a n a l y sis.  Co m p a r iso n   h a b e e n   d o n e   b e tw e e n   th e   p re d icte d   tem p e r a tu re   f ro m   lu m p e d   p a ra m e ter  m o d e a n d   f in it e   e le m e n a n a l y sis.  T h e   re su lt a lso   w il b e   v a li d a t e d   b y   u sin g   e x p e rim e n tal  se tu p .   S in c e   In f o ly ti c a   M a g n e h a b e e n   u se d   t o   a n a ly se   th e   e lec tro m a g n e ti c   o u tp u t h e re f o re   f in it e   e le m e n a n a l y sis  m o d e is  th e   b e tt e c h o ice .   K ey w o r d :   E lectr o m a g n etic   Fin ite  ele m e n t a n al y s is   Hea t tr an s f er   T em p er atu r e   T h er m al  m o d ellin g   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 :   R .   A z iz,     Facu lt y   o f   E lectr ical  a n d   E lect r o n ic  E n g i n ee r i n g ,     Un i v er s iti T u n   H u s s ei n   On n   Ma la y s ia,     8 6 4 0 0 ,   P ar it R aj a,   B atu   P ah at,   J o h o r ,   Ma lay s ia .   E m ail: r o ziah @ u th m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N     Ma j o r   ch allen g e s   ar f ac ed   i n   d eter m in i n g   ac c u r ate  v al u es  f o r   th er m al  p ar a m eter s   s u ch   as   t h e   th er m a co n d u cti v it y   o f   t h co m p o s ite  m ix t u r o f   co n d u c to r s   an d   p o ttin g   m ater ial s   w ith in   th s lo t,  o r   th er m al   r esis ta n ce   b et w ee n   th s tato r   la m i n atio n   a n d   th f r a m e.   I is   ex tr e m e l y   i m p o r tan to   m o d el  th h ea tr an s f er   b eh av io u r   i n   elec tr ical  m ac h i n es  p r o p er ly ,   at  leas to   s o m d eg r ee ,   as  th is   d e f in e s   th co o lin g   ca p ab ilit y   an d   co n s eq u e n tl y   t h n o m in al   p o w er   o f   t h m ac h i n e.   Ge n er all y ,   t h h ea t - tr a n s f er   m i g h t   b d if f er e n if   th e   m ac h in e   is   co o led   w it h   w ater   in s tead   o f   a ir .   A cc u r ate  m o d ellin g   o f   h ea t   tr an s f er   is   p r a ctica ll y   i m p o s s ib le  w it h o u f i n ite  ele m e n an al y s i s   d u to   th co m p lex   t h r ee - d i m en s io n a g eo m e t r ies  in v o l v e s .   Desp ite  th f ac th at  f a s ter   m icr o p r o ce s s o r s   ar av ailab le,   3 FE  an aly s is   i s   s till   to o   tim e - co n s u m in g   w h e n   u s ed   f o r   d y n a m ic   th er m a an al y s i s ,   an d   o f ten   d if f er en k in d s   o f   an al y tical  m et h o d s   ar ap p lied   to   m o d el  th h ea tr an s f er   in   t h e   m ac h in i n s tead .   T h er ar e   th r ee   m ain   t y p es  o f   th er m a m ac h i n m o d els:   a n al y tical  m o d elli n g ,   lu m p ed - cir c u it  m o d els   an d   f i n ite - ele m e n an al y s is .   An al y tical  m o d elli n g   is   u s e f u f o r   o b tain in g   p h y s ical  i n s i g h ts   in to   s i m p le  t h er m al   p r o b lem s ,   s u ch   as   th e   te m p er atu r e   d is tr ib u tio n   w it h in   a   s lo t.  Me a n w h ile,   a   l u m p ed - cir cu i m o d el  h a s   in ter m ed iate  co m p le x it y   b et wee n   a n al y t ical  m o d ell in g   a n d   f i n ite - ele m en an a l y s is   [ 1 ] .   I p r o v id es  r ap id   s o lu tio n   w h ich   ca n   b u til ized   w it h i n   o p ti m iza tio n   lo o p s   w h ile  s till   r etai n i n g   g o o d   p h y s ic al  in s i g h ts   in to   t h e   m o d el  s tr u c tu r e.   Ho w e v er ,   th m o s ac c u r ate  m et h o d   is   f in ite  ele m e n a n al y s i s ,   w h ich   ca n   ta k i n to   ac co u n t   th d etailed   m o to r   g eo m etr y .   A t h s a m ti m e,   co m p u tatio n al  f lu id   d y n a m ics  ( C FD)   als o   b ec o m es  a n o th er   ch o ice  f o r   r esear c h er s   [ 2 ] [ 3 ] .   T h r esear ch er   m u s ch o o s e   w h ich   t y p o f   th er m al  m o d e llin g   to   u s e.   So m 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 .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   190 3     1 9 1 2   1904   ch o o s j u s o n t y p a n d   s o m co m b i n o r   co m p ar m o r t h an   o n t y p o f   t h er m al  m o d ellin g .   T ab le  1   s tates  th r ea s o n s   w h y   ea ch   t h er m al  m o d ell in g   t y p s h o u ld   b ap p l ied .       T ab le  1 .   T y p es o f   th er m al  m o d el    L u mp e d   p a r a me t e r   F EM   M o d e l i n g   3 D   C F D   C a l c u l a t i o n   a.   G i v e a   r o u g h   e st i ma t e   o f   t h e   h o t s p o t   v e r y   q u i c k l y .   b.   T a k e s mu c h   l e ss t i me .   c.   A c c u r a c y   h i g h e r   t h a n   2 D   F E A .   d.   Ea sy   t o   u se .   e.   W i t h   g r e a t e r   c o mp u t a t i o n a l   c a p a b i l i t i e i t   w i l l   b e   mu c h   mo r e   d e t a i l e d .   f.   Ef f i c i e n t ,   r o b u s t   mat h e mat i c a l   r o u t i n e a r e   u se d   i n   t h e   n e t w o r k   so l v e r .   a.   T h e   so l u t i o n   p r o c e ss  i s   st r a i g h t f o r w a r d   a n d   d o e n o t   r e q u i r e   a   l o t   o f   c o mp u t a t i o n a l   t i me .   b.   B e t t e r   w i t h   a   mo r e   c o mp l e x   c o mp o n e n t   s h a p e .   c.   C l e a r l y   i l l u st r a t e mo r e   a c c u r a t e   a n d   f i n e r   d e t a i l i n   t h e   c o n d u c t i n g   r e g i o n d u e   t o   u n sy mm e t r i c a l   f l u x   d e n si t y   a n d   r e l a t e d   p o w e r   l o ss  d i st r i b u t i o n   i n s i d e   t h e   m a c h i n e .   a.   T h e   sel e c t i o n   o f   o p t i mal   c o o l i n g   f l o w   f o r   t h e   se l e c t e d   t h e r mal   r e g i me   b e c o me st r a i g h t f o r w a r d .   b.   3 D   t r a n si e n t   t h e r mal   mo d e l ,   d e t e r mi n i n g   t h e   t e mp e r a t u r e   r i se   o f   t h e   st a t o r   w i n d i n g s   a c c u r a t e l y .   c.   R e l i a b l e   w a y   o f   o b t a i n i n g   h e a t   t r a n sf e r   c o e f f i c i e n t o r   st a t i c   t e mp e r a t u r e   d i s t r i b u t i o n .   d.   V e r y   a c c u r a t e .         Ho w e v er ,   ea ch   t y p o f   th t h e r m al  m o d el  h as  w ea k n e s s e s .   F E A   m o d ellin g   n ee d s   m o r ti m to   b u ild   th g eo m etr y   i n   o r d er   to   u s t h is   m e th o d   f o r   th er m al  a n al y s is .   T h u s ,   it  i s   v er y   ti m e - co n s u m i n g .   Me an w h ile ,   b esid es  b ein g   an   e x p en s i v an d   v er y   s lo w   p r o ce s s   f o r   C FD  t h er m al  m o d ell in g ,   it  is   also   v e r y   ti m e - co n s u m i n g   b ec au s th er i s   n ee d   t o   p r o p er ly   d e f in p h y s ical  m ater ial  p r o p er ties   an d   b o u n d ar y   co n d i tio n s   a n d   it  is   o n l y   ap p licab le  f o r   s tead y   s tate  co n d itio n s   [ 4 ] .   I is   i m p o r tan to   m o d el  an d   an al y s th er m al  b eh av io u r   in   o r d er   to   ac h iev t h d esire d   o u tp u t.  T h m o s te m p er at u r e - s e n s iti v p ar am e ter s   f o r   P MSM   a r s tato r   w i n d in g   r esis ta n ce   an d   th d e m ag n eti s atio n   ch ar ac ter is t ics o f   t h p er m an e n m a g n et.       2.   RE S E ARCH   M E T H O   2 . 1 .   L u m p ed  P a ra m et er   M o del   T h lu m p ed   p ar a m eter   m o d el  h as   b ee n   t h m o s co m m o n   ap p r o ac h   f o r   t h th er m al  a n al y s i s   o f   elec tr ic  m ac h in e s   d u r i n g   t h p ast  f e w   d ec ad es.  I is   t h s i m p lest   w a y   to   a n al y s t h th er m a f ield   b ased   o n   th e   ed d y   c u r r en lo s s   w h ic h   is   d er iv ed   u s in g   Mo to r - C A s o f t w ar p ac k a g e.   D u r in g   t h i s   an al y s i s ,   an   ac cu r at e   th er m a r esis ta n ce   n et w o r k   u s i n g   T - eq u iv a len l u m p ed - p ar a m eter   n et w o r k   i s   d ef i n ed .   T h co m p o n e n ts   w i t h   s i m ilar   te m p er at u r es  ar lu m p ed   to g eth er   to   r ep r ese n s i n g le  n o d e.   T h en ,   th er m al  r e s is t an ce s   ar p lac ed   i n   th cir c u it  to   s ep ar ate  t h n o d es,  s o   t h at   th e   m o d el  a ls o   s h o w s   t h h ea tr an s f er   p at h w a y s   in   th e   m ac h i n e   [ 5 ] I n   ad d itio n ,   th p o w er   s o u r c es  ar p lace d   at  n o d es  w h er lo s s es  o cc u r .   T h eq u atio n   b elo w   is   u s ed   to   ca lcu late  t h p h ase  r esi s ta n ce   at  w o r k i n g   te m p er at u r in   o r d er   to   f in d   th s tato r   co p p er   l o s s es:      =   20   [ 1 + ( 20 )   ]               ( 1 )     w h er 20   is   th r esi s tan ce   m ea s u r ed   at  2 0 C ,     is   th w o r k i n g   te m p er at u r an d     is   th t e m p er atu r e   co ef f icie n t.     2. 1 . 1 .   Co nd uct io Resi s t a nces   I is   ess en tia to   d ef in th t y p o f   h ea tr an s f er   f o r   ea ch   p ar t   o f   th m ac h in i n   o r d er   t o   ca l cu late  th e   th er m a r esi s ta n ce .   T r an s f er   ca n   b b y   co n d u ctio n ,   co n v e ctio n   o r   r ad iatio n .   Gen er all y ,   m o s p ar ts   o f   t h m ac h in e,   s u c h   as  m a g n e ts   an d   lam i n atio n ,   tr an s f er   h ea b y   co n d u ctio n .   T h u s ,   f o r   co n d u ctio n   r esis ta n ce ,   th e   eq u atio n   is :      =   .       [ ]                 ( 2 )     w h er   is   th len g t h   o f   th b o d y   in   t h d ir ec tio n   o f   h ea f lo w ,     is   th cr o s s - s ec t io n al  a r ea   an d     is   th th er m a l c o n d u cti v it y .     T o   f in d   th v a lu o f   t h r esis tan ce   i n   t h th er m al  n et w o r k ,   th t h er m al   co n d u ctio n   co ef f icien t s   ar e   u s ed   as i n   T ab le  2 .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Th erma l Mo d ellin g   fo r   P erma n en t Ma g n et  S yn ch r o n o u s   Ma ch in ( P MS M)   ( R .   A z iz )   1905   T ab le  2 .   Ma ter ial  P r o p er ties   [ 6 ]   R e g i o n s   C o n d u c t i v i t y ,   λ   ( W / m/ C)   D e n si t y ,   ρ   [ k g / m 3 ]   S p e c i f i c   H e a t   C a p a c i t y ,   c ρ  [ J / k g C ]   C o p p e r   c o i l s   3 7 5   8 9 0 0   3 9 0   A l u mi n u a l l o y   1 6 8   2 7 9 0   8 3 3   S t e e l   sh e e t   st a t o r   a n d   r o t o r   28   7 6 0 0   4 6 5   P e r man e n t   m a g n e t   ( N d F e B )   8   7 5 0 0   4 5 0   P e r man e n t   m a g n e t   ( S m C o )   1 0 . 5   8 5 0 0   4 1 8   S h a f t   40   7 8 0 0   4 8 5   A i r   ( a t   4 0 a mb i e n t   t e mp )   0 . 2 8     1 . 1 2 7   1 0 0 7   e p o x y   0 . 2 2   1 2 0 0   1 5 0 0   N o me x   4 1 0   0 . 1 4   1 4 0 0   1 3 0 0       2 . 1 . 2 .   Slo t   Resis t a nces     T h r ee   m ai n   t y p e s   o f   lo s s es  i n   th m ac h i n ar co p p er ,   ir o n   an d   P lo s s es.  T h u s ,   it  i s   i m p o r ta n to   o b tain   m o r d etail  o n   th r es is tan ce   at  t h s lo ar ea .   T h h ea s o u r ce   s tar ts   f r o m   t h s lo t,  t h en   tr a n s f er s   to   t h e   s tato r   co r b ac k   v ia  th to o th .   Fro m   th t o o th ,   th h ea is   tr an s f er r ed   to   th atm o s p h er eith er   b y   co n v ec tio n   o r   r ad iatio n .     T h s lo t r esis tan ce   ca n   b ca lcu lated   as f o llo w s   [ 7 ] :       =   2 8  ×              [ ]               ( 3 )     w h er    is   t h s lo t v o l u m e,       =       ( 2   ×   )             ( 4 )     T h v alu o f      d ep en d s   o n   th c o n d u cti v it y   o f   ep o x y   a n d   co p p er   in s u latio n .        =    +   ( %  )               ( 5 )     w h er th co n s tan ts   f o r   th p o tted   s lo ar as  f o llo w   0 . 1 7 5 3   - 0 . 0 2 8 2   an d   0 . 3 9 7 3 .   A cc o r d in g   to   Dick i n s o n   [ 8 ] ,   th ese   co n s tan t s   w er o b tai n ed   b y   c u r v e - f itt in g   o n   th e   r es u lt  o f   an   FE  m o d el   o f   t h s lo t h er m al   co n d u cti v it y   f ac to r   o v er   a   r an g o f   v alu e s   o f   f ill   f ac to r   v al u u s i n g   t h t h er m al  co n d u cti v it y   f o r   ep o x y   an d   co p p er   in s u latio n   s tated   ab o v e.     I is   al s o   i m p o r tan to   co n s id e r   th te m p er atu r d r o p   ac r o s s   th li n er ,   b ec au s elec tr ic  in s u lato r s   ar g en er all y   p o o r   th er m al  co n d u c to r s .   L in er   r esi s ta n ce   ca n   b ca lcu lated   as:     =   2    ×              [ ]               ( 6 )     w h er   is   t h th ick n es s   o f   t h s lo t lin er ,     is   its   th er m al  co n d u ctiv it y   an d     is   s lo t d ep th   x   a x ia l le n g th .   T h s tato r   lam in atio n   r esis tan ce   ca n   b d iv id ed   in to   t w o   p a r ts   f o r   th lo w er   an d   u p p er   p ar ts .   T h er ef o r e,   o n ly   h al f   o f   t h to o th   w id th   an d   d e p th   ar co n s id er ed   in   th ca lc u latio n   b ec au s th h ea g e n er ated   f lo w s   t h r o u g h   th s tato r   to o th   b y   co n d u ctio n   an d   f r o m   th e   s tato r   co r b ac k   to   th s tato r s   o u ter   s u r f ac e   b y   co n v ec tio n .   T h u s ,   th eq u atio n s   to   ca lcu la te  th t h er m al  r es is ta n ce   ar e:          =   2    _  × 1 2             [ ]             ( 7 )     w h er _     is   h al f   t h d ep th   o f   th s lo t,  1 2    is   t h p r o d u ct   o f   h al f   o f   th to o t h   w id t h   an d   t h ax ial   len g th ,   a n d      is   th p r o d u ct  o f   s lo t d ep th   an d   ax ial  le n g t h .   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 .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   190 3     1 9 1 2   1906     On   t h o th er   h a n d ,   f o r   th u p p er   p ar t o f   th s tato r   la m i n atio n   co n v ec tio n   h ea t tr a n s f er   o cc u r s   an d   th co n v ec tio n   r esis ta n ce   f o r   th l a m i n atio n   ca n   b ca lcu lated   u s in g   t h eq u at io n   b elo w     =   1 ×              [ ]                 ( 9 )     w h er   is   t h co n v ec t io n   co e f f icien b et w ee n   th e   w ater   co o li n g   an d   t h m o to r   s u r f ac e   i n   t h en d - ca p   r e g io n s   w h ic h   is   a s s u m ed   to   b 3 2 8 0   W / m 2 / C   w h ich   i s   o b tain ed   f r o m   Mo to r C A m o d el  a n d     is   th p r o d u ct  o f   th ax ia l le n g t h   o f   t h la m in at i o n   an d   th s lo t p itch   ar c.     2 . 1 . 3 .   T e m pera t ure  R i s e     Fo r   ea ch   n o d e,   th eq u atio n   b elo w   is   u s ed   to   ca lcu la te  th t e m p er atu r r is o f   t h co m p o n en t s   i n   th e   s tead y   s tate  co m p ar ed   w it h   t h in itial  s u r f ac te m p er at u r e:     = ×                   ( 1 0 )     w h er   is   th th er m al  r esis ta n ce   o f   th m o to r   co m p o n e n ts   a n d     is   th p o w er   s o u r ce   w h ic h   co r r esp o n d s   to   th cu r r en t o f   t h elec tr ic  cir cu it.      T h tem p er at u r o f   th w i n d i n g   s h o u ld   b f ix ed   at  ce r tain   lev el  ac co r d in g   to   t h te m p er atu r li m it   o f   th m a g n e w it h o u co o li n g   s y s te m .   I f   t h te m p er atu r e   is   h i g h er ,   th m ac h i n n ee d s   co o lin g   s y s te m .   T h tem p er at u r r is in   t h s l o ca n   b ca lcu late d   d ir ec tl y   o n ce   th v alu e s   o f   all  r elate d   th er m a r esis ta n ce s   an d   lo s s es  h av b ee n   o b tain e d .   B y   ass u m in g   t h te m p er at u r o f   th w ater   j ac k et,   th e q u atio n   b elo w   ca n   ex p r ess   t h te m p er at u r r is in   th s lo t:       =    +    × (   + +      +      + )   +      ×                 ( 1 1 )     2 . 1 . 4 .   Ca pa cit a nces f o t he  T ra ns ient   A na ly s is     Me an w h ile  f o r   th e   tr an s ien a n al y s i s   ch a n g es  in   th e   in ter n al   en er g y   i n   t h m o to r   o v er   ti m ar tak e n   in to   ac co u n t.  T h u s ,   h ea t c ap ac itan ce s   n ee d   to   b ca lcu lated   as in   t h eq u atio n   b elo w :     =   × ×             [ ]               ( 1 2 )     w h er   is   d en s it y ,      is   v o lu m an d       is   t h h ea ca p ac it y   o f   t h m ater ial.   C o n s eq u e n tl y ,   t h p o w er   s o u r ce   d u r in g   tr an s ien t a n al y s i s   ca n   b d ef in ed   as:     =   +                     ( 1 3 )     T h er ef o r e,   to   o b tain   th te m p er atu r r is e,   th p o w er   lo s s es   n ee d   to   b e   d ef in ed   f ir s b ec au s t h lo s s es  ar e   r e m o v ed   eith er   b y   co n v ec ti v h ea tr an s f er   b et w ee n   t h f r a m s u r f ac an d   th e n v ir o n m e n o r   w ith   t h e   co o lan t f lo w i n g   t h r o u g h   i t.      2 . 2 .   L u m p ed  P a ra m et er   w it M o t o rCA D     Fo r   m o r d etailed   r esu lts   i n   th er m a an al y s is ,   l u m p ed   p ar a m eter   cir cu it  n ee d s   g r ea s o f t w ar f o r   s i m u lat io n   p u r p o s e.   I n   th i s   w o r k ,   Mo to r C A D   h as  b ee n   u s ed   to   o b tain   ac cu r ate  v alu e s   in   t h th er m al  a n al y s i s .   T h m ac h i n to p o lo g y   s h o u ld   b th s a m a s   w it h   t h FE d esig n   b y   u s in g   I n f o l y tica  M ag n et.   So m in p u t   d ata  in s id Mo to r C A s o f t war n ee d s   to   b co m p leted   f ir s a n d   t h en   af ter   ch o o s e   th e   co o l in g   o p tio n ,   th e   r esu lt  f o r   t h te m p er atu r f o r   ea ch   p ar i n   t h m ac h in e   ca n   b ca lcu lated .   T h is   p r o ce s s   is   m o r e   ac cu r ate  f o r   s tead y   s tate  a n al y s i s .   Fi g u r 1   s h o w s   t h a x ial  s ec tio n   o f   t h m ac h in t h at  h as b ee n   d esi g n e d .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Th erma l Mo d ellin g   fo r   P erma n en t Ma g n et  S yn ch r o n o u s   Ma ch in ( P MS M)   ( R .   A z iz )   1907     Fig u r 1 .   Ax ial  Sectio n   o f   t h P Ma ch in e       2 . 3 .   F ini t E le m e nt  Ana ly s is   T he r m a l M o del      I n   o r d er   to   o b tain   ac cu r ate  v al u es  o f   te m p er at u r i n cr ea s es  i n   t h i m p o r ta n co m p o n e n t s   t h P MSM ,   an o th er   m et h o d   o f   th er m a an al y s i s   h as  also   b ee n   ap p lied .   I n   th is   s ec tio n ,   2 tr an s ie n th er m al  an al y s is   co u p led   to   2 tr an s ie n w i th   m o tio n   m a g n et ic  an al y s is   is   co n d u cted   i n   o r d er   to   ca lcu late  t h tr an s ie n t   te m p er atu r e.   T h is   is   n o o n l y   r estricte d   to   t h ca lc u latio n   o f   t h m a g n etic   f ield   d is tr ib u tio n ,   b u i s   e x te n d ed   to   q u an tita tiv e l y   a s s e s s   t h te m p er at u r r is i n   t h m ac h in e.   T h i n ter ch a n g o f   e n er g y   b et w ee n   th e   elec tr o m ag n etic  a n d   th er m al  f ield s   is   ta k en   i n to   co n s id er atio n .   A d d itio n all y ,   f o r ce d   w ate r   co o lin g   s y s te m   i s   u tili ze d   to   ac h ie v b etter   co o lin g .       T h d esig n   p r o ce d u r u s ed   f o r   th p r o p o s ed   th er m al   m o d elin g   i s   il l u s tr ated   as  f l o w c h ar in     Fig u r e   2 .   T h is   s h o w s   t h at,   wh en   th r eq u ir ed   ac cu r ac y   i n   elec tr o m ag n et ic  d esi g n   is   r ea ch ed ,   th p r o p o s ed   th er m a m o d el  is   i m p le m en ted   to   ca lcu late  th te m p er at u r es  o f   th v ar io u s   p ar ts   o f   th m ac h in e.   T h m ac h i n e   n ee d s   to   b d esig n ed   f ir s u s i n g   I n f o l y tica  Ma g n et  an d   th en   an al y s ed .   T h lo s s es  o b tain ed   f r o m   th e   elec tr o m ag n eti f ield   an al y s is   ar u s ed   as th h ea t so u r ce   i n   t h th er m al  a n al y s is .           Fig u r 2 .   Flo w   c h ar t f o r   th er m al  an al y s is                                                                                                                                                                                                                Ana ly s e   Yes   T e m pera t u r a cc ept ed?   No   Set   co nv ec t iv g a p lin k   bet w ee n r o t o a nd   s t a t o r’ s   a ir  g a p bo un da ry   co n d itio n   S et  bo u n d a ry  c o n d itio n  o n  r o t o a n d  sta t o a ir  gap   Co up led so lv ing   ( t ra ns ient   2 +   m a g net   t ra ns ient  2 w ith  m o t io n)   Set   bo un da ry   co nd it io n a ro un d o ute s t a t o w it f o rced  co nv ect io n sp eed     E lect ro m a g net ic  f ield  des ig n   a nd   a na ly s is   C o p p e r   S t a t o r   l a m i n a t i o n   M a g n e t   R o t o r   l a mi n a t i o n   S h a f t   R o t o r   l a mi n a t i o n   M a g n e t   S t a t o r   l a m i n a t i 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 .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   190 3     1 9 1 2   1908   Du r in g   th i s   p ar t,  f e w   d es ig n   s p ec i f icatio n s   h a v to   b d eter m in ed   ac co r d in g   to   t h o u tp u t   ch ar ac ter is tic s .   T h s elec tio n   o f   ap p r o p r iate  c o n f i g u r atio n s ,   m ater ials ,   p ar a m eter s   a n d   in itial  g u e s s   w o r k   s h o u ld   b ac co m p li s h ed .   T h o u tp u m u s f o llo w   th s p ec if icatio n s   w it h   s m o o th   r u n n i n g   ca p ab ilit y   a n d   to   s atis f y   t h to r q u e - s p ee d   r eq u i r e m en t s ,   a n d   t h v er if icat io n   o f   o v er all   p er f o r m a n ce   i s   t h e n   ac h iev ed   u s in g   b y   f i n ite  ele m en t a n al y s i s   ( FE A ) .     I n   h i g h   f r eq u en c y   m ac h in e s ,   r o to r   ed d y   cu r r en lo s s e s   a r m o r s ig n i f ica n t.  I i s   i m p o r tan to   esti m ate  t h ese   lo s s e s   ac c u r atel y   a n d   to   k ee p   th e m   a s   lo w   as  p o s s ib le.   T w o   m et h o d o lo g ies  ca n   b u s ed   to   esti m ate   th lo s s es.  T h f ir s is   2 FEA   h ar m o n ic  m et h o d   an d   th s ec o n d   is   co m p r eh en s i v an al y tical  m et h o d .     2 . 4 .   E lect ro m a g net ic  F iel d Ana ly s is         I is   i m p o r tan to   ch o o s t h e   ap p r o p r iate  elec tr ical  an d   m ag n et ic  lo ad in g s   a n d   th u s   to   s elec t h o p tim u m   d i s tr i b u tio n   o f   lo s s es,  as  w ell  a s   to   c h o o s t h e   m o s t   ap p r o p r iate  m ag n et  m ater ial  an d   g r ad e.   Mo r eo v er ,   it  is   n ee d ed   w h e n   p er f o r m in g   m ec h an ical  an a l y s i s ,   it  i s   n ec ess ar y   to   e n s u r th at  t h m ater ial  ch ar ac ter is tic s   ar m o d elled   at  th r ig h t te m p er at u r e.   Fo r   th e r m a l a n al y s is ,   t h s tep s   b elo w   ar ap p lied .       Fo r   th P m ac h i n w it h   d is t r ib u ted   w i n d in g   co n f i g u r atio n ,   th f o llo w i n g   as s u m p tio n s   ar m ad in   o r d er   t o   s i m p lify   t h n u m er ica l c alcu latio n   [ 9 ] :   a.   C o n s tan t a m b ien t te m p er at u r e.   b.   T h h ea t lo s s es a r co n s id er ed   to   b u n if o r m l y   d is tr ib u ted   in   th co r r esp o n d i n g   r e g io n s .   c.   T h in f l u en ce   o f   te m p er at u r e   r is o n   th th er m al  p r o p er ties   o f   m ater ials   a n d   h ea co ef f icie n ts   o f   b o u n d ar y   s u r f ac e s   ar n eg lec t ed .   d.   T h in s u la tio n   m ater ial  is   e v e n l y   d i s tr ib u ted   an d   t h w in d i n g   i m p r e g n at io n   is   g o o d .   e.   T h m ac h i n is   co n t in u o u s   alo n g   t h ax ial  d ir ec tio n   an d   t h ax ial  te m p er at u r g r ad ien t is z er o .   f.   T h m ater ial  i s   is o tr o p ic  an d   th in f l u e n ce   o f   te m p er at u r o n   th er m al  co n d u cti v it y   is   i g n o r ed   [ 10 ] .   B ec au s o f   t h s y m m etr y   o f   t h is   m ac h in e,   t h an al y s is   is   d e s cr ib ed   b y   1 /8   o f   2 - m o d el  a s   s h o w n   in   Fig u r 3   b elo w .   A   2 tr an s ie n th er m al  a n al y s is   co u p led   to   2 tr an s ien w it h   m o t io n   m ag n etic  a n al y s i s   is   u s ed   to   ca lc u late  t h tr a n s ie n te m p er atu r e,   w h ic h   n o o n l y   ca lc u lates  m a g n etic  f ield   d i s tr ib u tio n ,   b u al s o   o b tain s   th te m p er at u r r is in   th m ac h i n w it h   th i n ter a ctiv en er g y   p r o ce s s   b et w ee n   th elec tr o m a g n etic   an d   th er m al  f ie ld s   tak e n   i n to   co n s id er atio n .         Fig u r 3 .   1 /8   o f   I P Ma ch in e       T h air   g ap   is   d i v id ed   i n to   t wo   s y m m etr ical  p ar ts   d u r in g   t h m e s h .   T o   p er f o r m   as   s tato r   air g ap   an r o to r   air g ap .   T h s ize  o f   m esh   f o r   ea ch   p ar s h o u ld   b s et  d if f er e n tl y   a n d   r ea s o n a b ly   to   s ati s f y   t h co r r esp o n d in g   d is cr ete  r eq u ir e m en ts .   E v e n   t h ti m s tep   o f   th tr a n s ie n elec tr o m ag n e tic  f ield   s i m u lat io n   s h o u ld   also   b s et  ac cu r atel y   a cc o r d in g   to   th d is cr ete  lev e l o f   th m es h   [ 11 ]     2 . 4 . 1 .   Co nv ec t io n H ea t   T ra ns f er   C o ef f icient   a t   M o t o O ute S urf a ce   C o n v ec tio n   h ea t   tr an s f er   is   r el ated   to   th o u ter   air   v elo cit y .   I f   t h air   v elo cit y   i s   0   2 5   m /s ,   th h ea t   tr an s f er   co ef f icien t c an   b ex p r ess ed   as f o llo w s   [ 12 ] :     = 0 +   4                     ( 1 4 )     w h er 0   is   t h co n v ec t io n   h ea t t r an s f er   in   ca l m   air   an d     is   air   v elo cit y .     2 . 4 . 2 .   Co nv ec t io n H ea t   T ra ns f er   C o ef f icient   in t he  Air  G ap   W h en   t h m o to r   is   r u n n i n g ,   t h r o tatio n   o f   t h r o to r   w il p r o d u ce   f lo w   o f   air   th r o u g h   t h air   g ap .   T h u s ,   th e   h ea t   is   tr a n s f er r ed   b et w ee n   t h s tato r   an d   r o to r   th r o u g h   t h co n v ec tio n   o f   air   i n   t h g ap .   As  r es u lt,   th t h er m al  f ield   an d   f l u id   f i eld   ar co u p led   to g eth er ,   w h i ch   in cr ea s es  t h d if f ic u lt y   o f   s o lv i n g   t h m 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       Th erma l Mo d ellin g   fo r   P erma n en t Ma g n et  S yn ch r o n o u s   Ma ch in ( P MS M)   ( R .   A z iz )   1909   te m p er atu r f ield .   Fo r   th is   p u r p o s e,   co n v ec tiv l in k   is   u s ed   to   s i m u late  t h co n v ec ti v tr an s f er   o f   h ea t.   Fig u r 4   s h o w s   th p er io d ic  b o u n d ar y   co n d itio n s   th at  h a v b ee n   ass ig n ed   to   th is   m ac h i n e.   T h tr an s f er   o f   h ea t h r o u g h   th e   air   g ap   n ee d s   co n v ec t iv e   tr an s f er ,   w h ic h   ca u s e s   t h s i g n i f ica n co o lin g   o f   th r o to r .   Fo r   th is   p u r p o s e,   an   em p ir ical  m o d el   h as  b ee n   u s ed   w h ich   i s   in   t h f o r m   o f   te m p er at u r d ep en d an co n v ec tio n   co ef f icie n b et w ee n   t w o   s u r f a ce s .   I d ep en d s   o n   th r o to r   s p ee d ,   R ey n o ld s   n u m b er   an d   o th er   p r o p er ties   o f   th e   f l u id   f lo w .   I n   t h is   s tu d y ,   air   h a s   b ee n   ch o s e n   as t h co o lan m ater ial  b et w ee n   t h r o to r   an d   s tato r .                 Fig u r 4 .   P er io d ic  b o u n d ar y   c o n d itio n   f o r   co n v ec ti v h ea t tr an s f er       2 . 4 . 3 .   E nv iro n m e nta l C o nd it io n o f   t he  M o t o r   O ute S urf a ce   T h is   co n d itio n ,   w h ich   i s   d ef i n ed   b y   t h co n d u ct iv h ea tr a n s f er   co ef f icie n ( hc ) ,   th r ad iatio n   h ea t   tr an s f er   co ef f icie n ( hr )   a n d   th e x ter n a e n v ir o n m e n tal  te m p er atu r e   ( Te ) ,   s p ec i f ie s   t h w a y   h ea f lo ws   th r o u g h   t h b o u n d ar y .   I t c a n   b ex p r ess ed   as in   t h eq u atio n   b elo w :     = (  ) + ( 4    4 )             ( 1 5 )     w h er T   i s   th te m p er at u r at   p o in o n   t h b o u n d ar y   a n d   q   is   th h ea f l u x   t h r o u g h   it.   T h r ad iativ h ea tr an s f er   co ef f icien t is r elate d   t o   em i s s i v it y   b y   t h Ste f a n - B o l tz m a n n   co n s ta n t:     =        5 . 6697 8               ( 1 6 )       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI     B o th   th er m a an al y s is   m et h o d s   h av b ee n   ap p lied   to   th s a m m ac h i n e,   an d   b o th   g a v th s a m e   r esu lt s .   T h u s ,   e ith er   o f   t h l u m p ed   p ar a m eter   cir cu it  o r   FE A   m o d els  ca n   b u s ed   f o r   t h e   th er m al  a n al y s i s   o f   th P m ac h in e s .   T h w a ter   j ac k et  co n tai n s   th e   co o lan f o r   th m ac h i n a n d   t h f lo w   r ate   o f   t h co o lan t   is   1 0   litre s / m in .   T h m ai n   s p ec i f ica tio n s   an d   p ar a m eter s   o f   t h m ac h in f o r   th elec tr o m a g n e ti f ield   an al y s i s   ar e   as g i v en   i n   T ab le  3   b el o w :       T ab le  3 .   Sp ec if icatio n s   a n d   p ar a m eter s   o f   t h m ac h i n e   M a x i m u m   p o w e r   8 0   k W   M a x i m u m   t o r q u e   2 8 0   N m   MMF   2 5 0 0   A rm s   R a t e d   s p e e d     2 5 0 0   r p m   S t a t o r   o u t e r   d i a me t e r   2 6 9   m m   S t a t o r   i n n e r   d i a me t e r   1 7 6 . 3   m m   R o t o r   o u t e r   d i a me t e r   1 7 3 . 2   m m   R o t o r   i n n e r   d i a me t e r   5 9 . 2 8   m m   A i r   g a p   0 . 9   mm   M a c h i n e   l e n g t h   8 3 . 5   mm       3 . 1 .   T her m a A na ly s is   o f   t he  I P M S M   us ing   L u m ped P a ra met er   circ uit   Af ter   t h th er m al  r es is ta n ce   an d   t h p o w er   lo s s e s   h av e   b ee n   ca lc u lated   a n d   d ef i n ed   a s   th e   in p u t,   Mo to r C A is   u s ed   to   ca lcu la te  an d   d is p lay   t h th er m a an al y s i s   r esu l ts   as  s h o w n   i n   Fig u r e   5   an d   Fig u r e   w h ic h   p r esen t t h te m p er at u r e   f o r   ea ch   p ar t o f   th m ac h i n 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 .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   190 3     1 9 1 2   1910       Fig u r 5 .   Sch e m atic  cir cu i t f o r   P m ac h in e         Fig u r 6 .   Ax ial  Sectio n   o f   t h P Ma ch in e       3 . 2 .   T her m a l A na ly s is   o f   t he  P M SM   by   us ing   F E A   Fig u r 7   p r esen ts   th r esu lt s   o f   th th er m al  an al y s i s   b y   ap p ly in g   co u p led   s o lv i n g   m ag n et  tr an s ien t   an d   th er m a tr an s ie n a n d   u s i n g   f i n ite  ele m en a n al y s i s .   T h elec tr o m a g n etic  f ie ld   an al y s is   is   s i m u lated   f ir s t   in   o r d er   to   th d er i v v a lu e s   o f   lo s s e s   w h ic h   ar t h e y   t h en   ac as  t h h ea s o u r ce   f o r   th th er m al  a n al y s i s .   C o o lan h as  b ee n   ap p lied   ar o u n d   th o u ter   s id o f   th s tato r   an d   th f o r ce   s p ee d   co n v ec tio n   f o r   th w a ter   as  a   co o lan t is 1 0   litre s   p er   m i n u te.           Fig u r 7 .   T em p er atu r v ar iatio n   in   t h P m a c h in e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J PEDS     I SS N:  2 0 8 8 - 8 694       Th erma l Mo d ellin g   fo r   P erma n en t Ma g n et  S yn ch r o n o u s   Ma ch in ( P MS M)   ( R .   A z iz )   1911   3 . 3 .   E x peri m e nta l Set up   T h er m al  test i n g   o f   t h p r o to t y p m ac h i n es   h a s   also   b ee n   co n d u cted   as  s h o w n   i n   f i g .   8 .   ch iller   h as   b ee n   u s ed   to   s u p p l y   th w ate r   co o lan in to   t h w ater   j ac k et.   A   d i g ital  f lo w   m eter   i s   u s ed   to   m ea s u r an d   ad j u s th f lo w   r ate  o f   th e   w a ter   co o lan f r o m   1 lit r es/ m i n   t o   1 5   litre s / m i n .   T h m eter   w a s   in s talled   b et w ee n   ch iller   an d   t h w ater   i n le t o n   t h p r o to ty p m ac h i n e.             Fig u r 8 .   T est r ig   f o r   th er m al  t esti n g       3 . 4 .   Co m pa riso n bet w ee n L u m p ed -   Circ uit  P a ra m et er   a nd   F E f o T her m a l a na ly s is   T ab le   4   p r esen ts   t h p r ed icted   te m p er atu r co m p ar is o n   b et wee n   lu m p ed - cir c u it  p ar a m eter   an d   f i n ite   ele m e n an a l y s is .   B o th   m ac h i n es  ar u s i n g   w ater   j ac k et  as  c o o lin g   m et h o d   an d   w a ter   as  th co o lan w ith   f lo r ate  1 0   litre s / m in .   B o t h   m et h o d s   o f   t h er m al   an a l y s is   s h o w   th g o o d   ag r ee m en o f   th e   t e m p er atu r i n   t h e   ess e n tial  p ar o f   t h m ac h in e.   T o   m ea s u r t h te m p er atu r o f   p ar ts   o f   t h m ac h i n e,   a   t y p t h er m o co u p le s   h av b ee n   u s ed .   T h tem p er at u r r an g is   b et w ee n   - 75 C   to   +2 5 0 C .   T h th er m o co u p le s   ar co n n ec ted   to   a   d ata  lo g g er   w h ic h   ca n   d is p la y   an d   s a v t h te m p er at u r d at o f   ea ch   e s s e n tial   p ar t.  Du r i n g   t h test in g   o f   th e   m ac h in e,   th e   te m p er at u r n e ed s   to   b m o n ito r ed   to   m ak s u r e   th a t h m ac h i n i s   n o r u n n i n g   o v er   th e   te m p e r atu r li m it,  esp ec iall y   a th s tato r   w in d i n g .   T h er m o c o u p les  h a v b ee n   lo ca ted   at  th en d   w i n d in g ,   en d   s lo t,  m id d le  o f   s lo t,  s tato r   la m i n atio n s   a n d   h o u s i n g .   T h p r ed icted   tem p er atu r e s   f r o m   lu m p ed   p ar a m e ter   m o d el  a n d   f i n ite  ele m e n t a n al y s i s   m o d el  as s h o w n   in   T ab le  4 .     T h ex p er i m en tal  r es u lt  al s o   c an   b s ee n   i n   t h tab le.   T e m p er atu r at  r o to r   an d   p er m an e n m a g n e ts   ar n o t a v ailab le  b ec au s n ee d   o th er   m et h o d   in   o r d er   to   g et  th d ata.       T ab le  4 .   T em p er atu r f o r   th P m ac h i n e     L u mp e d   c i r c u i t   p a r a me t e r   F i n i t e   El e me n t   A n a l y si s   Ex p e r i me n t a l       S t a t o r   c o r e   5 3 . 3   C   6 4 . 6   C   6 0 C       C o i l s   7 9 . 5   C   6 9 . 1   C   7 5 C       R o t o r   4 8 . 8   C   4 5 . 3   C   NA       P e r man e n t   m a g n e t s   4 9 . 1   C   4 5 . 6   C   NA       H o u s i n g   2 8 . 0   C   2 5   C   2 6 C       4.   CO NCLU SI O     T w o   d i f f er en t   t y p e s   o f   t h er m al  an al y s is   h a v b ee n   ap p lied   in   o r d er   to   d ef i n t h e   h ea t   tr an s f er   f o r   ea ch   es s en t ial  p ar o f   t h P m ac h in e.   E ac h   m et h o d   h as  a d v an ta g es  a n d   d is ad v a n ta g es.   I n   o r d er   to   ch o o s e   th b etter   m et h o d   f o r   t h er m al  an al y s is ,   t h p r ef er en c e   w ill   b to   d o   all  a n al y s is   i n   m u ltip h y s ic s   e n v ir o n m e n t   lin k in g   e lectr o m a g n et ic  f in ite  ele m e n a n d   th er m al  e le m e n in   o n e   o p er atio n .   Fo r   lu m p ed   p ar am eter   th er m al   m o d el,   al r esis tan ce s   ar n ee d   to   b ca lcu lated   f ir s an d   b y   ap p l y i n g   th v al u to   Mo to r C A s o f t w ar e,   th e   o u tp u w il b th te m p er at u r r is o f   th ca lc u lated   p ar t.  T h lu m p ed   p ar a m eter   an al y s is   ca n   b u s ed   to   g et   ac cu r ate  v al u es  o f   te m p er at u r in cr ea s es.  T h r ea s o n   f o r   th is   is   th at  th te m p er atu r r is ca n   b ca lcu lated   f o r   ea ch   p ar d ep en d in g   o n   th th er m al  r esis ta n ce   th at  h a s   b ee n   p r ev io u s l y   d ef i n ed .   T h th er m al  f ie ld   also   ca n   b 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 .   4 Dec em b er   2 0 1 7   :   190 3     1 9 1 2   1912   an al y s ed   u s i n g   t h er m al  l u m p e d   p ar am eter s   b ased   o n   th ed d y   cu r r e n t lo s s   d er i v ed   u s in g   M o to r C A s o f t w ar e.   Ho w e v er ,   i f   FE co m b i n i n g   2 tr an s ien m a g n et   an d   th er m al  a n al y s i s   i s   ap p lied ,   th e   d if f ic u lt  p ar o n l y   d u r in g   th b eg i n n in g   o f   t h m ac h in d esi g n .   T h m ac h i n n ee d s   to   b d esig n ed   f ir s a n d   s i m u latio n   h as   b ee n   co n d u cted   o f   th elec tr o m a g n etic  an al y s is .   T h v alu es  o f   lo s s es  o b tain ed   f r o m   t h elec tr o m ag n eti c   an al y s is   ac as  th v al u es  o f   h ea tr an s f er   f o r   t h t h er m al  f ield   an al y s i s .   T h u s ,   t h r es u lt   o f   elec tr o m a g n e tic   ca n   b u s ed   d ir ec tl y   to   p er f o r m   t h th er m al  f ield   an al y s is .   C o m p ar is o n   h as  b ee n   d o n with   t h er m al  n et w o r k   an d   f o u n d   it  to   b ac cu r ate  e n o u g h .   T h er ef o r e,   th d esi g n   ap p r o ac h   w ill  b u s in g   f in it ele m e n an al y s is   w h ic h   is   le s s   t i m co n s u m in g   o n ce   t h m ac h i n h as  b ee n   d esi g n ed   b y   f o llo w i n g   t h e   s p ec if icatio n s   a n d   d esire d   o u tp u t.       ACK NO WL E D G E M E NT     T h au th o r s   g r ate f u ll y   ac k n o wled g th co n tr ib u tio n   o f   Un i v er s iti T u n   Hu s s ei n   O n n   Ma la y s ia  u n d er   th r esear ch   g r o u p   P o w er   an d   R en e w ab le  E n er g y   T ea m   ( P aRENT )   an d   Ne w ca s tle  U n i v er s it y ,   U n ited   Kin g d o m .       RE F E R E NC E   [1 ]   W .   L .   S o o n g ,   S . Ha n ,   a n d   T .   M .   Ja h n s,  " De sig n   o f   in terio P M   m a c h in e f o f ield - w e a k e n in g   a p p li c a ti o n s,"   i n   El e c trica M a c h in e a n d   S y ste ms ,   (S e o u l ,   Ko re a ,   2 0 0 7 ).   [2 ]   J.  P y rh o n e n ,   P .   L in d h ,   M .   P o li k a rp o v a ,   E.   K u rv in e n ,   a n d   V .   Na u m a n e n ,   " He a t - tran sfe i m p ro v e m e n in   a n   a x ial - f lu x   p e r m a n e n t - m a g n e s y n c h ro n o u s m a c h in e , "   Ap p li e d   T h e rm a E n g i n e e rin g ,   v o l.   7 6 ,   p p .   2 4 5 - 2 5 1 ,   (2 0 1 5 ).   [3 ]   B.   Ha n n o n ,   P .   S e rg e a n t,   a n d   L .   Du p ,   " T o rq u e   a n d   to r q u e   c o m p o n e n ts  in   h ig h - sp e e d   p e rm a n e n t - m a g n e s y n c h ro n o u s m a c h in e s w it h   a   sh ield in g   c y li n d e r, "   M a th e ma ti c s a n d   Co m p u ter s in   S im u la t io n .   [4 ]   M .   P o li k a rp o v a ,   P .   L in d h ,   C.   G e ra d a ,   M .   Ril la,  V .   Na u m a n e n ,   a n d   J.  P y rh ö n e n ,   " T h e r m a e ff e c ts  o f   sta to p o tt in g   i n   a n   a x ial - f lu x   p e r m a n e n m a g n e t   s y n c h ro n o u g e n e ra to r, "   Ap p li e d   T h e rm a En g in e e rin g ,   v o l.   7 5 ,   p p .   4 2 1 - 4 2 9 ,   (2 0 1 5 ).   [5 ]   P .   P o n o m a re v ,   M .   P o li k a rp o v a ,   a n d   J.  P y rh o n e n ,   " T h e rm a mo d e li n g   o d ire c tl y - o il - c o o led   p e rm a n e n ma g n e t   sy n c h ro n o u ma c h in e , "   in   E lec tri c a M a c h in e (ICEM ),   2 0 1 2   XX t h   In tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n ,   (2 0 1 2 ) ,     p p .   1 8 8 2 - 1 8 8 7 .   [6 ]   A .   M .   G a z d a c ,   A .   M .   M a b we ,   F .   Be ti n ,   C.   S .   M a rti s ,   a n d   K.  Bir o ,   " In v e stig a ti o n   o n   t h e   th e rm a b e h a v io o th e   du al - ro t o Per ma n e n M a g n e In d u c ti o n   M a c h i n e , "   in   IECON  2 0 1 2   -   3 8 th   A n n u a Co n f e re n c e   o n   IEE In d u strial   El e c tro n ics   S o c iety ,   (2 0 1 2 ) ,   p p .   1 8 5 8 - 1 8 6 3 .   [7 ]   [7 ] .   C.   J.  If e d i,   " A   Hi g h   T o rq u e   De n sit y ,   Dire c Dri v e   In - W h e e l   M o to f o El e c tri c   V e h icle s,"   P h D,  S c h o o o f   El e c tri c a a n d   El e c tro n ic E n g in e e rin g ,   Ne w c a stle Un iv e rsit y ,   2 0 1 3 .   [8 ]   P . G . Dic k in so n ,   " A p p li c a ti o n   o f   S o f M a g n e ti c   C o m p o sites   in   El e c tri c a M a c h in e s,"   Do c to o f   P h il o so p h y ,   Ne w c a stle Un iv e r sit y ,   2 0 0 3 .   [9 ]   F .   Jin x in ,   Z.   C h e n g n in g ,   W .   Zh if u ,   a n d   E.   G .   S tran g a s,  "T h e rm a a n a lys is  o w a ter   c o o led   su rf a c e   mo u n p e rm a n e n t   ma g n e e lec tric  mo to fo e lec tric  v e h icle , "   in   El e c tri c a M a c h in e a n d   S y ste m (ICEM S ),   2 0 1 0   In ter n a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n ,   ( 2 0 1 0 ),   p p .   1 0 2 4 - 1 0 2 8   [1 0 ]   W .   L i,   J.  W a n g ,   X .   Zh a n g ,   a n d   B.   Ko u ,   " L o ss   c a lc u la t io n   a n d   th e rm a simu l a ti o n   a n a lys is  o h ig h - sp e e d   PM   sy n c h ro n o u g e n e ra t o rs   wit h   ro t o to p o l o g y , "   i n   C o m p u ter  A p p li c a ti o n   a n d   S y ste m   M o d e li n g   (IC CA S M ),   2 0 1 0   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n ,   ( 2 0 1 0 ),   p p .   V1 4 - 6 1 2 - V 1 4 - 6 1 6 .   [1 1 ]   Z.   Na n n a n ,   Z.   Q.  Z h u ,   a n d   L .   W e ig u o ,   " T h e rm a l   a n a lys is  a n d   c o mp a ris o n   o p e rm a n e n t   ma g n e mo t o a n d   g e n e ra to r, "   i n   El e c tri c a M a c h i n e s an d   S y ste m s (ICE M S ),   2 0 1 1   In t e rn a ti o n a C o n f e re n c e   o n ,   ( 2 0 1 1 ) ,   p p .   1 - 5.   [1 2 ]   X .   W a n g   a n d   L .   T iec a i,   " 3 - El e c tro ma g n e ti c   T h e rm a C o u p le d   An a lys is  o Per ma n e n M a g n e t   Br u sh les DC  M o to r,"   in   I n stru m e n tatio n ,   M e a su re m e n t,   Co m p u ter,  Co m m u n ica ti o n   a n d   Co n tr o l,   2 0 1 1   F irst   In tern a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n ,   ( 2 0 1 1 ),   p p .   1 5 - 18.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.