I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv e  S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  16 ,   No .   2 ,  J u n e   20 25 ,   p p .   1124 ~ 1 1 3 6   I SS N:  2088 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 16 .i 2 . p p 1 1 2 4 - 1 1 3 6           1124     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   O ptimi zed d esig n and  develo pmen t  of a v ehicle - mo u nted  v ertic a l axis  wind  t urbin e f o r   defe n se   cut - o ff  loca tion s a nd it s  performa nce ana l y sis       M .   P riy a dh a rsin i,  S un il K u m a r  G up t a ,   M a no j   G up t a   D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s  En g i n e e r i n g ,   P o o r n i m a   U n i v e r s i t y ,   Ja i p u r ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   2 8 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Feb   1 5 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Ma r   1 ,   2 0 2 5       Th is  p a p e r  p re se n ts  a   v e h icle - m o u n ted   v e rti c a l - a x is   win d   tu r b in e   (VA WT )  d e sig n e d   to   g e n e ra te  p o we r  in   m o ti o n   a n d   a t  c u t - o ff  l o c a ti o n s.   P a rti c u larly ,   i ts  a p p li c a ti o n   to   m il it a r y   v e h icle s  is  e x p lo re d   to   p r o v id e   u n in terru p te d   e lec tri c a l   p o we r  f o r   ra d io   c o m m u n ica ti o n   e q u i p m e n t  a n d   li g h ti n g   n e e d s  i n   re m o te  a re a s.  Th e   d e sig n   u se s  a   h e li c a l  win d   tu rb in e   f o r  its   c o m p a c tn e ss ,   li g h tw e ig h t,   a n d   su it a b il it y   f o r  v e h icle   m o u n ti n g   with o u t  h e a v y   s u p p o rt  str u c tu r e s.  Th e se   tu rb i n e s  h a v e   lo w   sta rti n g   win d   sp e e d s,   m in ima l  v ib ra ti o n ,   p o rtab il i ty ,   a ffo rd a b il i ty ,   a n d   lo w   m a in ten a n c e   re q u irem e n ts.  Util izin g   fi b e rg la ss   b lad e s,  th e   tu rb in e   u n it   m e a su re s  1 0 3   m m   in   h e ig h t  a n d   2 7 . 5   m m   in   d iam e ter,   a c h iev in g   o p ti m a l  rp m   a n d   to r q u e   fo r  g iv e n   wi n d   sp e e d s.   Op e ra ti n g   with in   t h e   win d   sp e e d   ra n g e   o f   1 0   k m /h   to   4 0   k m /h ,   t h e   VA WT   p r o d u c e s  a n   o u tp u t   v o lt a g e   ra n g i n g   fr o m   5   V  to   5 5   V,  with   a   m a x imu m   win d   t u rb i n e   p o we r  o u tp u t   o f  1 1 2 0   w a tt s  a t  a   wi n d   sp e e d   o f   1 2   m /s.  Th e   fi n a l  g e n e ra to r   o u t p u t   p o we r  o b tai n e d   wit h   th e   a b o v e   wi n d   tu rb in e   o u t p u t   o f  1 1 2 0   w a tt s  is  3 5 2   w a tt s.  A   p ro t o ty p e   u n it   h a s  b e e n   tes ted   a n d   m o u n te d   o n   a n   a ll - terra i n   v e h icle   fo r  e v a lu a ti o n .   T h e   p a p e r  p r o v i d e s   d e tailed   d e sig n   ste p s,   c a lcu latio n s,   a n d   in sig h ts  fo r  o p ti m izi n g   p e rfo rm a n c e   a n d   fa c il it a ti n g   l a rg e - sc a le   imp lem e n tatio n   in   th e   f u tu re .   K ey w o r d s :   Ax ial  f lu x   p e r m an en t  m ag n et   C u t - o f f   lo ca tio n s   Ma g n etic  lev itatio n   R en ewa b le  en er g y     Swep t a r ea   T ip   s p ee d   r atio   Ver tical  ax is   win d   tu r b in e   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Su n il Ku m ar   Gu p ta   Dep ar tm en t   o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics E n g in ee r i n g ,   Po o r n im a  Un iv er s ity   J aip u r ,  I n d ia   E m ail:  s u n il.g u p ta@ p o o r n im a . ed u . in       1.   I NT RO D UCT I O N   T h e  d ep letio n   o f   co n v en tio n a l  en er g y   s o u r ce s   a n d   t h e  ev e r - in cr ea s in g   d em an d   f o r   e n er g y   d u e  to   in d u s tr ializatio n   h av e  s p u r r e d   s ig n if ican t  r esear ch   o n   r e n ewa b le  en er g y   s o u r ce s ,   h a r n ess in g   p r im ar y   an d   en v ir o n m en tally   f r ien d ly   n atu r al  s o u r ce s   s u ch   as  s o lar   p o wer   an d   win d   en er g y .   Am o n g   t h ese,   win d   en er g y   s tan d s   o u t a s   o n e  o f   th e  f astes t - g r o win g   s o u r ce s   f o r   elec tr icity   g en er atio n .   W in d   tu r b in es p l ay   a  cr u cial  r o le  in   th is   p r o ce s s ,   co n v er tin g   th e  m ec h an ical  en er g y   in h er en t in   w in d   in to   elec tr ical  en e r gy.   T h e  f u n d a m en tal  co n ce p t  o f   win d   en er g y   g e n er atio n   in v o l v es  u tili zin g   th e  k in etic  en er g y   o f   win d   to   p r o p el   a  win d   t u r b in e,   th e r eb y   tr an s f o r m in g   th e   win d ' s   k i n etic  en er g y   in to   r o tatio n al   k in etic  en er g y .   T h is   r o tatio n al  en e r g y   is   th en   c o n v er ted   in to   elec tr ica l  en er g y   th r o u g h   th e  u s e  o f   g en er at o r s ,   wi th   th e  o u tp u t   p o wer   s u p p lied   to   elec tr ical  e q u ip m e n t.  Ax ial  f lu x   g en e r ato r s ,   o p er atin g   as  p e r m an e n t  m ag n et  alt er n ato r s ,   a r e  in te g r al   co m p o n en ts   in   t h is   s etu p .   T h ese  g en er ato r s   f ea tu r e   an   air   g ap   s u r f ac e  p er p e n d icu l ar   t o   th e  r o tatin g   ax is ,   g en er atin g   m ag n etic  f l u x es  p a r allel  to   th e   ax is .   Ax ial  f lu x   p e r m an en t   m ag n et   ( AFPM)   m ac h in es  with   co r eless   to p o lo g y   o f f er   d is tin ct  ad v a n tag es  o v er   co n v en tio n al  p er m an en t  m ag n et  m ac h in es,  d eli v er in g   h ig h   p o wer ,   to r q u e - to - weig h t r ati o s ,   an d   g eo m etr ically   h ig h er   asp ec t r ati o s   [ 1 ] - [ 1 1 ] .   I n   s ce n ar io s   s u ch   as c u t - o f f   lo ca tio n s ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op timiz ed   d esig n   a n d   d ev elo p men t o f a   ve h icle - mo u n ted   ve r tica l a xis w in d   tu r b in e  fo r   …   ( M.  P r iya d h a r s in i )   1125   wh er e  a   co n s tan t  p o wer   s o u r c e  is   ess en tial f o r   o p e r atin g   co m m u n icatio n   eq u i p m en t,   r elia n ce   s o lely   o n   s to r ag e   b atter ies  b ec o m es  in ad eq u ate.   T h e  d em an d   ca lls   f o r   en e r g y   g en er atio n   s etu p s   th at  ar e  p o r tab le,   lig h tweig h t,   an d   in d ep e n d en t  o f   f u el  r e q u ir em en ts   f o r   lo n g - d is tan ce   an d   h ig h - altitu d e  o p e r atio n s .   R en ewa b le  en er g y   s o u r ce s   s u ch   as  s o lar ,   p o r tab le  h y d r o p o wer ,   an d   win d   p o wer   g e n er ato r s   em e r g e   as  s u itab le  s o lu tio n s   f o r   s u ch   en v ir o n m en ts .   T h is   p ap er   p r esen ts   a  win d   tu r b in e  m o d el  t h at   is   im p lem en te d   o n   a  m o v in g   v eh icle  a n d   n o t in   a  f ix ed   lo ca tio n ,   wh ic h   is   u n iq u e   in   its   d esig n .   T h e  p ap er   u s es  a  f i b er g lass   m ater ial  f o r   th e   b lad e   d esig n   to   r ed u ce   th e   weig h t  o f   t h e  s y s tem .   T h e   ef f i cien cy   o f   th e  win d   tu r b in e  is   i m p r o v e d   b y   o p tim izin g   t h e  an g le  o f   attac k ,   s wep t   ar ea   with   an   an g le  o f   ( 1 3 5 - 1 8 0 )   d eg r ee s ,   with   a  m i n im u m   o f   two   b lad es ,   wh ile  o th er   d esig n s   u s e  4   b lad es.  T h e  d r ag   f o r ce   r ed u ctio n ,   alo n g   with   s o f t  b r ak in g ,   wh ic h   is   u n iq u e  f o r   s m all - s ca le  win d   tu r b in e  u n its ,   is   p r ac tically   im p lem en ted   in   th e  p r o to ty p e  m o d el ,   wh ile  o th er   wo r k   p r ese n ts   o n ly   s im u latio n   r esu lts   [ 1 2 ] .   T h e  win d   tu r b in e  u s es  n o   b all  b ea r in g s   b u t  m ag n etic  lev itatio n   to   r ed u ce   th e   f r ictio n al  lo s s ,   s elf - s tar tin g   to r q u e ,   an d   wea r   an d   tear   o f   th e  win d   tu r b in e.   T h e   d esig n   p r esen ted   is   a  f u n ctio n al   m o d el  o f   a   v er tical - ax is   win d   t u r b in e   s p ec if ically   tailo r ed   f o r   m o u n tin g   o n   v e h icle  r o o f to p s .   T h e  en v is io n ed   tu r b in e  is   ch ar ac ter ized   b y   its   lig h tweig h t  co n s tr u ctio n ,   co m p a ct  s ize,   ea s e  o f   in s tallatio n ,   an d   lo w - co s t  s ca lab ilit y   f o r   lar g e - s ca le  p r o d u ctio n .   T h e  p ap er   in itially   p r esen ts   th e  d esig n   m eth o d o l o g y   i n   s tep s ,   o p tim i za tio n   o f   v ar io u s   d esig n   p ar a m eter s ,   an aly s is   o f   p er f o r m an ce   with   th e  p r o t o ty p e  m o d el ,   a n d   its   im p lem en t ati o n   in   th e   f ield   o f   o p e r atio n .       2.   DE S I G N  AND  D E VE L O P M E NT   T h e  p r o to ty p e  d ev elo p e d   e m p lo y s   an   AFPM  d esig n   with   an   ir o n less   r o to r ,   o f f er in g   a   h ig h   p o wer - to - to r q u e  r atio ,   to r q u e - to - weig h t  r atio ,   m ec h an ical  s tr en g th ,   an d   p o wer   d en s ity   with o u t  in cr ea s in g   th e  g e n er ato r ' s   s ize.   Su ch   attr ib u tes  r en d e r   it   s u itab le  f o r   d ep l o y m en t   in   v a r io u s   m o v in g   v e h icles,  in clu d in g   s h ip s ,   f o r   win d   p o wer   g en er atio n .   Op er atio n a lly ,   win d   tu r b in es  f u n ctio n   as  th e  win d   m o v es,  with   th e  d y n am ic  en er g y   o f   th e   win d   ca u s in g   th e  t u r b in e  b lad e s   to   r o tate  th e  r o t o r   s h af t,  th e r eb y   g e n er atin g   elec tr icity .   I n   th e  ca s e  o f   v er tical - ax is   win d   tu r b in es,  th e   g en e r ato r   is   co n n ec te d   to   a  g ea r b o x   to   in cr ea s e  th e  s p ee d .   Ma g n etic  lev itatio n   is   a  m eth o d   in   wh ich   an   o b ject  is   co n n ec t ed   with o u t  an y   m ec h an ical  s u p p o r t  o th e r   th an   m a g n etic  f o r ce .   T h e  m ag n etic  f o r ce   f r o m   th e   p e r m an e n t  m ag n et  is   u s ed   t o   b ala n ce   t h e  g r a v itatio n   f o r ce   an d   to   lift  th e  o b ject  as  s h o wn   in   Fig u r e  1 .   T h is   id ea   is   ap p lied   in   a  win d   tu r b in e  to   r ed u ce   f r ictio n   lo s s es  d u r in g   elec tr icity   g en er at io n .   I n   a  v e r tical - ax is   win d   tu r b i n e  ( VA W T ) ,   th e  b lad es  ar e   co n n ec ted   to   th e   r o to r   u s in g   p er m an en t m ag n ets  ( PM) ,   wh i ch   g en er ate  a   m ag n etic  f o r ce   t o   lift  th e  s h ar p   b lad es.  T h is   r e d u ce s   th e  wea r   an d   tear   b etwe en   th e  b lad e  an d   th e  b all  b ea r in g   as  well  as  m in i m izes   th e  en er g y   lo s s .   Usi n g   th e  p r in cip le  o f   m a g n etic   lev itatio n ,   th e   f r ictio n al   lo s s   in   a  v er tical - ax is ,   v e h icle - m o u n t ed   win d   tu r b in e  is   r ed u ce d .   T h is   d esig n   is   ca p a b le  o f   o p e r atin g   at  b o th   l o w  an d   h i g h   win d   s p ee d s   ( 2 . 7   m /s   to   1 2   m /s ) ,   in cr ea s es  ef f icien cy   b y   2 0 %  [ 1 3 ]   co m p a r ed   to   co n v en tio n al  m eth o d s ,   a n d   r ed u ce s   f ailu r e  r ates  b y   u p   to   8 0 – 9 0 %  in   p r o to ty p e   test in g .   Ver tical - ax is   win d   tu r b in es ( VAWTs)  ar e  class if ied   b ased   o n   th eir   p r im ar y   d r iv in g   f o r ce : lif t o r   d r a g   [ 1 4 ] .   B a s ed   o n   lift ,   VAWTs   ar e  with   v ar io u s   s h ap es lik e  s tr aig h t,  h elica l,  a n d   c u r v e d .   co m p ar ed   t o   s tr aig h t - b la d e   VAWT,   th e  h elica l b lad e   s h o wn   in   Fig u r e   2   g iv es  b etter   p er f o r m an ce   with   less er   n o is e  em is s io n   [ 1 5 ] .   T h e   h o r izo n t al  ax is   win d   tu r b in e   ( HAWT )   is   u s ed   in   m ar in e  t u r b in es   an d   v eh icles  f o r   lo w   p o wer   f l u ctu atio n .   T h e  b la d es  ar e  m ad e  with   NACA0 0 1 8   air f o ils   f o r   s m all  to   m ed iu m - s ca le  v e r tical - ax is   win d   tu r b in es .   I n   HAWT ,   r o t o r s   an d   g e n er ato r s   ar e  ar r a n g ed   v e r tically   o n   a  s h af t  f o r   m ec h an ical   s u p p o r t  a n d   s tab ilit y .   T h e  h elica l  t u r b i n e  d esig n   d o es  n o t   r eq u ir e   a  s tr o n g   s u p p o r tin g   to wer ;  th er ef o r e ,   it  is   ea s y   t o   tr a n s p o r t  a n d   ass em b le  in   a  cu t - o f f   p o s t.  T h e   HAWT  h as  a  lo w  s tar tin g   win d   s p ee d   an d   lo w  v ib r atio n .     T h e  ax ial - f lu x   p e r m an e n t  m ag n et  ( AFPM )   g en er ato r   h as   a  h ig h   to r q u e  d en s i ty ,   h ig h   ef f icien cy ,   an d   co m p ac t  s tr u ctu r e.   T h is   g en er a to r   g iv es  h ig h   p o wer   d e n s ity   with   less   s p ac e  an d   weig h t.  I n   a  cu t - o f f   p o s t,  s p ac e  an d   weig h t  ar e  cr itical  p ar am eter s ;  th er ef o r e,   th e  ax ial  f lu x   p er m an en t  m a g n et  ( AFPM)   g en er ato r   is   s u itab le   f o r   h ig h   p o wer - d e n s ity   ap p lic atio n s .   I n   th e   ax ial  f lu x   ty p e   g en er ato r   m o d el  with   a  d o u b l e - s id ed   r o to r ,   co r e   co r eless   ar m atu r e,   an d   n o n - o v er lap p in g   co n ce n tr ated   c o ils   ar e  u s ed .   I n   an   AFPM,  th e  r o to r   is   m a d e  o f   n eo d y m iu m - ir o n - b o r o n   p er m a n en t  m ag n ets,  an d   th e  s tato r   is   a  co r eless   ar m atu r e,   s im ila r   to   th o s e  in   o th er   g en er ato r s .   I t w o r k s   u n d er   Far ad ay ’ s   law  o f   elec tr o m ag n etic  in d u ctio n .   I n   AFPM  [ 1 6 ] - [ 2 4 ] ,   th e   m ag n etic  f ield s   ar e   p ar allel  to   th e   a x is   o f   r o tatio n ,   an d   th e   r o to r   a n d   s tar ter   ar e  with   co - a x ial  d is cs  an d   w o r k   m o s tly   in   win d   tu r b in es  with   m o d er ate  t o r q u e  ca p ac it y .   I n   th is   p r o to ty p e ,   m ag n etic  s o f t  b r ak in g   is   im p lem en ted .   I n   th is   m eth o d ,   two   co p p er   p lates  ar e  p lace d   to   h o ld   th e  m ag n ets.  T h e  m ag n ets  ar e  p e r m an en t  m a g n ets,   an d   th e  b r a k in g   r ef er e n ce   an g u lar   v elo city   is   1 3   m /s .   Fig u r e  3   s h o ws  th e   d o u b le - s id e d   r o to r   AFPM g en er ato r ,   an d   its   f lu x   d is tr ib u tio n   is   s h o wn   in   Fig u r e  4 .   T h e  p r o t o ty p e  in c o r p o r ates  th e  s o f t  b r ak i n g   s y s tem   with   m ag n etic  b r a k in g   to   co n tr o l   th e  an g u la r   v elo city   o f   th e  win d   tu r b in e ,   u n lik e  co n v e n tio n al  m eth o d s .   A  cu r r en t sen s in g   cir cu it is   co n n ec ted   to   d etec t th e   cu r r en t  ab o v e  th e  r e f er en ce   s p ee d   lim it ,   an d   it  is   lim ited   to   1 2   m /s .   T h e  d ev elo p e d   VAWT  p r o to ty p e  with   h elica l  b lad es  is   co s t - ef f e ctiv e   an d   p r o d u ce s   1 1 2 0   watts  at  1 2   m /s   win d   s p ee d ,   an d   it  is   lig h tweig h t ,   co m p ac t ,   an d   ea s y   to   tr an s p o r t  an d   m o u n t  o n   th e  v e h icle  r o o f to p .   T h is   p ap er   p r esen ts   th e  d esig n   an d   d ev elo p m e n t  o f   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  16 ,   No .   2 ,  J u n e   20 25 :   1 1 2 4 - 1136   1126   p r o to ty p e  m o d el  in   s eq u e n tial step s   f o r   b u ild in g   a  s u cc ess f u l  s ca led - up   m o d el  f o r   ea s y   m ass   p r o d u ctio n   o f   th e   u n its   an d   also   f o r   f u r th er   o p tim izatio n   o f   its   p er f o r m a n ce   as  a  f u tu r e   s co p e.   T h e  d esi g n   m eth o d o lo g y   is     s h o wn   in   Fig u r e   5 ,   wh ic h   is   ad o p ted   f o r   t h e  p r o to ty p e   VAWT  d esig n ,   an d   th e   d ev el o p e d   VAWT  wo r k in g   is   sh o wn   in   Fig u r e  6 .           Fig u r e  1 .   Ma g n etic  lev itatio n   [ 1 3 ]             Fig u r e  2 .   Helica l w in d   tu r b in e   b lad e     Fig u r e  3 .   Do u b le - s id ed   r o to r   AFPM g en er ato r           Fig u r e  4 .   Flu x   d is tr ib u tio n   i n   AFPM g en er ato r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op timiz ed   d esig n   a n d   d ev elo p men t o f a   ve h icle - mo u n ted   ve r tica l a xis w in d   tu r b in e  fo r   …   ( M.  P r iya d h a r s in i )   1127       Fig u r e  5 .   Desig n   m et h o d o lo g y   o f   VAWT           Fig u r e  6 .   Pro t o ty p e  b lo ck   d iag r am       2 . 1 .     Wind   t urbin e   T h e  d esig n   p a r am eter s   f o r   a   v er tical  ax is   win d   tu r b in e  a r e   a )   tip   s p ee d   r atio ,   b )   n u m b er   o f   b lad es ,   c )   b lad e   ch o r d ,   d )   s wep t  ar ea ,   e )   m ax im u m   p o wer ,   f )   p o wer   c o ef f icien t ,   g )   s o lid ity ,   a n d   h )   i n itial  an g le  o f   attac k .   a )   T ip   s p ee d   r atio   [ T SR ]   T h e  p o wer   co ef f icie n t  d ep e n d s   o n   th e  tip   s p ee d   r atio .   I t  is   d ef in ed   as  th e  r atio   b etwe en   t h e   tan g en tial  s p ee d   at  th e  b lad e  tip   an d   t h e  ac tu al  win d   s p ee d   [ 1 1 ] .        =    0     ( 1 )     W h er e  ω   =  an g u lar   v elo city   in   r ad /s ,  R   =  r o to r   r ad iu s   in   m et er s ,   an d   V 0   =  atm o s p h er ic  win d   s p ee d   in   m /s .  T h e  p r o to ty p e  m o d el  is   d esig n ed   t o   h av e  a   T SR   v alu e  b etwe en   2 . 3   to   3 . 5   f o r   an   a n g le  o f   1 3 5 ° t o   1 8 0 °.   b )   Nu m b e r   o f   b lad es [ N]   T h e  n u m b e r   o f   b lad es  d ec id e s   th e  s m o o th n ess   o f   r o to r   o p er atio n   an d   s o lid ity .   Mo r e  b l ad es  m ay   in cr ea s e  th e  in ter f er en ce   b etw ee n   b lad es  an d   af f ec t  th e  lift  a n d   d r ag   f o r ce s .   T h e r ef o r e ,   it  g iv es  to o   o p tim is tic  r esu lts .   A  s m aller   n u m b er   o f   b lad es  will  p r o v id e   b etter   s elf - s tar tin g   ch a r ac ter is tics .   T h e  p r o to ty p e  tu r b in e   h as  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  16 ,   No .   2 ,  J u n e   20 25 :   1 1 2 4 - 1136   1128   two   s im ilar   h elica l  b lad es  wi t h   1 8 0 °  to r s io n ,   a n d   b o t h   b lad es  ar e  p lace d   in   s u ch   a  way   th at  to   h av e   3 6 0 °  o f   s wee p   ar ea .   T h e  b la d es a r e  m a d e  u p   o f   ca r b o n   f ib er   c o m p o s ite  an d   ass em b led   o n   a  1 . 0 3   m   s teel  s h af t.    c )   B lad e  ch o r d   [ c]   T h e  ch o r d   is   th e  b lad e  le n g th   b etwe en   th e  lead in g   ed g e  a n d   th e  tr ailin g   ed g e   o f   th e   b lad e.   T h e  b lad e   cu r v atu r e  a n d   th ic k n ess   ar e  d ef in ed   as  a  p er ce n tag e  o f   th e  ch o r d .   T h e  p r o to ty p e  is   d esig n ed   to   h a v e  a  ch o r d   len g th   o f   8 3 0   m m .   Fig u r e  7   s h o ws th e  C AD  d iag r am   o f   th e   b lad e  d esig n ed   f o r   th e   p r o to ty p e  VAWT.           Fig u r e  7 .   2 D  s k etch in g   o f   th e  b lad e       d )   Swep t a r ea   [ A]   T h e  s wep t  ar ea   is   d ef in ed   as  t h e  p o r tio n   o f   air   th at  en clo s es  th e  tu r b in e  an d   ca u s es   th e  r o to r   to   r o tate  o n   its   ax is .   I n   a  h elica l  v er tical  ax is   win d   tu r b in e,   th e  s wep t  ar ea   h as  a  cy lin d r ical  s h ap e ,   an d   it  ca n   b e  ca lcu lated   as  ( 2 ) ,   wh er e  D  is   th e  d iam ete r   o f   th e   r o to r   =  0 . 5 5   m   an d   h   i s   th e  h eig h t o f   th e  r o to r   =  1 . 0 3   m .     A  =  ( D  ×   h )   in   m 2   ( 2 )     e )   Ma x im u m   p o wer   [ Pm a x ]   T h e  m ax im u m   p o wer   f r o m   th e  v er tical  ax is   win d   tu r b in e  is   ( 3 ) ,   wh er e  ρ   ( air   d en s ity )   =   1 . 2 3   k g /m 3 ,    A  =  s wep t a r ea   in   m 2 ,   an d   Vi  =  in let  win d   v elo city   i n   m /s .     Pm ax   =  1 2   ρ . A. Vi   3   in   w atts     ( 3 )     f )   Po wer   co ef f icien t   [ C p ]   I t  is   d ef in ed   as  th e  r atio   o f   ca p t u r ed   m ec h an ical  p o wer   b y   th e   b lad es  an d   a v ailab le  p o wer   in   t h e  win d .   Fo r   HAWT ,   th e  lim it is   1 6 /2 7 .   T h e  p o wer   co ef f icien t is d en o ted   as C p .   g )   So lid ity   [ σ ]   T h is   s o lid ity   is   d ef in ed   as  th e  r atio   b etwe en   th e  to tal  b lad e  ar ea   an d   th e  p r o jecte d   ar ea .   I t  i s   a  n o n - d im en s io n al  p ar am eter   as  s h o wn   in   ( 4 ) ,   wh e r e  c  is   th e  ch o r d   len g th ,   N  is   th e  n u m b er   o f   b lad es,  an d   R   is   th e  r ad iu s   o f   th e   r o to r .   I n   HAWT,   th e  s o lid ity   σ   >   =  0 . 4 ,   a n d   in   t h e  d esig n ed   p r o t o ty p e  it is   0 . 9 6 1 .     σ =    . 22    ( 4 )     h )   I n itial a n g le  o f   attac k   [ α ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op timiz ed   d esig n   a n d   d ev elo p men t o f a   ve h icle - mo u n ted   ve r tica l a xis w in d   tu r b in e  fo r   …   ( M.  P r iya d h a r s in i )   1129   T h e  in itial  an g le  o f   attac k   is   th e  an g le  at  wh ich   th e  r elativ e  w in d   m ee ts   th e  b lad e.   T h e  p o s itiv e  an g le   o f   attac k   in cr ea s es  th e  a n g u la r   s p ee d   r an g e ,   b u t  th e   n eg ativ e   an g le   o f   attac k   r e d u ce s   th e   a n g u la r   s p ee d   r an g e.   I n   th e  p r o to ty p e  u n it ,   th e  an g le  o f   attac k   is   s et  at  0 °.     2 . 2 .    M a g net ic  lev i t a t io n   I n   th e  p r o t o ty p e ,   th e  m a g n ets  ar e  s elec ted   b ased   o n   th e   s tr en g th   o f   th e  m a g n etic  f o r ce   t h at  is   r eq u ir ed   to   co u n ter ac t   th e   weig h t  o f   t h e   win d   tu r b in e   r o to r .   T h e  m a g n etic  s tr en g th   d ep en d s   o n   th e  s e lectio n   o f   m ag n etic  m ater ial.   T h e  p er m an e n t  m ag n et  s elec ted   f o r   th e  d esig n   is   an   Nd FeB   m ag n et  with   an   o u ter   d iam eter   o f   1 0   m m   an d   an   i n n er   d iam eter   o f   5   m m .   T h ese  ar e  r i n g - s h ap e d   m ag n ets with   n ick el   p lated .       T o tal  f o r ce   F =   0   m . g   –   Fm   =  0   Fm   =  m . g     W h er e,   Fm   is   a  s tr en g th   o f   m ag n etic  f o r ce ,   m   is   to tal  m a s s   o f   th e  win d   r o to r   to   b e  le v itated ,   an d   g   is   th e   g r av itatio n al  f o r ce .   I n   t h is   p r o t o ty p e  m o d el  weig h t  is   3   k g   an d   th e  f o r ce   is   2 9 . 4 3   New to n s .   T h e  d esig n   u s es  two   Neo d y m iu m   m ag n ets b etwe en   th e  s tato r   an d   r o to r   with   a  5   m m   air   g ap .       2 . 3 .    G ener a t o r   T h e  p r o t o ty p e  u n it  is   d esig n ed   with   an   ax ial  f lu x   p er m an en t  m ag n et  s y n ch r o n o u s   g en er ato r   ( AFPMSG)   wi th   a  d o u b le - s id e d   r o to r .   T h e  g en e r a to r   is   co n s tr u cted   u s in g   an   ir o n less   r o to r   with   a  m ag n etic  p u ll   b etwe en   th e   m ag n ets.  T h er e   ar e  4   p o les ,   a n d   ea ch   r o to r   h as   two   o f   th em .   T h e   s tato r   o f   AFPM is a   s lo tles s   co r e   wo u n d   with   8 0 0   t u r n s .   T h er e  ar e  1 0   u n its ,   ea ch   u n it  co n s is ts   o f   8 0   t u r n s .   T h e   u n it s   ar e  p l ac ed   in   s u ch   a  wa y   th at  th e  a d jace n t  u n it  h as   o p p o s ite  p o lar ity ,   an d   th e   m ag n et ic  f ield   is   5   m W b .  T h e  g en er a to r   h as  a   m ax im u m   s p ee d   o f   5 0 0   r p m ,   p r o d u cin g   a  p u ls atin g   DC   o u tp u t  th at  is   s u b s eq u en tly   co n v e r ted   to   p u r e  DC   u s in g   a  co n v er ter   cir cu it.  Fig u r e  8   s h o ws th e  co i l a n d   m ag n et  ar r a n g em en t  o f   AFPM.     2 . 4 .    M a x i m um   po wer   po int  t ra ck ing   [ M P P T ]   T h e  m ax im u m   p o wer   p o in t  t r ac k in g   is   a  tech n iq u e  to   in cr ea s e  th e  co n v er s io n   ef f icien c y   o f   win d   tu r b in es.  T h e  in s tan tan eo u s   ch an g e  in   th e  win d   is   im p o r tan t  to   f in d   th e  o p tim u m   g en er ato r   s p ee d   th at  p r o d u ce s   m ax im u m   win d   en e r g y .   MPPT  co n tr o ller s   h elp   in   ad ju s tin g   t h e  v o ltag e  a n d   c u r r e n t  ac co r d in g   to   th e   win d   s p ee d   to   p r o d u ce   a  m ax im u m   am o u n t  o f   p o wer   f r o m   th e  win d   tu r b in e  f o r   h ig h er   ef f icien c y .   Mo r e  p o wer   g en e r atio n   an d   lo wer   c o s t  o v er   tim e.   T h e   p r o to ty p e  u n it  u s es  a  co n v e r ter   with   an   MPPT  o f   5 5   V  a n d   5 0 0   W ,   s in g le  p h ase ,   an d   with   r ev er s e  c u r r en t   p r o tectio n .   T h e   v o lta g e  an d   p o we r   r atin g   o f   th e   co n v er ter   is   s elec ted   as  p er   th e  win d   tu r b in e  g e n er ato r   o u tp u t sp ec i f icatio n s .     2 . 5 .   Rec t if ier   T h e  d esire d   o u tp u t  v o ltag e  is   o b tain ed   u s in g   th e  PW M  m o d el ,   an d   th e  o u tp u t  o f   th e  PW M  is   ad ju s ted   with   th e  ap p lied   g ate  s ig n al.   T h e  co n tr o ller   i s   d esig n ed   f o r   lo w - s id e  N - ch an n el   MO SF E T   s witch in g   r eg u lato r s .   T h e  co n tr o ller   tu r n s   ON  with   2 . 9 7   V ,   an d   th e  m ax im u m   v o ltag e  is   u p   to   4 0   V.   T h e  m ax im u m   s witch in g   f r eq u e n cy   is   1 0 0   Hz ,   an d   th e  i n d u ctan ce   an d   ca p ac itan ce   v al u es  wer e  ca lcu lated   f o r   th e  s w itch in g   f r eq u e n cy .   Fig u r e  9   s h o ws th e  r ec tifie r   with   a  lo w - p ass   f ilter   u s ed   in   t h e   p r o to ty p e  d esig n .     2 . 6 .     So f t   bra k ing   des ig n   Usi n g   th e  m ag n et  an d   cu r r en t   d etec tio n   ci r cu it ,   th e   b r a k in g   s y s tem   d ev elo p s   s m o o th   an d   co n tr o lled   b r ak in g   at  h ig h   s p ee d s   in   a  win d   tu r b i n e.   T h e   cir cu it  g iv es  r ea l - tim e   m o n it o r in g   with   th e  h elp   o f   a  m icr o co n tr o ller .   T h e  cu r r en t  d etec tio n   cir cu it  is   co n n ec ted   b etwe en   th e  g en er ato r s   an d   th e  m ag n etic  b r ak e   cir cu it.  T h e  cu r r en t  tr a n s f o r m er   is   co n n ec ted   in   th e  b r ak in g   s y s tem   to   av o id   t h e  in ter f e r en ce   b etwe en   ea ch   co m p o n en t [ 2 5 ] - [ 3 4 ] .     T h e  m o m en t  o f   in e r tia  u s in g   b r ak in g   to r q u e  in   a  co n tr o lled   m ag n etic  b r ak in g   s y s tem   is   g i v en   b y   ( 5 ) ,   wh er e  J   =   m o m e n t  o f   in e r ti a  o f   th e   b lad e   in   k g m 2 ,   Pw  =   win d   p o wer   in   watts,  T r   =   f r ictio n   to r q u e   in   Nm ,     T m   =  p er m an en t  m a g n etic  b r ak e  to r q u e  in   Nm ,   D f   =  d e cisi o n   f u n ctio n   with   r esp ec t  to   tim e  an d   s p ee d ,     D f   is   p r o p o r tio n al   to   ( α   ( ω A   –   ω r ) .   W h er e,   α   =  1 0 ° in   th is   p r o to ty p e  d esig n ,   ω A   =  ac t u al  win d   s p ee d   m /s ,   an d   ω r   =  r ef er en ce   win d   s p ee d   m /s .     J   =  Pw  –   Tr  –   T m .   D f   ( 5 )     T h e  d ec is io n   f u n cti o n   will  ac tiv ate  wh en   th e  ac tu al  win d   s p ee d   ex ce ed s   th e  r ef e r en ce   s p ee d .   T h e   b r ak in g   t o r q u e  ca n   b e  wr it ten   as   ( 6 ) ,   wh er e  Qm   =  m ag n etic  f ield   b y   th e  p er m an en t  m a g n et,   Qs  =  m ag n etic  f ield   b y   th e  c o p p er   p late,   an d   d   =  d i s tan ce   b etwe en   th e  co p p er   p late  an d   m a g n et.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  16 ,   No .   2 ,  J u n e   20 25 :   1 1 2 4 - 1136   1130   T m   =     ( Qm . Qs ) ( 4 π µ d2 )         ( 6 )     T h e  p r o to ty p e   b lo c k   d iag r am   s h o wn   in   Fig u r e  1 0   s h o ws  th e  m icr o co n tr o ller   with   a  c u r r e n t  s en s in g   cir cu it  co n n ec ted   to   s en s e  at  1 3   m /s   an d   ac tiv ate  th e  s y s tem .   T h e  co p p er   p late  an d   m ag n et  ar e  co n n ec ted   to   a  s er v o   m o to r .   T h e  s er v o   m o t o r   g iv es  in p u t  f r o m   th e   cu r r e n t  s en s in g   cir cu it  an d   ac tiv ates   th e  b r a k in g   s y s tem     at  1 3   m /s   a s   s h o wn   in   Fig u r e   1 1 .   T h is   s y s tem   is   ap p licab le  u p   to   1 . 2   k W   p o wer   in   a  s m al l - s ca le  v er tical - ax is   win d   tu r b in e  with   DC   o u tp u t.  I n   th is   p r o to ty p e ,   th e  p er m an en t  m ag n et  is   d esig n ed   to   h av e  a  m ag n etic  f ield   s tr en g th   o f   6   m W b   [ 3 5 ] ,   [ 3 6 ] .   T h e  m ag n etic  f ield   in   th e  co p p er   p late  d ep en d s   o n   th e   cu r r e n t   lim it ,   an d   th e  p late   g ets  m ag n etize d   ab o v e  2 0   A.   T h e   b r a k e  s y s tem   g ets ac tiv ated .             Fig u r e  8 .   Sh o ws co il a n d   m a g n et  ar r an g em en t o f   AFPM [ 1 7 ]           Fig u r e  9 .   Sh o ws th e  r ec tifie r   with   lo w - p ass   f ilter           Fig u r e  1 0 .   B lo ck   d iag r a m   o f   th e  p r o t o ty p e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op timiz ed   d esig n   a n d   d ev elo p men t o f a   ve h icle - mo u n ted   ve r tica l a xis w in d   tu r b in e  fo r   …   ( M.  P r iya d h a r s in i )   1131       Fig u r e  1 1 .   C u r r en t sen s in g   cir cu it f o r   s o f t  b r ak in g       2 . 7 .     P r o t o t y pe  mo del   T h e  in itial  p r o to ty p e  u n it  was  in teg r ated   in   th e  lab o r ato r y ,   wh ich   in clu d es  win d   b lad es,  a  g en er ato r ,   a  DC   to   D C   co n v er ter ,   an d   L C D  d is p lay   u n its   f o r   m ea s u r in g   th e  co n v er ter   v o ltag e  an d   cu r r en t.  T h e  test in g   was  ca r r ied   o u t  with   a   h ig h - s p ee d   b lo wer   to   s im u late  win d   in s id e  t h e  lab o r ato r y   an d   r o tate   th e  b lad es  f o r   m ea s u r in g   th e  win d   tu r b in e' s   v o ltag e  o u t p u t.  Fig u r e  1 2   s h o ws  th e  w in d   tu r b in e  in teg r ated   at  th e  lab o r ato r y   f o r   test in g   an d   m ea s u r em en t.  Fig u r e   1 3   s h o ws  th e  co n s tr u cted   p r o to ty p e  m o d el  an d   its   in teg r atio n   to   th e  v e h icle  f o r   f ield   tr ial ,   alo n g   with   MPPT  an d   th e   v eh i cle  b atter y   co n n ec ted .             Fig u r e  1 2 .   W in d   tu r b i n e  in teg r ated     Fig u r e  1 3 .   Veh icle - m o u n ted   V AW T       3.   CALCU L A T I O N  AN D  RE S UL T S   3 . 1 .    L if t   a nd   dra g   f o rc e   T h er e  ar e  two   m eth o d s   o f   ex t r ac tin g   p o wer   f r o m   win d ,   a n d   th ey   d ep en d   o n   th e  ae r o d y n a m ic  f o r ce   u s ed .   T h e  d r ag   ty p e  ex tr ac ts   less   p o wer   f r o m   th e  win d   b u t  with   h ig h   to r q u e.   Mo s tly   u s ed   in   VAWT  with   a  h elica l  b lad e  d u e  to   its   lo w  s ta r tin g   s p ee d .   T h e  o th er   t y p e  is   lift  ty p e ,   wh ich   r e q u ir es  an   ad d itio n al  s y s tem   f o r   th e  in itial r o tatio n ,   m o s tly   u s ed   in   VAWT  wit h  a  Dar r ieu s   tu r b in e.   I n   th is   p r o t o ty p e ,   t h e  m ain   aim   is   to   r ed u ce   th e  s tar tin g   s p ee d ,   a n d   t h e  h eli ca l  win d   tu r b in e  is   s elec ted .   T h e  ex p e r im en tal  im p r o v em e n t  s h o ws  th at  with   th e  an g le  o f   attac k   o f   1 0 °   -   15 ° ,   th e  d r ag   f o r ce   is   n e g lig ib le.   B o th   f o r ce s   ca n   b e   wr itten   a s   ( 7 ) ,       L if t  f o r ce   d L   =  1 2   ×   C L   ×  ρ  ×   W 2   ×   C  ×   d r   ( 7 )     3 . 2 .    P o wer   T h e  k in etic  en e r g y   o f   t h e  win d   as  s h o wn   in   ( 8 ) ,   wh er e  m   =  m ass   f lo w  r ate  o f   b lad es  in   h e lical  win d   tu r b in e,   m   =  ρ AVw,   wh er e,   A  =  ar ea   o f   c y lin d r ical  h elica l w in d   tu r b in e,   A  =  2 πR h ,   wh er e  R   =  r ad iu s   o f   r o to r ,   H  =  h eig h t o f   r o to r ,   Vw  =  win d   v elo city .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  16 ,   No .   2 ,  J u n e   20 25 :   1 1 2 4 - 1136   1132   E   =    1 2   m Vw 2   ( 8 )     m   =  2 πρ R h Vw   ( 9 )     Su b s titu tin g   ( 9 )   in t o   ( 8 ) ,   th e  e x p r ess io n   f o r   av er a g e  p o we r   b ec o m es ( 1 0 ) .     P =       ( 1 0 )     B u t  with   th e  ass u m p tio n   o f   h a v in g   co n s tan t w in d   v elo city ,   tim e  t c an   b e  n eg lecte d   h en ce .     P =   1 2   ( 2 πρ R h Vw 3 )   ( 1 1 )     Vw   is   th e  ex it  win d   v elo city .   I n   a  win d   tu r b in e,   th e  in let  a n d   ex it  win d   v elo cities  ar e  n o t  th e  s am e.   T h ey   ar e  r elate d   b y   th e  eq u atio n   Vw  =  2 3   Vi,   wh er e  Vi  is   th e  in let  win d   v elo city .   No w:     Pm ax   =  1 2   [ 2 πρ R h   ( 2 3   Vi  ) 3 ]   =  1 2   [( 16 27 )   ρ R h Vi  3 ]   ( 1 2 )     T h is   p o wer   i s   k n o w n   as th e  m ax im u m   p o wer   ex tr ac ta b le  f r o m   a  win d   tu r b in e.     3 . 3 .    P o wer   co ef f icient   o r  B et z  co ns t a nt   T o   ca lcu late  th e   p o wer   co ef f i cien t ,   th e  r atio   o f   th e  in let  a n d   o u tlet  win d   v elo city   p o we r   h as  to   b e   ca lcu lated .   Pm ax /Pi n   =   16 27   (   [ 1 2   (   3 ) ] [   1 2   (   3 ) ]   )     =  16 27 × 100   =  5 9 %   w h er e   Pin   =  1 2   ( ρ AVi 3 )   watt   Pm ax   =  16 27   [ 1 2   ( ρ AVi 3 ) ]   watt     T h e  ab o v e  r atio   o f   5 9 %  is   k n o wn   as  th e  m ax im u m   p o wer   co ef f icien t  an d   also   k n o w n   as  th e  B etz   co n s tan t.  T h is   co n s tan t g iv es t h e  in ter p r etatio n   th at   it is   a  r at io   o f   p o wer   ex tr ac ted   b y   th e  tu r b in e  o v er   t h e  to tal   p o wer   th at  wo u ld   ex is t  at  th e   s am e  p lace   b ef o r e  p lacin g   th e  win d   tu r b in e.   T h e  ab o v e  t o r q u e  is   d u e  to   th e   cir cu m f er en tial f o r ce   ac tin g   o n   th e  b lad e ,   an d   th e  to r q u e  is   g en er ated   o n   th e  tu r b in e.     3 . 4 .    G ener a t o r  po wer   o utput   T h e  g en e r ato r   o u tp u t  is   g iv en   b y   ( 13 ),   an d   th e  Pd c   d ep e n d s   o n   th e   g en e r ato r   e f f icien cy   a n d   tu r b in e   ef f icien cy ,   alo n g   with   o th er   d e s ig n   p ar am eter s   g iv e n   in   T a b le  1 .     Pd c   =  1 2   ( 2 πρ R h Vi 3 η G η T )   ( 1 3 )     W h er e  Pd c   =  Gen er ato r   p o we r   o u tp u t ,  η G   =  Gen er ato r   ef f icien cy ,  an d   η T   =  T u r b i n e  ef f icie n cy .  T h e  g e n er ato r   p o wer   o u tp u t  is   ca lcu lated   f o r   a  win d   s p ee d   r an g in g   f r o m   2 . 7   m /s   to   1 2   m /s ,   with   t h e  f o llo win g   d esig n   p ar am eter s   g iv en   in   T ab le  1 .       T ab le  1 .  Desig n   p ar am eter s   f o r   p o wer   esti m atio n   P a r a me t e r s   V a l u e   P a r a me t e r s   V a l u e   R   0 . 2 7 5   m   Ρ   1 . 2 3   k g / m 3   H   1 . 0 3   m   η G   0 . 9   V i   2 . 7   m / s t o   1 2   m / s   η T   0 . 3 5       3 . 5 .   M a x i m um   po wer   o utpu t   in  a  wind   t urbin e   I n   th is   p r o to ty p e ,   w ith   Vi   =  ( 2 . 7   m /s   t o   1 2   m /s ) ,   R   =  0 . 2 7 5   m ,   h   =   1 . 0 3   m ,   an d   ρ   =   1 . 2 3   k g /m 3 ,   th e   Pm ax   =  8 6 2 . 8 5   watt  at  1 1   m /s , t o r q u e  at  1 1   m /s   is   g iv en   b y   T m ax   =  Pm ax   / ω   an d   ω =  2 πR /6 0   r ad /s .  Usi n g   th e   g iv en   e x p r ess io n ,   th e   esti m ated   s p ee d   f o r   1 1   m /s   =  3 8 2   r p m ,  ω   =  4 0   r ad / s   an d   T m ax   =  2 1 . 5 7   Nm .  I n   Fig u r e   1 4 ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       Op timiz ed   d esig n   a n d   d ev elo p men t o f a   ve h icle - mo u n ted   ve r tica l a xis w in d   tu r b in e  fo r   …   ( M.  P r iya d h a r s in i )   1133   th e  p o wer   o u tp u t  o f   t h e  g en e r ato r   is   esti m ated   f o r   a  r an g e  o f   w in d   s p ee d s   f r o m   4   m /s   to   1 2   m / s .   T h e  p er f o r m an ce   o f   th e   g en e r ato r   is   d em o n s tr ated   b y   th e   r elatio n s h ip   b et wee n   th e  win d   s p ee d   an d   th e   m ax im u m   p o wer   o f   th e   win d   tu r b in e .   A  m ax im u m   p o wer   o u tp u t  o f   8 6 2 . 8 5   watts at  1 1   m /s   was a ch iev ed   with   th e   p r o to ty p e  m o d el.     3 . 6 .    G ener a t o r  o utput   v o lt a g e   T h e  o u tp u t  v o ltag e  f o r   th e  d esig n   is   s h o wn   in   ( 1 4 ) ,   wh er e   P  =  n u m b er   o f   p o les,  φ  =  f lu x   p er   p o le,   N   =  s p ee d   in   r p m ,   an d   Z   =  n u m b er   o f   c o n d u cto r s .     Vo ltag e  E   =   60   ( 1 4 )     E   =  ( 2     5 10   − 3     417     800 )     60   =  5 5   V     B o th   Fig u r e s   1 5   a n d   1 6   d e p ict  th e  v o lta g e  th at   was  m ea s u r e d   o n   th e   m u ltime ter .   Fig u r e  1 6   also   d ep icts   th e  m ea s u r ed   v o ltag e  in   c o m p a r is o n   with   th e  th eo r etica l  v alu e .   T h e  o b s er v ed   v o ltag e  is   lo wer   th an   th e  esti m ated   v alu e  d u e  to   f lu x   lea k ag e,   f lu ctu atio n   in   an g u lar   v elo cit y ,   a n d   d r o p   in   th e  c o n d u cto r .   T h e   d esig n   p ar am eter s   th at  wer e  u tili ze d   f o r   th e  p u r p o s e  o f   th eo r etica l e s tim atio n   ar e  p r esen ted   in   T ab le  2 .       T ab le  2 .   Desig n   p ar am eter s   f o r   v o ltag e  esti m atio n   P a r a me t e r s   V a l u e   P a r a me t e r s   V a l u e   P   2   Φ   5   mW b   Z   8 0 0   N   9 4   t o   4 1 7   r p m           Fig u r e  1 4 .   Po wer   o u t  o f   g en er ato r   an d   m ax im u m   p o wer   o u t  o f   tu r b i n e  with   an g u lar   v el o city   m /s             Fig u r e  1 5 .   Me asu r ed   v o ltag e  o f   VAWT     Fig u r e  1 6 .   Vo ltag e  with   an g u l ar   v elo city   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.