I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute r  E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   3 ,  J u n e   2020 ,   p p .   3323 ~ 3 3 3 2   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 ,  DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 0 i 3 . p p 3 3 2 3 - 3 3 3 2          3323       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   I m pro v ed  m a g ne t ic behav io r of he m icy cle  P M   m o tor    v ia  stato r  m o di fic a tion       K w a ng   T .   C. ,   M o hd   L uq m a n  M o hd   J a m il ,   Auza ni J id in   P o w e r  El e c tro n ics   a n d   Driv e   Re se a rc h   G ro u p   ( P EDG ),   Un iv e rsiti   T e k n ik a l   M a la y sia   M e la k 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   Sep   26 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   Dec   9 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   J an   3 1 ,   2 0 2 0     T h is  a rti c le  in v e stig a te s  e lec tro m a g n e ti c   p e rf o r m a n c e   o f   a   h e m ic y c le  P M   m o to r  b y   in tro d u c in g   a   li tt le  m o d if ica ti o n   o n   b o th   e n d s  o f   a   h e m ic y c le  sta to r.   P ri o r  to   t h e   in v e stig a ti o n ,   a n   a n a ly ti c a l  m o d e l  f o r  th e   h e m ic y c le  P M   m o to r  w e i g h t  is  d e riv e d   a n a l y ti c a ll y   f o r   th e   p u rp o se   o f   c o m p a r iso n   w it h   a   c o n v e n ti o n a l  d e sig n .   Bo t h   m o to r  we ig h ts  a re   th e n   v e rif ied   a n d   th e   h e m ic y c le  m o to r  is  f o u n d   to   h a v e   li g h ter  w e ig h t  th a n   th e   c o n v e n ti o n a l   d e sig n .   By   h a v in g   a   p ro p e r  d e sig n   m o d if ic a ti o n ,   a n   o p ti m u m   m o to r  p e rf o r m a n c e   is  a c h iev a b le  d u e   to   im p ro v e d   m a g n e ti c   p e r m e a n c e .   Tw o   d e sig n s  th a t  h a v e   d if fe re n t  a rc   a n g le;  i)  1 8 0 °   (1 8 8 . 5   m m   a rc   l e n g th )  a n d   ii )  > 1 8 0 °   (2 0 4 . 2   m m   a rc   l e n g th )  a re   th e   su b jec ts  o f   in v e sti g a ti o n .   It  is  f o u n d   th a t  a   h e m i c y c le   P M   m o to r  in   w h ich   a rc   a n g le  > 1 8 0 °   re su lt s  m a x i m u m   to rq u e   a v e ra g e   w it h   th e   sm a ll e st t o rq u e   rip p le an d   sm a ll e st co g g in g   to rq u e .     K ey w o r d s :   He m ic y cle  s ta to r   P M  m o to r   W eig h t r ed u ct io n   Co p y rig h t  ©   2 0 2 0   In stit u te o f  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 l  rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h d   L u q m a n   B in   Mo h d   J a m il ,    P o w e r   E lectr o n ic s   an d   Dr iv e s   R esear ch   Gr o u p   ( P E DG)   Un i v er s iti   T ek n ik 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:  l u q m a n @ u te m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   A cc o r d in g   to   Natio n al   E lectr ical  Ma n u f ac t u r er s   Ass o ciati o n s   ( NE M A ) ,   P er m a n e n t  Ma g n et   ( P M)   m o to r s   ar e  elec tr o n icall y   co m m u tated   an d   r eq u ir ed   th r ee   p h ase  i n v er ter s   f o r   a  d esire d   r o tatio n   [ 1 ] .   Du e  to   h ig h   to r q u e  d en s it y ,   h i g h   e f f i cien c y ,   r eliab ilit y   a n d   li g h t weig h t  s tr u ct u r e,   P M  m o to r s   b ec o m e   a  f a v o u r ab le   ch o ice  i n   h ig h - to r q u e  lo w - s p ee d   ap p licatio n s   co m p ar e d   to   B r u s h ed   DC   m o to r s   a n d   S te p p er   m o to r s   [ 2 - 6 ] .   R ec en t l y ,   elec tr ic  m ac h i n es  b en ef it   m a n k i n d   in   h a n d lin g   v ar iatio n   s p ec i f ic  tas k s   d u e   to   li m i ted   h u m a n   ca p ab ilit y .   Ho w ev er ,   s o m e  d e s ig n s   i.e .   r ad ial  f l u x   o r ien tat io n   m ac h i n e s   w er e  i n h er e n tl y   c a m e  o u t   w it h   b u lk y   s ize,   lo w   to r q u e  d en s it y ,   lo w   ef f icien c y   an d   co n s u m ed   h i g h   in p u t  p o w er   f o r   d ed icate d   ap p licatio n s .   I n   [ 7 ,   8 ] ,   in v e s ti g atio n s   o n   ax ial  f lu x   o r ien ted   d esig n   th at  f o cu s ed   o n   d r iv e  tr ain   ca p ab ilit y   an d   p ar a m etr ic   co m p o n e n t s   w er e  co n d u c ted   to   o v er co m e  th ese  i s s u es .  A   co m p ar ati v e  s tu d y   b et w ee n   s i n g le - s id ed   an d   d u al - s id ed ,   r ad ial  an d   ax ial  f l u x   o r ien tatio n   m o t o r s   is   p r esen ted   to   j u s ti f y   t h e  p r o s   an d   co n s   b et w ee n   th e s e  m o to r s   to p o lo g ies.  Fig u r e  1   s h o w s   a  g en er al  o v er v ie w   o f   P M  m o to r   to p o lo g ies  th at  ar e  p o s s ib le  to   ac h iev e  h ig h - to r q u e  lo w - s p ee d   o r   lo w - to r q u e  h i g h - s p ee d   p er f o r m a n ce s .    R ad ial - f l u x   P M  m o to r s   co n f i g u r e d   w it h   s in g le - s id e   d esig n ,   s lo tted   o r   s lo tles s   ar e  m ad e  u p   o f   s tac k ed   s teel  la m in a tio n s   a n d   co p p er   c o il  w o u n d   a r o u n d   s tato r   teeth .   B y   h av in g   a  p r o p er   s izin g     o f   s tato r   s lo ts ,   s lo tted   co n f i g u r atio n   r es u lt ed   h i g h   e l ec tr ic  lo ad in g ,   h i g h   to r q u e  d en s it y ,   h i g h   e f f icie n c y ,   h i g h   o u tp u t  av er a g e  to r q u e   as  w e ll  as  w o r k ab le  co s t  as  c o m p ar ed   to   th e  s lo tles s   t y p e  [ 9 - 1 0 ] .   Ho w e v er ,   h ig h   co g g i n g   to r q u e,   a  r is e  in   ac o u s tic  n o is e   an d   v ib r atio n   i s   i n ev i tab le.   V ar iatio n s   o f   s ta to r   d esig n   s u c h   as   n o n - s lo tted ,   s k e w i n g ,   d u m m y   s lo ts ,   n o tch   s lo ts   a n d   f r ac tio n al  s lo t  co n f i g u r atio n   ar e  b en ef icial  f o r   co g g in g   to r q u e   an d   to r q u e  r ip p le   m i n i m izatio n s   [ 1 1 ] .   R ec en tl y ,  h i g h   o u tp u t  to r q u e  an d   h ig h   p o w er   d en s it y   i n   r ad ial  f l u x   o r ien tated   m o to r s   ar e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t  J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   3 ,  J u n e  2 0 2 0 :   3 3 2 3   -   3332   3324   ess e n tial   to   ac h ie v e   an   o p ti m u m   p er f o r m a n ce .   I n   t h i s   ca s e ,   d o u b le - s id ed   o f   R ad ial  Fl u x   P er m a n et  m ag n et   Mo to r   ( R FP M)   is   p r ef er ab le  w h er e  th e  m o to r s   ar e   co n f i g u r ed   w ith   d u al - r o to r   an d   s in g le - s tato r   o r   d u al - s ta to r  an d   s i n g le - r o to r   in d i v id u all y .   Fo r   d u al  r o to r   to p o lo g y ,   t wo   s ets  o f   p er m an e n t  m a g n et s   w er e  m o u n ted   o n   d if f er e n t  s u r f ac es,  at   th e   o u ter   s tato r   an d   i n n er   s tato r   s u r f ac e s   r esp ec tiv e l y .   T h is   co n f i g u r atio n   r es u lt ed   lo w er   u s a g e  o f   co p p er   w in d i n g   lead i n g   to   a  r elativ e   h i g h   o f   m o to r ’ s   e f f icie n c y   an d   i ts   to r q u e  d e n s it y   as  co m p ar e d   to   th e  co n v e n tio n al  d esig n   [ 1 2 ,   1 3 ] .   Yet ,  m o r e  co m p lex   s tr u c tu r e,   b u lk   s ize  a n d   u n w a n ted   h ig h   to r q u e  r ip p le   w er e  u n a v o id ab le  [ 1 4 ] .     W h ile  d u al  s ta to r   d esig n   i s   co n f ig u r ed   w ith   s in g le  co n s ta n t  m ag n etic  r o to r   an d   t w o   s tato r   ( DSP M - SR )   d esig n ,   o u ter   a n d   in n er   s tato r   s tr u ct u r e.   T h e  co ils   ar e  t y p icall y   w o u n d   ar o u n d   th e  s tato r   teeth   w h ic h   d elib er ately   r es u lt s   t w o   s et s   o f   i n d ep en d en t  to r q u e  lead i n g   to   a  r elativ e  h i g h   o f   m o to r ’ s   to r q u e  d en s it y   an d     f l u x   li n k a g e s   th at  w er e  ab o u t  d o u b ly   t h an   t h e   co n v e n tio n a l  d esig n   g eo m etr y   [ 1 5 ,   1 6 ] .   T h e  in v esti g atio n   i s   th en   ex te n d ed   w it h   d esi g n   v ar iatio n s   o f   s lo tted   s tato r   s u ch   a s   Do u b le  Sta to r   A r c  P er m a n e n t  Ma g n e t  ( DSP M - A P ) ,   Do u b le  Stato r   Do u b le  P o le  ( DSP M - DP ) ,   Do u b le  Stato r   w it h   I n ter io r   Ma g n et  ( D SP M - I P ) ,   D o u b le  Stato r   w it h   C u p   R o to r   ( DSP M - C R )   a n d   DSP M - S R   f o r   o p ti m u m   to r q u e  p er f o r m a n ce   i.e .   co n s tan t   to r q u e  d en s it y   an d   d esira b le  ef f icien c y   [ 1 7 ] .   Ag ain ,   p ar asit ic  e f f ec ts   lik e   h i g h   co g g i n g   to r q u e  an d   h ig h   to r q u e  r ip p le  to g eth er   w it h   m a n u f ac t u r in g   co n s tr ain t s   lik e  co m p le x   i n   f ab r icatio n   l ea d in g   to   h ig h   co s t  w er e  n o t a v o id ab le .  I n s tead   o f   co g g i n g   to r q u e  eli m i n atio n ,   t h e  P M  m o to r   to p o lo g ies  as   i n   Fi g u r e  2   ar e  r ad ial  f l u x   o r ien ted .  I t  s h o u ld   b e   n o ted   th at   t h e  m ag n et s   ar e  s till   ca n   b e  m a g n e tized   i n   r ad ial  o r   p ar allel  d ir ec tio n .   F o r   th e  s a m e  s tato r   co n f i g u r atio n   a s   s h o w n   in   F ig u r e  3   [ 1 8 ] ,   its   r o to r   m ag n ets  ca n   b e  s u r f ac e  m o u n ted   o r   b u r ied   ( in ter io r   m o u n ted ) .   A lt h o u g h   t h e  I n te r io r   P er m an e n t  Ma g n et  ( I P M)   m o to r   is   s u p er io r   th a n   t h e  S u r f ac e  Mo u n ted   P er m a n en t   Ma g n et   ( SP M)   m o to r   d u e  to   L q   a n d   L d   ch ar ac ter is tic  f o r   f lu x - w ea k e n i n g   co n tr o l,  th e  SP M  m o to r   is   s till   a  co m p et iti v e  ca n d id ate   to   r ep lace   th e  I P M  m o to r   b ec au s e  o f   le s s   co m p le x it y   i n   f ab r icatio n   p r o ce s s .                                           Fig u r e   1 .   An   o v er v ie w   o f   P M  m o to r   to p o lo g ies                 ( a)   ( b )   ( c)   ( d )     Fig u r e  2 .   R ad ial  f l u x   o r ien tati o n   P M  m o to r s   [ 1 1 ] ,   ( a)   s lo tted   ( s in g le - s id ed ) ,   ( b )   s lo tles s   ( s in g le - s id ed ) ,   ( c)   d o u b le  r o to r ,   ( d )   d o u b le  s tato r   Pe r m a n e n t   M a g n e t   m o t o r   R a d i a l   Fl u x   o r i e n t a t i o n   S i n g l e - si d e d   D o u b l e - s i d e d   A x i a l   Fl u x   o r i e n t a t i o n   S i n g l e - s i d e d   D o u b l e - s i d e d   S l o t t e d   S l o t l e ss   D u a l   r o t o r   D u a l   st a t o r   S l o t t e d   S l o t l e ss      In t e r i o r   st a t o r   In t e r i o r   r o t o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I mp r o ve d   ma g n etic  b eh a vi o r   o f h emic yc le  P M mo to r   via   s ta to r   mo d ifica tio n   ( K w a n g   T.  C . )   3325         ( a)     ( b )     Fig u r e  3 .   T y p e  o f   p er m a n e n t  m ag n et  r o to r   to p o lo g ies   [ 1 8 ] ,   ( a)   s u r f ac e  m o u n ted ,   ( b )   in ter io r   m o u n ted       I n s tead   o f   co n v en t io n al  s lo tte d   r ad ial  f lu x   SP M  m o to r   d esig n s ,   th e  a x ial  f l u x   o r ien ted   m o to r s   w h ic h   g eo m etr y   is   a  p an ca k e   lo o k ed   alik e  is   a n   alter n ati v e.   Fo r   ax i al  f l u x   d esi g n s  w i th   s lo tted   s ta to r ,   th e  m o to r s   ar e  ad v an ta g eo u s   in   ter m   o f   s h o r ter   s tack   len g t h ,   ac h ie v ea b le  h ig h   to r q u e  d en s it y   an d   h ig h   ef f icie n c y   as   co m p ar ed   to   th e  s lo tted ,   r a d ial  f l u x   co n f ig u r atio n   [ 1 9 - 2 2 ] .   I n   ad d itio n ,   th e s e  m o to r   to p o lo g ies  o f f er   b etter   v en t ilatio n   a n d   h ea t  r e m o v al   [ 2 3 ] . Sim ilar   to   co n v en t io n a l  f l u x   to p o lo g ies,  AFP M  m o to r s   also   ca n   b e  co n s tr u ct ed   i n   s i n g le  s id e d   o r   d o u b le  s id e d ,   an d   w it h   o r   w i th o u t  s lo ts .   Fo r   s l o tted   ax ial  f lu x   co n f i g u r atio n ,   th e  s in g le - s id ed   s tr u ct u r e  r es u lts   s i m p le  g eo m etr y   a n d   ch ea p er   b u t  p o ten tiall y   h av i n g   poor   p er f o r m a n ce   i.e .   lo w   to r q u e  d en s i t y ,   lo w   ef f i cien c y ,   h i g h   co g g i n g   to r q u e   an d   u n b ala n ce d   m a g n e tic  f o r ce   as  co m p ar ed   to   th e   o t h er   ax ial  f l u x   to p o lo g ies  [ 2 4 ] .   W h ile  f o r   n o n - s lo tted   t y p e,   h i g h   p o w er - to - w ei g h t  r a tio ,   lo w   in d u ctan ce   leak ag e s ,   m in i m u m   co g g in g   t o r q u e  an d   lo w   v ib r atio n   ar e  p o s s ib l y   ac h iev ed   [ 2 5 ] .   B etter   to r q u e  p er f o r m a n ce   ca n   b e  ac h ie v ed   b y   h av i n g   d u a l - s id ed   co n f i g u r atio n   s u c h   as  o n e - s tato r   t w o - r o to r   ( T OR US)   an d   t wo - s tato r - o n e - r o to r   ( AFI R )   d e s ig n s .   I n   m an y   ca s es,  t h ese   to p o lo g ies  r esu l t   h ig h - to r q u e  d en s it y ,   b ala n ce d   m ag n etic  f o r ce   an d   h ig h   p o w er   d en s it y   in s tead   o f   s in g l e - s id ed   t y p e.   I n   [ 2 6 ] ,   th e  co m p ar is o n   o f   T OR US  an d   AFI R   m o to r   w it h   s lo tted   an d   n o n - s lo tted   co n f i g u r atio n s   w er e  i n v e s ti g ated .   T h e  s lo tted   T OR US  d esi g n   r esu lt ed   h ig h   to r q u e  d en s i t y   w it h   a  r elati v e  s m all  elec tr i ca l  lo ad in g .   W h ile   th e  A FI R   m o to r s ,   a  r elativ e   l o w   c u r r en t  d e n s it y   f o r   a  s i m ilar   a m o u n t  o f   elec tr ical  l o ad in g   i s   o b tain ed .   Fo r   n o n - s lo tted   co n f i g u r atio n ,   b o th   d esig n s   w o u ld   h a v e  m in i m u m   co g g in g   to r q u e  a n d   lo w   to r q u e  r ip p le  th an   s lo tted   t y p e  [ 2 7 ] .   Ho w e v er ,   co m p le x   d esi g n ,   s ev er e  to r q u e  p u ls a tio n   a n d   lo w   to r q u e   d en s it y   in   v ar io u s   on - lo ad   s it u atio n s   w er e  in h er it ed   co m p ar ed   to   th e   co n v e n tio n al  m o to r s   d esi g n   [ 2 5 ] .               ( a)   (b )   (c )           ( d )     Fig u r e  4.   Ax ial  f lu x   o r ien tat io n   P M  m o to r s   [ 2 4 ] ,   (a )  Sin g le - s id ed ,   ( b )   I n ter io r   s tato r   ( d o u b l e - s id ed ) ,                                                     ( c )   I n ter io r   r o to r   ( d o u b le - s id ed ) ,  d )   Slo tles s   v s   s lo tted   R o t o r   PM   R o t o r   PM   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t  J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   3 ,  J u n e  2 0 2 0 :   3 3 2 3   -   3332   3326   I n   th is   ar ticle,   f u r th er   i n v e s tig a tio n   o n   th e  d e v elo p ed   p r o to ty p e   in   [ 2 8 ,   2 9 ]   eq u ip p ed   w it h   as y m m etr ic  s tato r   d esig n   is   ca r r ied   o u t  to   en s u r e  s i g n if ica n t  r ed u ctio n   o f   o v er all  m o to r   w e ig h t   is   s u cc e s s f u ll y   ac h iev ed   w h i le  m ai n tai n in g   d esire d   to r q u e  p er f o r m a n ce .   As  t h e  i n itial   ap p r o ac h   w as  tak en   b y   b y   r e m o v i n g   p ar tial   s tato r   m a g n e tic  ir o n   p ath   w h ich   in h er en t l y   r e s u l ts   a  h e m ic y c le  s tato r   eq u ip p e d   w it h   a  s et  o f   a n   as y m m etr ic  d is p o s itio n   o f   p h a s e  co ils ,   a  litt le  m o d if icatio n   at  b o th   en d s   o f   th e  h e m ic y cle  s tato r   is   in tr o d u ce d .   T h e  in v e s ti g atio n   is   ca r r ied   o u t  us in g   2 D - Fi n ite  E le m e n t  An al y s i s   i n   w h ic h   n o n - li n ea r   s at u r atio n   co n d itio n   i s   in cl u d ed .       2.   ANALY SI S   O F   H E M I CYC L E   S T A T O R  DE SI G N   A   P M  m o to r   in   w h ic h   d es ig n   is   co n f i g u r ed   w i th   a  h e m ic y cl e  s tato r   is   b as icall y   d er iv ed   f r o m   a  s lo t   n u m b er /p o le  n u m b er   co m b i n atio n   o f   Ns  =2 p ± 2   [ 2 9 ] .   T h e   co n f ig u r atio n   r esu lt s   a  s y m m etr ic  d is p o s itio n   o f   co ils   f o r   ea c h   p h a s e  a n d   p r o v ed   b y   t h e  b ala n ce d   w i n d in g   m m f   v e cto r s   a m o n g   p h a s es.   T h u s ,   b y   r e m o v in g   p ar tial stato r   m ag n etic  ir o n   p ath ,   a  b alan ce d   s et  o f   th e  m m f   v ec to r s   is   s til l v i s ib le.   Ho w ev er ,   th is   s it u atio n   w i l l   n o t  b e  o cc u r r ed   f o r   P M  m o to r s   in   w h ich   N s   =2 p ± 1 .   T ab le  1   tab u lates   p ar a m etr ic  s p ec i f i ca tio n s   o v er   s l ig h t  ch an g e  o n   g eo m etr y   o f   h e m ic y cle  s tato r .   T h e  m o to r s   ar e   d esig n ed   to   r u n   at  a  r ated   s p ee d   o f   1 0 0   r p m   w h ile   th e  e x citatio n   c u r r en t  d ep en d s   o n   th e   b ac k - e m f   p r o f i les  i. e.   1 0 A   f o r   co n v e n tio n al  to p o lo g y   w h i le  3A   f o r   h e m ic y cle  s tato r   to p o lo g y .  Sil ico n   s teel  an d   Neo d y n i u m   I r o n   B o r o n   ( Nd FeB )   ar e   th e  s o f t  an d   h ar d   m a g n etic   m ater ials   u s ed   f o r   m o d eli n g   a n d   an al y s i s .   T ab le  2   co m p ar es  a  f e w   p o s s ib le  co m b i n atio n s   o f   P M  m o to r s   th a t   ca n   b e  co n v er ted   in to   h e m ic y cle  m o to r   co n f ig u r atio n .   I t  is   s h o w n   t h at  t h e  w in d i n g   f ac to r s   b et w ee n   th e  t w o   d esig n   to p o lo g ies   ar e  r e m ai n   u n c h a n g ed .   I t   s h o u ld   b e  n o te d   th at  t h e   r e m o v al  o f   p ar tial  s tato r   ir o n   m ag n etic  p ath s   i n   th e  ea r l y   s ta g e  r esu lt e d   p o o r  m o to r   p er f o r m a n ce .       T ab le  1 .   P ar am etr ic  s p ec i f icati o n   o v er   v ar io u s   s tato r   d esig n   P a ra m e ter   S p e c if ica ti o n s   M o d e l  c o n f ig u ra ti o n   De sig n   1   De sig n   1   (o p ti m ize d )   De sig n   2   De sig n   3   Ou ter stato r  ra d i u s (m m )   60   In n e r  sta to r   ra d iu s   (m m )   36   S p li t   ra ti o   0 . 6   T o o th   b o d y   w id th   (m m )   1 3 . 1   1 1 . 1   1 1 . 1   1 1 . 1   Co il   t u rn s  p e r  p h a se   104   136   104   136   A rc   len g th   ( m m )   1 8 8 . 5 2   1 8 8 . 5 2   1 8 8 . 5 2   ~ 2 0 4 . 2 3   L e n g th   c o v e re d   b e tw e e n     a rc   e n d s  (m m )   0   0   5 mm   in wa rd   5 mm   o u tw a rd   S tato r  b a c k   iro n   d e p t h   (m m )   6 . 7   S lo t  d e p t h   (m m )   13   S tac k   len g th   (m m )   20   M a g n e t  th ick n e ss   (m m )   5   A irg a p   th ick n e ss   (m m )   1   S lo t  o p e n in g   (m m )   1 . 1   T o o th   ti p   he ig h t   (m m )   3 . 3   O p e ra ti n g   m o d e   DC       T ab le  2 .   P o ten tial  s lo t n u m b er s   f o r   h e m ic y cle  co n f ig u r atio n   w h e n   2 p   =1 0   P o le n u m b e r      (2 p )   Co n v e n ti o n a l   He m ic y c le   S lo t  n u m b e r   W in d in g   f a c to r   S lo t  n u m b e r   W in d in g   f a c to r   10   6   0 . 5 0   3   0 . 5   9   0 . 9 4   -   -   12   0 . 9 6   6   0 . 9 6   1 5   0 . 8 6   -   -   18   0. 74   9   0 . 7 4       Fro m   th e  p r ev i u o s   i n v e s ti g ati o n   [ 2 9 ] ,   an   o p tim u m   w id t h   o f   s tato r   teeth   an d   s u itab le  n u m b er   o f   co il  tu r n s   p er   p h ase   w it h   r esp ec t  to   th e  s lo t  ar ea   p la y ed   i m p o r tan t  r o les  in   e n u r in g   o p ti m u m   elec tr o m ag n eti c   p er f o r m a n ce .   I n   t h is   s ta g e,   f u r th er   i n v e s ti g atio n   i s   ca r r ied   o u t  b y   i n tr o d u cin g   ad d itio n al   m o d i f icatio n   o n   th e  m a g n etic   ir o n   p ath   at  b o th   en d s   o f   s ta to r   ar c;  i)   in tr o d u cin g   ad d itio n al  s tato r   to o th   o f   5 m m   th ic k ,   w h ic h   s p ac e  tak e n   o v er   th e  ar ea   o f   b o th   en d   s lo ts   ( Des ig n   2 ) ,   ii)  i n tr o d u ci n g   ex ten d ed   ar c  le n g th   o f   5 m m   le n g th   ( ~2 0 4 . 2 3   m m   i n   to tal  in s tead   o f   1 8 8 . 5 2 )   b ey o n d   th e  1 8 0 °   an g le  o f   h e m ic y cle  s h ap e  ( Desig n   3 ) .   Fig u r e  5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I mp r o ve d   ma g n etic  b eh a vi o r   o f h emic yc le  P M mo to r   via   s ta to r   mo d ifica tio n   ( K w a n g   T.  C . )   3327   v is u alize s   t h ese  m o d if icatio n s .   T h e  m ai n   id ea   to   i m p o s e  t h is   ad d itio n al  m a g n etic  ir o n   p ath   i s   to   e n s u r e  all   m ag n etic  f l u x es  d v elo p e  a  cl o s ed   lo o p   cir cu it  alo n g   th e  s atato r   an d   r o to r   w h ich   in   p r i n cip le  ca n   e x h ib it  o p tim u m   m o to r   p er f o r m a n ce   v ia  ac ce p tab le  b ac k - e m f   an d   t o r q u e  w av e f o r m s .   Fo r   Desig n   2 ,   t h e  ad d itio n al  s tato r   to o th   w ith in   1 8 0 ○   ar c  m a y   li m it  th e  s lo t  ar e a  an d   n u m b er   o f   co il  tu r n s   w h ich   i n h er e n tl y   af f ec t  d esire d   elec tr ic  lo ad in g ,   W h il e,   Desig n   3   m a y   e x h ib it  s u ita b le  m a g n etic  f lu x   d is tr ib u tio n   a n d   b etter   o u tp u t  p er f o r m a n ce   f o r   a  s i m ilar   n u m b er   o f   co il  tu r n s .   Fi g u r e  6   co m p ar es  t h e  w in d i n g   ar r an g e m en t s   i m p le m en ted   b et w ee n   t h e  co n v e n tio n al  d a n   h e m ic y cle  d esi g n   to p o lo g ies.   F o r   ex ten d ed   w o r k s ,   th e  Desi g n   3   b ec o m e s   a  m ai n   s u b j ec t   a s  th e  i n f lu e n ce   o f   m o d if icatio n   o n   b o th   s tato r   ar c  en d s   is   in v est ig ated .               ( a)   ( b)   ( c)     Fig u r e  5 .   Geo m e tr y   la y o u t s ,   ( a)   Desig n   1   ( 1 8 0 °,  ar c   len g t h   1 8 8 . 5 2   m m ) ,   ( b )   Desig n   2   ( 1 8 0 °,  ar c  len g t h                            1 8 8 . 5 2 m m   ),   ( c)   Desig n   3   ( ˃  180 ○ ,   ar c  len g th   ~ 2 0 4 . 2 3 m m   )           ( a)   (b )     Fig u r e  6 .   W in d in g   la y o u ts , ( a)   c o n v en tio n al  ( 1 2 - s lo t) ,   ( b )   De s ig n   1 ,   2   an d   3   (6 - s lo t)       2 . 1 .   We ig ht  o f   pro po s e d   P M   m o t o r  des ig n    T h e  w eig h t o f   s ta n d ar d   m o to r   d esig n   is   f o r m u lated   as f o llo ws:     ss a s si so s L A d d W 4 4 2 2           (1 )     c s t a t b w c c N N L S r W 2 2         (2 )     m p a mi mo p m N L d d P W 4 4 2 2 2         (3 )     w h er e  W s , W c , W m   ar e  th e   w eig h t  o f   s tat o r ,   c o p p er   w in d in g   a n d   p er m an en t  m ag n et  r es p e cti v ely .   W h ile  d so ,   d si ,  A s   ,   L a   , r c   ,   S t bw   , N t   , N s   , N p   , P p   ,   d mo   ,   d mi   ,   a r e  th e  o u te r   s tat o r   d iam ete r ,   i n n e r   s t at o r   d iam eter ,   s lo t  a r ea ,   ax i a l   len g th ,   r a d iu s   o f   c o p p e r   c o il ,   to o th   b o d y   w id th ,   n u m b er   o f   tu r n s   o f   c o p p er   c o il ,   s l o t  n u m b e r ,   p o l e  n u m b er ,   p o le - p it ch ,   o u te r   r o to r   m ag n et,   an d   in n e r   r o t o r   m ag n et  r es p ec tiv ely .   Fo r   th e  m ass   d en s iti es,    p s s  ,  p c  ,  p m  ar e   th e  m ass   d en s ity   o f   s ilico n   s teel  [ 7 6 0 0   k g /m 3 ] ,   m ass   d en s it y   o f   co p p er   [ 8 9 6 0   k g /  m 3 ]   an d   m ass   d en s ity   o f   Nd Fe B   p e r m an en t  m ag n et  [ 7 4 0 0   k g /  m 3 ]   r esp ec t iv ely .   Fo r   th e  h em icy cle  m o to r ,   th e  w e ig h t  o f   s tat o r   b o d y ,   co p p e r   w in d in g   an d   p e r m an en t m ag n et  ar e  m ath em atica lly   d e r iv e d   as f o ll o w s :     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t  J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   3 ,  J u n e  2 0 2 0 :   3 3 2 3   -   3332   3328   ss a s si so sh L A d d W 4 4 3 6 0 1 8 0 2 2         (4 )     c s t a tbw c hc N N L S r W 2 2         ( 5 )     m p a mi mo p mh N L d d P W 4 4 2 2 2         ( 6 )     w h e r e  W sh ,   W ch ,   W mh   a r e   th e  t o ta l  w eig h t  o f   s tat o r ,   c o p p er   w in d in g s   an d   p er m an en t  m ag n et s  r es p e ctiv e ly . Fin ally ,   th e   f o r m u late d   w eig h ts   ar e   s u m m ed   u p   a s :     m c s T W W W W             ( 7 )     T ab le  3   co m p ar es  t h e  i n d iv id u al  w e ig h t  f r ac tio n s   o f   ea c h   m o to r   d esig n   in v o lv ed .   T h e  f r ac tio n s   o f   th ese  w ei g h ts   ar e  s tato r   b o d y ,   co p p er   w in d i n g   a n d   p er m an e n t  m ag n et.   I t  is   s h o w n   th at  th eo r etica ll y   th e  w e ig h t s   o f   s ta n d ar d   m o to r   d esig n   a n d   all   h e m ic y cle  d e s ig n s   a r e  1 . 3 6 8   k g   an d   0 . 6 8 k g   r esp ec ti v el y ,   a n d   r esu lt s   4 4 %  r ed u ctio n   s i g n i f ic an tl y .       T ab le  3 .   B r ea k d o w n   W eig h t i n   p r o p o s e  m o to r s   d esig n     M a teria ls   S tan d a rd   m o to r   De sig n   1   De sig n   2   De sig n   3   S tato r  b o d y   (k g )   1 . 0 3 2   0 . 5 1 8   0 . 5 1 9   0 . 5 5 6   Co p p e r  w in d in g s   (k g )   0 . 2 5 6   0 . 0 9 8   0 . 0 9 8   0 . 1 2 8   P e rm a n e n t  m a g n e t s   (k g )   0 . 0 8   0 . 0 8   0 . 0 8   0 . 0 8   T o tal  w e i g h t  (k g )   1 . 3 6 8   0 . 6 9 6   0 . 6 9 7   0 . 7 6 4       3.   RE SU L T S  A ND  AN AL Y SI S   3 .1 .    M o difica t i o n o n he m ic y cle  s t a t o r  ends   Fig u r e  7  co m p ar es   th e   f lu x - li n es  o f   al l  d esi g n s   at   n o - lo ad   c o n d itio n .   I t  ca n   b e  s ee n   t h at  t h e  f l u x es  in   Desig n   2   an d   3   ar e   h ig h l y   co n ce n tr ated   th an   i n   t h e  D esi g n   1 .   I n   o th er   w a y ,   th e  lit tle  m o d if i ca tio n   at  b o th   en d s   o f   t h e  h e m ic y cle   s tato r   r es u lts   n e w   r o u te   f o r   t h e  f l u x es   to   co m p lete  a s   clo s ed   m a g n etic  cir c u it.  T h is   p h en o m e n o n   w o u ld   h elp   th e   m o to r s   to   h av e   b etter   elec tr o m ag n etic   c h ar ac ter is tics   s u c h   as  f l ux - li n k a g e s   a n d   b ac k - e m f s .     T h e  b ac k - e m f ’ s   ch ar ac ter i s ti cs  o f   al l  d esi g n s   ar e  co m p ar ed   in   Fig u r e s   8 ( a ) - ( b ) .   Ob v io u s l y ,   t h e  Desi g n   1   h as  s h o w n   a  3 3 %  in cr ea m e n t  o f   b ac k - e m f   f r o m   3 V  to   4 V  to g eth er   w ith   en lar g e m en t  s h ap e   w h ic h   later   b ec o m e s   Des ig n   3 .   Ho w ev er ,   n o   s i g n i f ican t   c h an g e  o f   p h a s e  b ac k - e m f   ex i s ts   i n   De s i g n   2   as   th e  s lo t  ar ea   ad j ac en t  to   th e  5 m m   i n w ar d   to o th   is   s q u ee ze d   lead in g   to   a  h i g h l y   p o ten tial  o f   q u ic k   s at u r atio n   c o n d itio n .   T h e  h ar m o n ics  co n ten ts   i n   ea ch   b ac k - e m f   ca n   b e  co m p ar ed   in   Fi g u r e  8 ( b ) .     T h e  r is e  o f   h ig h er   m u ltip le  o r d er   h ar m o n ic   (3 rd ,   5 th ,  7 th   , etc. )   in d icate s   d en ted   p ea k s   in   all  b ac k - e m f s .   I n ter est in g l y   i n   Fig u r e  8 ( c) ,   th e  f lu x - li n k ag es  in   all  d esi g n   ar e  r elativ el y   s in u s o id al   w h ic h   o p p o s es  th e ir   r esp ec tiv e   b ac k - e m f ’ s   s h ap es.   T h e  p ea k   f l u x - li n k ag e   in   Des ig n   1   is   0 . 0 6   W b   an d   r o s e  u p   to   3 3 %  in   Desi g n   3 .   W h ile  De s i g n   2   r es u lts   n o   s i g n i f ica n t   ch a n g e  o f   f l u x   li n k ag e  d u e   to   s m a ller   s lo t   ar ea   an d   les s   n u m b er   o f   co p p er   tu r n s .     Fig u r e  9   co m p ar es   th e   s tati c  to r q u e  in   all  d esi g n s .   Ag ain ,   t h e  De s ig n   3   r e s u l ts   b e tter   to r q u e   p er f o r m a n ce   i n   ter m   o f   to r q u e  av er ag e   to r q u e  an d   to r q u e  r ip p le.   T h e  to r q u e  av er ag e   i n c r ea s es  ar o u n d   2 3 %,  f r o m   4 . 8   N m   i n   Desi g n   1   to   5 . 9   N m   a n d   th e   to r q u e  r ip p le  r ed u ce s   s ig n i f ica n t l y   ar o u n d   5 0 % .   Me an w h ile,   s ev er e  to r q u e  p er f o r m an ce   ex i s ts   in   Desi g n   2   w h er e  it s   r esp e ctiv e  to r q u e   av er a g e  a n d   to r q u e  r ip p le  co n tr as  to   th e  o n e  o b tain ed   b y   De s ig n   3 .   I t  s h o u ld   b e  n o ted   th a t  t h e  t o r q u e  is   ca lc u lat ed   i n   s tatic   c o n d itio n   i n   w h ic h   s ix - s tep   co m m u tatio n   f o r   1   elec tr ical  c y cle   is   i m p le m e n t ed   as  th eo r ec ticall y   ap p lied   in   co n v etio n al  P M  m o to r s .   I t  also   s h o u ld   b e  tak en   i n to   co n s id er atio n   t h at  an   in tell ig e n t  s w itc h i n g   s ch e m e   m u s t  b e  ca r e f u l l y   d esig n ed   to   en co u n ter   th e  u n c o n v e n tio n al  to r q u e  w a v e f o r m .   I n   ter m   o f   co g g i n g   to r q u e,   t h e  Desi g n   1   an d   its   o p ti m iz ed   m o d el  ( Desi g n   1   o p ti m iz ed )   r esu lt  m ax i m u m   p ea k   o f   0 . 9 6   N m   a s   s h o w n   i n   Fi g u r e  1 0 .   Ho w ev er ,   th e  p ea k   r ed u ce s   w h e n   De s ig n   2   an d   D e s ig n   3   ar e  in tr o d u ce d   w h er e  t h eir   i n d iv id u al  p er ce n tag e  o f   r ed u cti o n s   ar e  9 . 4 %  an d   3 4 %  r esp ec tiv el y .   An   o b v io u s   f i n d in g   is   o b t ain ed   in   De s ig n   3   w h er e  th er e  ar e  r ed u ctio n s   o f   m a x i m u m   p ea k   i n   alter n a te  c y cles  as  w el l  as  an   in cr ea s e  in   co g g in g   c y cle s .   T h is   p h e n o m e n o n   ex i s ts   d u e  t o   d u e  to   t h e  ad d itio n al   5 m m   th ic k   to o th   b o d y   at  b o th   en d s   o f   h e m ic y cle  s tato r   in   w h ich   h i g h   m a g n et ic  p er m e an ce   is   ac h iev ed .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I mp r o ve d   ma g n etic  b eh a vi o r   o f h emic yc le  P M mo to r   via   s ta to r   mo d ifica tio n   ( K w a n g   T.  C . )   3329         ( a)   ( b)   ( c)     Fig u r e  7 .  Flu x   co n to u r s   at  n o - l o ad   co n d itio n ,   ( a)   Desig n   1 ,   ( b )  Desig n   2 ,   ( c )  Desig n   3           ( a)   ( b)         ( c)     Fig u r e  8 .  B ack - e m f s   an d   f lu x - li n ka g e s ; a )   P h ase  b ac k - e m f s ,   b )   h ar m o n ics i n   p h a s e  b ac k - e m f s ,   c)   f l u x   lin k a g e             Fig u r e  9 .  S tatic  elec tr o m a g n et ic  to r q u e           Fig u r e  10 .   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 - 8708   I n t  J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   3 ,  J u n e  2 0 2 0 :   3 3 2 3   -   3332   3330   3 . 2 .    I nfluence   o f   t o o t h t hickn ess   a t   bo t h e nd s   o f   he m icy c le  s t a t o r     Fro m   t h e  p r ec ed in g   s ec t io n ,   th e  Desi g n   3   is   t h e  b est  m o d el   f o r   t h e  h e m ic y c le  s ta to r   d esig n .   T h e  q u esti o n   ar is es   a f ter   t h e  w h o le  d is c u s s io n   is   o n   t h e  s el ec tio n   o f   5 m m   th ic k n es s   w h ic h   r es u lt s   i n   e x te n d ed   s tato r   ar c  len g t h   o f   ~2 0 4 . 2 3   m m   i n s tead   o f   1 8 8 . 5 2   m m .   I n   t h is   s ec tio n ,   a  d etailed   a n al y s is   o f   t h e  i n f lu e n ce   o f   ad d itio n al  to o th   w it h   5 m m   t h ick n e s s  o n   b o th   s ta to r   en d s   i s   b r o k en   d o w n   to   it s   ef f ec t  o n   p h ase  b ac k - e m f ,   f l u x - li n k ag e,   s tatic  to r q u e  a n d   co g g i n g   to r q u e  r esp ec ti v el y .   Fig u r e  11 ( a)   co m p ar es  t h e  p h ase  b ac k - e m f   o v er   s p ec if ic  r a n g es  o f   e n d   to o th   t h ick n e s s .   T h er e  is   a  s lig h t   in c r ea s e  o f   p ea k   b ac k - e m f   w h en   4   m m   i s   i n cl u d ed ,   an d   th e  w a v e f o r m   r e m ai n s   u n ch an g ed   w h en   t h e  t h ic k n e s s   is   v ar ied   u p   to   6   m m .   A   s i m ilar   tr en d   is   d u p licated   b y   t h e  f l u x - l in k a g es  as  s h o w n   in   Fig u r e  1 1 ( b ) .   I n   ter m   o f   s t atic  to r q u e  as  s h o w n   in   Fi g u r e  1 1 ( c ) ,   th e  to r q u e  av er ag e  an d   t o r q u e  r ip p le  in   a ll  d esig n s   o v er   s p ec if ic  to o th   th ic k n e s   ar e  r elativ el y   co n s ta n t .   Ho w e v er ,   5   m m   th ic k n e s   w o u ld   b e  a  g o o d   ch o ice  as  it  co m p r o m is e s   b et w e en   ac h ie v ea b le  to r q u e  av er ag e  an d   a  s lig h t  lo w er   to r q u e  r ip p le.   I n   ter m   o f   co g g in g   to r q u e  as  s h o w n   i n   Fi g u r e  1 1 ( d ) ,   th ick er   to o th   r esu l ts   s m aller   co g g in g   to r q u e  an d   i n tr o d u ce   h i g h er   co g g in g   c y cle s .   T h is   w o u l d   b e  g o o d   f o r   to r q u e  p r o d u ctio n   as   i t  le s s e n   th e  p ar asit ic  ef f ec t  o n   th e  to r q u e  r ip p le   an d   v ib r atio n   as  w el l.   A ll  in f o r m a tio n   r elate d   to   th e  ab o v e  an al y s i s   is   tab u lated   in   T ab le  4 .             ( a)   ( b )             ( c )   ( d )       Fig u r e  11 .   E lectr o m a g n et ic  p er f o r m an ce   o v er   v ar iatio n   ad d it io n al  s tato r   to o th ,   ( a)   P h ase  b ac k - e m f ,   ( b )   Flu x - l i n k a g e,   ( c)   Static to r q u e   ( d )   C o g g i n g   to r q u e       T ab le   4 .  Ov er all  elec tr o m a g n e tic  c h ar ac ter is tic  i n   t h e  p r o p o s e d   m o to r   d esig n     De sig n   /  M o d if ica ti o n   Co n f ig u ra ti o n   P e a k   b a c k - e m f   (V )   F lu x - li n k a g e   (W b )   T o rq u e   Av e ra g e   (N m )   T o rq u e   rip p le (% )   Co g g in g   to rq u e   (Nm )   1   He m ic y c le    De sig n   1   3 . 0   0 . 0 6   4 . 8   6 0 . 0   0 . 9 6     sta to r  d e sig n   De sig n   1   (o p ti m ize d )   3 . 9   0 . 0 8   5 . 7   5 5 . 6   0 . 9 6       De sig n   2   3 . 0   0 . 0 6   3 . 9   9 9 . 8   0 . 8 7       De sig n   3   4 . 0   0 . 0 9   5 . 9   3 0 . 0   0 . 6 3   2   A d d it io n a l    0   3 . 9   0 . 0 8   5 . 7   5 5 . 6   0 . 9 6     sta to r  to o th   in   De sig n   3   4   4 . 0   0 . 0 9   5 . 8   3 2 . 8   0 . 8 4     (m m )   5   4 . 0   0 . 0 9   5 . 9   3 0 . 0   0 . 6 3       6   4 . 0   0 . 0 9   5 . 8   3 4 . 6   0 . 4 4   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       I mp r o ve d   ma g n etic  b eh a vi o r   o f h emic yc le  P M mo to r   via   s ta to r   mo d ifica tio n   ( K w a n g   T.  C . )   3331   4.   CO NCLU S I O N   It   ca n   b e  co n clu d ed   th at  a  PM  m o to r   eq u ip p ed   w it h   a  h e m ic y cle  s tat o r   th eo r etica ll y   ca n   o p er ate  as   a  r eg u lar   co n v e n tio n al  P M  m o to r .   I ts   m ai n   ad v a n ta g e  is   th e  r ed u ctio n   o f   to tal  w e ig h t  r e d u ctio n   as  d er i v ed   an al y ticall y .   T h e  an al y tical  m o d el  u s ed   to   r e p r e s en t  th e  o v e r all  w ei g h t  o f   h e m ic y c le  m o to r   is   th en   co m p ar ed   an d   v er i f ied   w it h   w it h   a  co n v e n tio n al  P M  m o to r   d esig n .  I t  is   also   f o u n d   t h at  a   litt le  m o d i f i ca tio n   o n   m ag n etic   ir o n   p ath   o n   b o t h   en d s   o f   h e m ic y cle  s ta to r   r esu lt s   a n   o p tim u m   p er f o r m a n ce   o f   h e m ic y le   P M  m o to r .   I t  is   b eliev ed   th at  th e  o p ti m u m   p er f o r m an ce   is   o b tain ed   w h e n   th e  m a g n etic   p er m ea n ce   in   a  clo s ed   m a g n et ic   cir cu it is   i m p r o v ed .       ACK NO WL E D G E M E NT S   T h e  au th o r s   w o u ld   l ik e   to   t h an k   Un i v er s it i   T ek n i k al  M ala y s ia   Me la k a  ( UT eM )   f o r   p r o v id in g   th e  r esear c h   f u n d   o f   UT eM   Z a m ala h   Sch e m e .       RE F E R E NC E S   [1 ]   Em a d i,   A . ,   " En e rg y   Eff i c ien t  El e c tri c   M o to rs" .   3 rd   e d .   2 0 0 5 ,   Ne w   Yo rk :  M a rc e l  De k k e r.   [2 ]   M a n o j  e t  a l,   “ F EA  o f   a   Hi g h   Eff icie n c y   Bru sh les s  DC   M o to r  De sig n , ”   In ter n a ti o n a l  J o u r n a l  o f  A p p li e d   En g i n e e rin g   Res e a r ch ,  v o l.   1 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 1 4 1 7 - 1 1 4 2 3 ,   2 0 1 7 .   [3 ]   S h iv ra j   a n d   A rc h a n a ,   “ M a th e m a t ica l  M o d e ll in g   a n d   S im u latio n   o f   T h re e   P h a se   BL DC  M o to r  Us i n g   M ATLA B , ”   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  A d v a n c e   in   E n g i n e e rin g   &   T e c h n o lo g y ,   2 0 1 4 ;  1 4 2 6   –   1 4 3 3 .   [4 ]   S h ir ish   a n d   Ja in ,   “ M o d e ll in g   a n d   S im u latio n   o f   T h re e   P h a s e   BL DC  M o to r  f o r  El e c tri c   Bra k in g   Us in g   M AT LAB/S IM UL INK , ”   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  El e c trica l,   El e c tro n ics   A n d   Da ta   Co mm u n ica ti o n ,   v o l.   5 ,   n o .   7 ,   p p .   48 - 53 ,   2 0 1 7 .   [5 ]   Ya n g   M .   e t  a l,   “ A   Co st - E ff e c ti v e   M e th o d   o f   El e c tri c   Bra k e   w it h   E n e rg y   R e g e n e ra ti o n   f o r  El e c tri c   V e h icle , ”   IEE E   T ra n sa c ti o n   o n   In d u stri a l  E lec tro n ics ,  v o l.   5 6 ,   n o .   6 ,   p p .   2 2 0 3 - 2 2 1 2 ,   2 0 0 9 .   [6 ]   T a leb i  e t.   a l. ,   “ A n   I m p ro v e d   M e th o d   to   Co n tro l  th e   S p e e d   o f   P M - BL DC  M o t o rs , ”  6 th   I n te rn a ti o n a l  P o we r  El e c tro n ics   Dr ive   S y ste ms   a n d   T e c h n o l o g ies   Co n fer e n c e ,  IEE E  P u b li sh e r ,   3 - 4   F e b r u a ry   2 0 1 5 .   [7 ]   S e o ,   J.  M .   e t  a l,   “ De sig n   o f   A x i a l  F lu x   P e rm a n e n t  M a g n e t  Bru sh le ss   DC  M o to r  f o r  Ro b o t  Jo in t  M o d u le,”   T h e   2 0 1 0   In ter n a t io n a l  Po we r E lec tro n ics   Co n fer e n c e ,   p p .   1 3 3 6 - 1 3 4 0 ,   2 0 1 0 .   [8 ]   Zh o u   L . ,   Ba i  S . ,   a n d   Ha n se n   M .   R. ,   “ De sig n   Op ti m iza ti o n   o n   T h e   Driv e   T r a in   o f   a   L i g h t - w e i g h t  Ro b o ti c   A r m , ”   M e c h a tro n ic s,  v o l.   21 ,   issu e   3 ,   p p .   5 6 0 – 5 6 9 ,  2 0 1 1 .     [9 ]   Am it   N.  P .   e t  a l,   “ In f lu e n c e   o f   Diff e r e n c e   Ty p e   o f   S tato r  S lo ts  o n   T o rq u e   P ro f il e   o f   S u rf a c e   M o u n t e d   P m   M o to rs , ”   In ter n a t io n a l  J o u rn a l  o f  C o mp u ter   Ap p l ica ti o n s i n   E n g i n e e rin g   S c i e n c e s ,   v o l.   5 ,   n o .   2 ,   p p .   4 0 - 42 ,   2 0 1 4 .   [1 0 ]   A ro ra   A .   S .   a n d   G u r m e e t  S . ,   “ R e v ie w   o f   D e sig n   a n d   P e rf o rm a n c e   o f  P e rm a n e n t  M a g n e t  S y n c h ro n o u s  M o t o r, ”   Pro c e e d in g   o f  T h e   IR ES   6 th   I n ter n a ti o n a l  C o n fer e n c e ,   M e l b o u rn e ,   A u stra li a ,   p p .   1 0 7   –   1 1 5 ,   2 0 1 5 .    [1 1 ]   Ilk a   R.   e t.   a l. ,   “ D e sig n   o f   S lo tl e ss   B L DC  M o to r  f o r  El i m in a ti o n   Co g g in g   T o rq u e , ”   J o u rn a l  o f  W o rld ’s  El e c trica l   En g i n e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y ,  v o l.   3 ,   n o .   2 ,   p p .   6 7 - 73 ,   2 0 1 4 .    [1 2 ]   Ro n g h a i  Q.   a n d   T h o m a s  A .   L . ,   “ Du a l - Ro to r ,   Ra d ial - F lu x ,   T o ro id a ll y   W o u n d ,   P e rm a n e n t  M a g n e t  M a c h in e s,”   IEE E   T ra n sa c ti o n s  o n   In d u stry   A p p li c a ti o n ,   v o l.   3 9 ,   n o .   6 ,   p p .   1 6 6 5 - 1 6 7 3 ,  2 0 0 3 .   [1 3 ]   S o n g   S .   e t.   a l. ,   “ De sig n   a n d   S im u latio n   o f   Du a l  Ro t o r  P e rm a n e n t  M a g n e t  Bru sh les s  DC   M o to r , ”   17 th   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   El e c trica l  M a c h in e s a n d   S y ste ms ,  IEE E  P u b li sh e r ,   p p .   1 5 9 1 - 1 5 9 5 . ,   2 0 1 4 .    [1 4 ]   P ise k   P .   e t.   a l. ,   “ P e rf o r m a n c e   C o m p a riso n   o f   Do u b le  a n d   S i n g le  Ro to r  P e rm a n e n t  M a g n e t  M a c h in e s,”   Prze g la d   El e k tro tec h n iez n y ,   v o l .   8 7 ,   n o   3 ,   p p .   1 3 3 - 136 ,   2 0 1 1 .   [1 5 ]   S w iv e d i  A .   a n d   S riv a sta v a   R.   K.,   “ A n a l y sis  o f   Du a l  S tato r  P M   Br u sh les s  DC  M o t o r, ”   IOS R  J o u rn a l  o f  El e c trica l   a n d   El e c tro n ics   En g in e e rin g ,   v o l .   1 ,   n o .   2 ,   p p .   5 1 - 56 ,  2 0 1 2 .    [1 6 ]   F ird a u s  R.   N.  e t.   a l. ,   “ M o d e ll in g   o f   to rq u e   a n d   sp e e d   c h a ra c terist ics   o f  d o u b le  sta to r  slo tt e d   ro t o r   b ru sh les s  DC  m o to r, ”   IET   El e c tric P o we r A p p l i c a ti o n s ,  v o l.   1 2 ,   n o .   1 ,   p p .   1 0 6 - 1 1 3 ,   2 0 1 8 .   [1 7 ]   F ird a u s  R.   N.  e t.   a l . ,   “ T o rq u e   C o n sta n t  De n sity   in   Dif f e r e n t  Ty p e   o f   Do u b le  S tato r   P e rm a n e n t  M a g n e t  Bru sh les s   DC   M o t o r, ”   Pro g re ss   in   El e c tro m a g n e t ic R e se a rc h   M ,  v o l.   6 6 ,   p p .   1 2 7 - 1 4 2 ,   2 0 1 8 .   [1 8 ]   J.  R.   He n d e rsh o t  &   T .   J.  M il ler,  “ De sig n   o f  Bru sh les s P e rm a n e n t  M a g n e t  M a c h in e s”   in   M o to r  De sig n   Bo o k s,  USA :   F lo ri d a ,   2 0 1 0 .   [1 9 ]   Ca v a g n in o   A .   e t  a l,   “ A  c o m p a ri so n   b e tw e e n   th e   A x ial   F lu x   a n d   th e   Ra d ial  F lu x   S tru c tu re s  f o r  P M   s y n c h ro n o u s   M o to rs ,”   IEE E  T ra n s a c ti o n s o n   I n d u stry   A p p li c a ti o n s ,   v o l.   3 8 ,   n o .   6 ,   p p .   1 5 1 7 - 1 5 2 4 ,  2 0 0 2 .   [2 0 ]     S e o ,   J.  M .   e t  a l,   “ De sig n   o f   A x i a l  F lu x   P e rm a n e n t  M a g n e t  Bru sh le ss   DC  M o to r  f o r  Ro b o t  Jo in t  M o d u le,”   T h e   2 0 1 0   In ter n a t io n a l  Po we r E lec tro n ics   Co n fer e n c e ,  S a p p o r o ,   p p .   1 3 3 6 - 1 3 4 0 ,  2 0 1 0 .   [2 1 ]   G u o   B.   a n d   Hu a n g   Y.,   “ A   fa st - a n a ly ti c   m o d e l  o f   a x ial  f lu x   p e r m a n e n t  m a g n e t  m a c h in e s  w it h   sta ti c /d y n a m ic  a x is  ec c e n tri c it y , ”   J o u rn a l  M a g n e ti c ,   v o l.   2 1 ,   p p .   5 5 4 - 5 6 0 ,   2 0 1 6 .    [2 2 ]   Bo u a z iz  O.,   e t.   a l. ,   “ P e rf o rm a n c e   a n a ly sis  o f   ra d ial  a n d   a x ial  f lu x   P M S M   b a se d   o n   3 D  F EM   m o d e ll in g , ”   T u rk is h   J o u rn a l  o f  El e c trica l  En g in e e rin g   a n d   Co m p u ter   S c ien c e s ,   v o l.   2 6 ,   n o .   3 ,   p p .   1 5 8 7 - 1 5 9 8 ,  2 0 1 8 .     [2 3 ]   M a h m o u d i  A . ,   Ra h im   N.  A . ,   a n d   He w   W .   P . ,   “ A n   a n a ly ti c a l  c o m p lem e n tar y   F E A   to o l  f o r  o p ti m izin g   o f   a x ial - f lu x   p e rm a n e n t  m a g n e t  m a c h in e s,”   I n ter n a ti o n a l  J o u r n a l  o f  Ap p l ied   El e c tro ma g n e ti c s  M a c h in e s,   v o l.   37 ,   n o .   1 ,   p p .   1 9 - 34 ,   2 0 1 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t  J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   3 ,  J u n e  2 0 2 0 :   3 3 2 3   -   3332   3332   [2 4 ]   Ay d in   M .   e t.   a l. ,   “ A x ial  F lu x   P e rm a n e n t  M a g n e t  Disc   M a c h i n e s:  A   re v ie w , ”   W isc o n sin   P o w e r  El e c tro n ics   Re se a rc h   Ce n tre ,   S e p tem b e r  2 0 0 4 .   [2 5 ]   Ja c e k   F .   G . ,   W a n g   R.   a n d   M a a rten   J.  K.,   “ A x ial  F lu x   P e rm a n e n t  M a g n e t  Bru s h les s  M a c h in e s , ”   2 nd   Ed it i o n .   S p rin g e r ,   2 0 0 8 .   [2 6 ]   M a h m o u d i  A . ,   P i n g   H.W .   a n d   Ra h im   N. A . ,   “ A   c o m p a riso n   b e tw e e n   th e   T ORU S   a n d   A F IR  a x ial - f lu x   P M   m a c h in e   u sin g   f in it e   e lem e n t  a n a l y si s,”   Pr o c e e d in g   IEE E   In ter n a ti o n a l  El e c trica l  M a c h i n e s  a n d   Dr ive s  Co n f e re n c e - IEM DC  2 0 1 1 ,   p p .   2 4 2 - 2 4 7 ,  2 0 1 1 .    [2 7 ]     M a h m o u d i  A . ,   Ra h im   N.   A .   a n d   He w  W .   P . ,   “ T ORU S   a n d   A F IR  a x ial - f lu x   p e r m a n e n t - m a g n e t  m a c h in e s:  A  c o m p a riso n   v ia  f in it e   e le m e n t  a n a ly sis,”   In ter n a ti o n a l  Rev iew  o n   M o d e ll in g   a n d   S im u la t io n s ,  v o l.   4 ,   n o .   2 ,   p p .   6 2 4 - 631 ,   2 0 1 1 .    [2 8 ]   M.   L u q m a n ,   Kw a n g   T .   C.   a n d   A u z a n i  J.,   “ De sig n   a n d   A n a ly sis  o f  P M   m o to r   w it h   S e m i - c ircle   S tato r  De sig n   u si n g   2D - F in i te  El e m e n t  A n a l y sis,”   In d o n e si a n   J o u rn a l  o f  El e c trica l  E n g i n e e rin g   a n d   C o mp u ter   S c ien c e ,   v o l.   1 3 ,   n o .   1 ,  p p .   4 2 7 - 4 3 6 ,   2 0 1 9 .   [2 9 ]   Kw a n g   T .   C. ,   L u q m a n   M .   a n d   A u z a n i  Jid in ,   “ T o rq u e   im p ro v e m e n t  o f   P M   m o to r  w it h   se m i - c y c le  sta to r  d e sig n   u sin g   2 D - f in it e   e lem e n t  a n a l y sis ,”   In ter n a ti o n a l   J o u r n a l   o f  El e c trica l  a n d   C o mp u ter   En g n e e rin g ,   v o l.   9 ,   n o .   6 ,   p p .   5 0 6 0 - 5 0 6 7 ,   2 0 1 9 .         B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Ta n   C h e n g   K w a n g   w a s  b o rn   in   Ke lan tan ,   M a lay sia   in   1 9 9 4   a n d   r e c e iv e d   th e   B.   En g   d e g re e   in   El e c tri c a l  f ro m   Un iv e rsiti   Tek n ik a l  M a la y sia   M e lak a   M a la y sia   ( UT e M ),   M e lak a ,   M a la y isa   in   2 0 1 8 .   He   is  c u rre n t ly   p u rsu in g   h is  M a ste r  o f   S c ien c e   a t  Un iv e r siti   T e k n ik a l  M a la y sia   M e la k a ,   M a la y sia .         M o h d   L u q m a n   M o h d   J a m il   r e c e iv e d   B. En g .   d e g re e   f ro m   th e   Un iv e rsiti   T e k n o lo g i  M A R A ,   S h a h   A la m ,   M a la y sia ,   in   2 0 0 0 ,    M . S c .   d e g re e   f ro m   Un iv e rist y   o f   Ne w c a stle   u p o n   T y n e ,   U.K.,   in   2 0 0 3 ,   a n d   P h . D.  d e g re e   f ro m   T h e   Un iv e rsit y   o f   S h e f f i e ld ,   S h e f f ield ,   U.K.,   in   2 0 1 1 ,   a ll   in   e lec tri c a l  e n g in e e rin g .   He   is  c u rre n tl y   a n   a c a d e m i c ian   in   F a c u lt y   o f   El e c tri c a l  En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   Tek n ik a l  M a la y sia   M e l a k a ,   M e la k a ,   M a la y sia .   H e   is  a lso   a n   a c ti v e   re se a rc h e r  in   P o w e r  El e c tro n ics   a n d   Driv e s   Re se a rc h   G ro u p   ( P E DG )  th a t  e sta b li sh e d   u n d e r  t h e   sa m e   f a c u lt y .     His  r e se a rc h   in tere sts  in c lu d e   th e   d e sig n ,   c o n tr o l   a n d   a n a ly sis  o f   p e r m a n e n t - m a g n e t  m a c h in e s.             Au z a n i  J id in   re c e iv e d   h is  B.   E n g ,   M .   E n g .   A n d   P h . D ,   i n   P o w e r  El e c tro n ics   a n d   Driv e s  f ro m   Un iv e rsiti   T e k n o lo g i  M a lay sia   ( UT M ),   Jo h o r ,   M a lay sia   in   2 0 0 2 ,   2 0 0 4   a n d   2 0 1 1   re sp e c ti v e ly .   He   is  a n   a c a d e m icia n   in   De p a rt m e n t  o f   P o w e r  El e c tro n ics   a n d   Driv e s,  F a c u lt y   o f   El e c tri c a l   En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n ik a l  M a lay sia   M e lak a   M a la y si a .   His  re se a rc h   in tere st  in c lu d es   th e   f ield   o f   p o w e r  e lec tro n ics ,   m o to r  d riv e s  s y ste m s,  f i e ld   p ro g ra m b le  g a te  a rra y s  a n d   d ig it a l  sig n a l  p ro c e ss in g   a p p l ica ti o n s.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.