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.  1 7 ,   No .   1 ,  Ma r ch   20 2 6 ,   p p .   82 ~ 94   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 1 7 . i 1 . p p 82 - 94           82       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   An inno v a tive wi nding  config ura ti o n t o  enhance  3 - p ha se  induction  mo tor   performa nce       Z urim a n Ant ho ny 1 ,2 ,  Ref din a l N a zir 2 ,   M uh a m m a d Im ra n H a m id 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   I n st i t u t   T e k n o l o g i   P a d a n g ,  P a d a n g ,   I n d o n e si a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t a s  A n d a l a s ,  P a d a n g ,   I n d o n e s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 6 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Oct  2 0 ,   2 0 2 5   Acc ep ted   Dec   1 1 ,   2 0 2 5       A  th re e - p h a se   in d u c ti o n   m o t o r  is  e x ten siv e ly   e m p l o y e d   in   t h e   in d u stria l   se c to r  d u e   to   it s  r o b u stn e ss   a n d   c o st - e ffe c ti v e n e ss .   An   e n h a n c e m e n t  o f  th is   m o to r  is  u n d e rwa y   to   o p ti m ize   it s  p e rfo rm a n c e .   En h a n c i n g   m o to r   p e rfo rm a n c e   is  i n tri c a tely   li n k e d   to   e sc a latin g   m o to r   p r o d u c ti o n   e x p e n se s.   Co n se q u e n tl y ,   a n   in n o v a ti v e   stra teg y   is  e ss e n ti a l  to   e n h a n c e   m o to r   p e rfo rm a n c e   with o u t  in c u rri n g   su b sta n ti a l  e x tra  e x p e n se s.  Th is  stu d y   a ime d   to   i n tr o d u c e   a   n o v e l   a p p r o a c h   f o r   d e sig n in g   3 - p h a se   in d u c ti o n   m o t o r  c o i ls  t o   e n h a n c e   m o to r  p e rfo rm a n c e   wit h o u t  sig n ifi c a n t  a d d it io n a l   e x p e n se s.  Th is   stu d y   c o n c e n trate d   o n   t h e   d e si g n   o f   a   3 - p h a se   i n d u c ti o n   m o to r   c o il ,   ra ted   a t     1   HP,   3 8 0   V,  2   A,  4   p o les ,   a n d   2 4   slo ts ,   a n d   a rra n g e d   i n   a   Y - c o n n e c ti o n .   We   fa b rica ted   th e   c o i l  u si n g   a   d u a l - la y e r  a p p r o a c h ,   c re a ti n g   m a g n e ti c   p o le  p a irs   o n   e a c h   lay e r.   T h e   st u d y ' s  re su lt s  d e m o n stra ted   a n   imp r o v e m e n t   in   o u tp u t   p o we r,   e fficie n c y ,   lo a d   to r q u e ,   a n d   ro t o r  sp e e d   o f  th e   n e w  m o t o r  d e sig n ,   sp e c ifi c a ll y   b y   1 9 . 3 2 % ,   1 6 . 2 6 % ,   1 8 . 4 8 % ,   a n d   0 . 7 2 % ,   re sp e c ti v e ly .   De sp it e   a   3 . 0 5 %   rise   i n   m o t o r  c o il   c u rre n t   d u ri n g   p e a k   lo a d   c o n d it i o n s,  t h e   m o to r' s  o v e ra ll   p e rf o rm a n c e   sig n ifi c a n t ly   imp r o v e s,  e n h a n c in g   it s  c a p a b il it ies   with o u t  c o n sid e ra b le  a d d it i o n a l   e x p e n se s.  Th is  stu d y   c laim s  th a t  th e   su g g e ste d   wa y   c a n   m a k e   o th e r   3 - p h a se   in d u c ti o n   m o t o rs  wo r k   b e t t e r  with o u t   c o stin g   a   lo t   m o re .   K ey w o r d s :   2 - lay er   d esig n   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   C o il c o n f ig u r atio n   E n h an ce   p er f o r m an ce   T h r ee - p h ase  p o wer   s u p p ly   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 :   R ef d in al  Naz ir   Dep ar tm en t   o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g ,   Un iv er s itas   An d alas   L im au   Ma n is ,   Pau h ,   Pad a n g   -   2 5 1 7 5 ,   W est Su m atr a,   I n d o n e s ia   E m ail:  r ef d in aln az ir @ en g . u n a n d . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   A  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   is   ch ar ac ter ized   b y   its   s tr aig h tf o r war d   d esig n ,   d u r ab le  b u ild ,   co s t - ef f ec tiv en ess ,   d ep en d a b ilit y ,   an d   s tr aig h tf o r war d   m ain ten an ce   [ 1 ] - [ 8 ] .   As  a  r esu lt  o f   th ese  ad v an tag es,  in d u s tr ial  f ac ilit ies  co n tin u e  t o   r ely   h ea v ily   o n   th is   m o to r   [ 1 ] - [ 1 2 ] .   T h e  p er f o r m an ce   o f   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r s   is   in f er io r   to   th at  o f   s y n ch r o n o u s   m o to r s ,   alth o u g h   th ey   o f f er   m an y   b en ef its   [ 1 ] ,  [ 2 ] ,   [ 1 3 ] - [ 1 5 ] .   E f f o r ts   ar e  cu r r e n tly   b ein g   m ad e  to   im p r o v e  t h e  p er f o r m a n ce   o f   th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r s ,   an d   m u ltip le  ap p r o ac h es a r e  b ein g   tar g eted   f o r   im p r o v em e n t [ 1 6 ] .   Op er atin g   th e  m o to r   o n   a  s in g le - p h ase  p o we r   s o u r ce   is   o n e  way   to   im p r o v e  th e  p er f o r m an ce   o f   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r s   [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] .   T h is   ca n   in cr ea s e  th e   s tar tin g   to r q u e,   p o wer   f ac t o r ,   an d   m o to r   ef f icien cy .   W h en   y o u   u s e  a  s in g le - p h ase   p o wer   s o u r ce   with   a  th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r ,   y o u   h a v e  to   p ay   m o r e  f o r   co n tr o l a n d   ca p ac ito r   cir cu its ,   wh ich   ar e  d ir ec tly   r elate d   to   t h e  m o to r ' s   p o wer   r atin g   [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] .   An o th er   ef f o r t  to   m ak e   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r s   wo r k   b etter   is   to   im p r o v e   th e   f er r o m ag n etic   m ater ials   u s ed   in   th em   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   Dev elo p m en t  o f   f er r o m ag n etic   m o to r   m ater ials   en tails   s ig n if ican t   ad d itio n al  ex p en s es,  as  th e  q u ality   o f   th e   m ater ial  d ir ec tly   c o r r elate s   with   its   p r ice  escalatio n   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   As  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         A n   in n o va tive  w in d in g   c o n fig u r a tio n   to   en h a n ce   3 - p h a s e  in d u ctio n   mo t o r   p erfo r ma n c e   ( Zu r ima n   A n th o n y )   83   th e  q u ality   o f   th e  f er r o m a g n etic  m ater ial  u tili ze d   in   th e  m o to r   im p r o v es,  m o to r   p er f o r m an ce   en h an ce s ;   n ev er th eless ,   th e  p r o ce s s   also   r esu lts   in   elev ated   p r o d u ctio n   co s ts   d u e  to   th e  in cr ea s ed   p r ice  o f   th e   f er r o m a g n etic  m ater ial.   I n co r p o r atin g   p er m an en t  m ag n ets  in to   th e  r o to r   is   an o th e r   way   to   im p r o v e   th e  p e r f o r m a n ce   o f   a  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   [ 5 ] ,  [ 6 ] ,  [ 2 1 ] .   T h is   way   ca n   m ak e   an   in d u ctio n   m o to r   m o r e   p o wer f u l,   h av e   m o r e   to r q u e,   an d   wo r k   m o r e  ef f icien tly .   Ho wev er ,   th e  p r o b lem   ar is es  f r o m   th e  ad d itio n al  co s ts   a s s o ciate d   wi th   p r o cu r i n g   t h e  p er m an e n t  m ag n ets  u s ed   o n   th e   r o t o r   [ 5 ] ,   [ 6 ] ,   [ 2 1 ] .   T h e  u s e  o f   s u p er io r   p e r m an en t  m a g n ets  in   m o to r s   lead s   to   elev ated   p r o d u ctio n   ex p e n s es.   Desig n in g   th e  m o to r   co il  with   m o r e   th an   th r ee   p h ases   an d   m ak in g   a   p o wer   s o u r ce   th at   m atch es  th e  n u m b er   o f   p h ases   in   th e  co il  i s   o n e  way   to   im p r o v e  th e  p er f o r m an ce   o f   a  th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   [ 2 2 ] - [ 4 4 ] .   T h is   tech n iq u e  ca n   im p r o v e  th e  f lu x   d en s ity   [ 3 8 ] ,   [ 3 9 ] ,   p o we r   [ 3 8 ] ,   [ 3 9 ] ,   to r q u e  [ 3 4 ] ,   [ 3 5 ] ,   an d   ef f icien cy   [ 4 0 ] ,   [ 4 1 ]   o f   th e  m o to r .   I n   s p ite  o f   th is ,   ad d in g   m o r e  p h ases   to   t h e  m o to r   c o il  co s ts   m o r e  b ec au s e  a   n ew  p o wer   s o u r ce   [ 2 2 ] - [ 3 7 ]   n ee d s   to   b e  d e v elo p ed   alo n g   with   a  r eliab le  co n tr o l  s y s tem   an d   s af ety   f ea tu r es   [ 2 3 ] ,   [ 2 7 ] ,   [ 2 9 ] ,   [ 3 0 ] ,   [ 4 0 ] - [ 4 4 ]   th at   ar e  r elate d   to   th e   n u m b er   o f   p h ases   an d   t h e  m o to r ' s   p o wer   o u tp u t.   B ec au s e  o f   th is ,   a  n ew  way   n ee d s   to   b e  f o u n d   to   m ak e   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r s   wo r k   b etter   with o u t   s p en d in g   a  l o t o f   e x tr a  m o n ey .   R e c e n t   s t u d i es   d e m o n s t r a t e   t h a t   o p t i m i zi n g   t h e   r o t o r   s l o t   d e s i g n   [ 4 5 ]   a n d   m o t o r   c o i l   d e s i g n   [ 3 8 ] - [ 4 0 ] ,   [ 4 6 ] - [ 5 1 ]   a r e   t h e   m o s t   e c o n o m i c a l   a p p r o a c h e s   t o   a u g m e n ti n g   m o t o r   p e r f o r m a n c e .   T h a t' s   w h y   t h i s   s t u d y   s u g g e s ts   m a k i n g   a   n e w   t y p e   o f   s ta t o r   c o i l   f o r   t h r e e - p h a s e   i n d u c t i o n   m o t o r s   s o   t h at   t h e y   w o r k   b e tt e r .   As   p a r t   o f   t h is   j o b ,   a  3 - p h a s e   i n d u c t i o n   m o t o r   c o i l   w i t h   a   2 - l a y e r   d e s i g n   a n d   d i f f e r e n t   p o l e   c o n f i g u r a t i o n s   f o r   e a c h   l a y e r   h a d   t o   b e   b u i l t .   W e   i m p r o v e d   t h e   l i n k s   b e t w e e n   t h e   c o i ls   t o   i n c r e a s e   t h e  m a g n e t i c   f l u x ,   w h i c h   i m p r o v e d   t h e   m o t o r ' s   w o r k .   W e   t es t e d   m o t o r s   i n   t h e   l a b ,   l o o k i n g   a t   h o w   c u r r e n t ,   s p e e d ,   t o t a l   p o w e r ,   a n d   m o t o r   e f f i c i e n cy   c h a n g e d   w h e n   t h e   l o a d   c h a n g e d .   T h e   p e r f o r m a n c e   o f   t h e   n e w   m o t o r   w a s   c o m p a r e d   t o   t h a t   o f   a   s ta n d a r d   3 - p h a s e   i n d u c t i o n   m o t o r   t h a t   h a d   t h e   s a m e   s t at o r ,   r o t o r ,   n u m b e r   o f   s t a t o r   s l o ts ,   a n d   n u m b e r   o f   t u r n s   p e r   s l o t   as   t h e   n e w   m o t o r .   T h e   o n l y   d i f f e r e n c e   b e t w e e n   t h e   t w o   m o t o r s   w a s   h o w   t h e   s t a t o r   c o il   w a s   s e t   u p .   B e c a u s e   o f   t h i s ,   th e   n e w l y   c r e a t e d   3 - p h a s e   i n d u c t i o n   m o t o r   d i d   n o t   c o s t   a n y t h i n g   e x t r a .   T h e   p r o p o s e d   w i n d i n g   d e s i g n   i s   v e r i f i ed   t o   b e   s u i t a b l e   f o r   d i f f e r e n t   3 - p h a s e   i n d u c t i o n   m o t o r s ,   i m p r o v i n g   p e r f o r m a n c e   wi t h o u t   s u b s t a n t i al   e x t r a   c o s ts .       2.   T H E   CO M P RE H E NS I VE   T H E O RE T I CA L   B ASI S   W h en   m ak in g   a   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   co il,  y o u   h av e  to   lo o k   at  s ev er al  f ac to r s ,   s u ch   a s   th e  p o le  p itch ,   th e  n u m b er   o f   s lo ts ,   an d   th e  n u m b er   o f   tu r n s   p e r   p o le.   T h e  f o llo win g   eq u atio n   ca n   b e   u s ed   to   f ig u r e   o u t   th e  p o le  p itch   ( τ ) ,   th e  n u m b e r   o f   s lo ts   p er   p o le  ( Q 1 ) ,   an d   th e  n u m b er   o f   s lo ts   p er   p o le  p e r   p h ase  ( q 1 )   co il   [ 5 2 ] .     =  2 ⁄   ( 1 )     1 = 1 2 ⁄   ( 2 )     1 = 1 2   1 ⁄   ( 3 )     I n   th is   c o n tex t,   ' D '   d en o tes  th e  s tato r   in n er   d iam eter   (m) ,   ' π'   is   d ef in ed   as  3 . 1 4 ,   ' p '   r ep r es en ts   th e  n u m b er   o f   p o le  p air s ,   ' s 1 '  in d icate s   th e  n u m b er   o f   s tato r   s lo ts ,   an d   ' m 1 '   r ef er s   to   th e  n u m b er   o f   s tato r   co il  p h ases   u tili z ed   in   th e  in d u ctio n   m o to r .   T o   d ef in e  th e  p o le  p itch   (τ )  in   r elatio n   to   th e   n u m b er   o f   s lo ts ,   u s e  th e  ( 4 )   [ 52 ] .     = 1 2 ⁄ = 1   ( 4 )     T h e  co il p itch   ( y )   is   d ef in e d   as th e  d is tan ce   b etwe en   two   n eig h b o r in g   co il si d es in   th e  co n s tr u ctio n   o f   a  s in g le  p o le  [ 4 ] .   T h e  c o il  p itch   is   ty p ically   r e n d er e d   n ea r ly   eq u iv alen t  to   th e  p o l e  p itch .   Fo r   s o m e  ap p licatio n s ,   th e  co il  p itch   m ay   b e  r ed u ce d   ( co r d ed   co ils ) .   T h e  co il  p itch   ( y )   is   d eter m in ed   b y   co u n tin g   th e   s lo ts   f r o m   th e  lef t to   th e   r ig h t  s id e  o f   th e  co il,  e x ac tly   [ 52 ]:     ≤ 1   ( 5 )     T he   f o llo win g   eq u atio n   ca lcu l ates th e  m ag n itu d e  o f   th e  elec t r ical  an g le  (  )   b etwe en   two   ad j ac en t slo ts   [ 5 2 ] .      =   360 1 ⁄   ( 6 )     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.  1 7 ,   No .   1 ,  Ma r c h   20 2 6 :   82 - 94   84   T h e  co il  m ay   d iv id e  in to   p ar a llel  cu r r en t  ch an n els  if   th e  cu r r en t  o r   v o ltag e  in   ea ch   p h ase  is   o v er ly   elev ated .   I n   a  s in g le - la y er   co il ,   th e  m ax im u m   n u m b er   o f   p ar allel  r o u tes  ( a )   p er   p h ase  is   eq u al  to   th e  n u m b er   o f   p o le  p air s   ( p ) ;  in   co n tr ast,  in   a  d o u b le - lay e r   co il,   th is   n u m b er   is   twice.   A  s ch em atic  r e p r esen tatio n   o f   th e   win d in g   d esig n   f o r   a  th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   is   s h o wn   in   Fig u r e  1 .   T h e  m o to r   h as  a  d o u b le - la y er   s tato r   with   th e  p ar am eter s   m 1   =  3 ,   2 p   =  2 ,   an d   s 1   =  2 4   at  th e  tim e  [ 52 ] .   I n   th e  win d in g   illu s tr ated   in   th is   f ig u r e,   Q 1   is   ca lcu lated   as  2 4   d iv id e d   b y   2 ,   y ield in g   1 2 .   T h is   d en o tes  th e  co il  p itch   ( y )   o f   a  f u ll - p itc h   co il.  T h e  co il  p itch   in   th is   d esig n   h as b ee n   d im in is h e d   v ia  ch o r d in g ,   y   =  8   [ 52 ].           ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r e  1 .   A  two - la y er   co n f ig u r atio n   in   a  th r ee - p h ase  in d u cti o n   m o t o r   with   m 1 =  3 ,   2 p   =  2 ,   s 1   =  2 4 ,   y   =  8 ,   a   =  1 ,   an d   q 1   =  4 : ( a)   p h ase  A,   ( b )   p h ase  B ,   an d   ( c)   p h ase  C   [ 5 2 ]       T h e  m o to r ' s   ab ilit y   to   m o v e  its   lo ad   is   b ased   o n   th e  s tr e n g th   o f   th e  elec tr o d y n a m ic  f o r ce   ( F )   it  p r o d u ce s   wh en   th e  co il' s   m ag n etic  f ield   tu r n s .   T h is   r esu lts   i n   a  m ec h an ical  to r q u e  ( T m )   ca p ab le  o f   tu r n in g   th e   r o to r .   T h e  lin k   b etwe en   elec tr o d y n a m ic  f o r ce   ( F )   a n d   m ec h an ical  to r q u e  ( T m )   is   in d icate d   in   ( 7 )   a n d   ( 8 )   [5 3 ].     = .   . = ( ∅   / ) . .   ( 7 )     =   .   ( 8 )     W h er e   ‘ ∅ ’   m ea n s   m ag n etic  f lu x   ( W b ) ,   ‘   ’   is   elec tr ic  cu r r en t  in   th e  r o to r   c o n d u cto r   ( A ) ,   ‘ B ’   r ep r esen ts   m ag n etic  f lu x   d en s ity   ( T ) ,   ‘ l ’   is   th e  ef f ec tiv e  len g th   o f   th e  r o to r   co n d u cto r   ( m ) ,   ‘ A ’   is   th e  cr o s s - s ec tio n al  ar ea   o f   th e  r o to r   ( m ²) ,   an d   ‘ r ’   is   th e   r o to r   r ad iu s   ( m ) .   T h e   av er a g e   m ag n etic  f lu x   ( ∅ )   i n   1   c o il   an d   th e  m ag n itu d e  o f   th e  s tato r   win d in g   r m s   E MF   ( E 1 )   g en er ate d   in   th e  s tato r   c o il   ca n   b e  ca lcu lated   as  ( 9 )   a n d   ( 1 0 )   [ 52 ] .     ∅   =       2 /   ( 9 )     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         A n   in n o va tive  w in d in g   c o n fig u r a tio n   to   en h a n ce   3 - p h a s e  in d u ctio n   mo t o r   p erfo r ma n c e   ( Zu r ima n   A n th o n y )   85   1 = √ 2   1   1     ∅   ( 10 )   W h er e   L   is   s tato r   s tack   len g th   ( m ) ,   B m   is   m ax im u m   f lu x   d en s ity   in   th e  air   g ap ,  N 1   is   th e  n u m b er   o f   s tato r   co il   tu r n s ,   k w1   =  win d in g   f ac to r ,   a n d   f   is   s o u r ce   f r e q u en c y .  T h e  r o to r   cu r r en t  r ef er r e d   to   as  th e   s tato r   win d in g   ( I 2 )  an d   th e  m ec h an ical  p o wer   co n v er ted   to   d r iv e  th e   r o to r   ( P m ) ,   ca n   th en   b e  ca lcu lated   u s in g   ( 1 1 )   an d   ( 1 2 )   [ 53 ] .     2 = 1 ( 2 + 2 ) ⁄   ( 11 )     = 3   ( 2 ) 2 2   ( 1 − )   ( 12 )     W h er e   s  is   s lip ,  R 2   d en o tes  th e  r o to r   win d in g   r esis tan ce   as  r ef er en ce d   to   th e   s tato r   s y s tem   ( Ω ) ,   w h er ea s   X 2   s ig n if ies th e  r o to r   win d in g   lea k ag e  r ea ctan ce   also   r ef er e n ce d   to   th e  s tato r   s y s tem   ( Ω ) .   W e  ca n   ca lcu late  th e  s ize  o f   t h e  m ec h an ical  t o r q u e   f r o m   th e  co il  ( T m ) ,   th e  o u tp u t   p o wer   ( P out ) ,   th e   lo ad   to r q u e  ( T L ) ,   th e  in p u t  p o wer   ( P in ) ,   an d   th e  r o to r   s p ee d   ( ) ,   an d   th e  ef f icien c y   ( η )   o f   a  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   u s in g   th is   ( 1 3 ) - ( 1 8 )   [ 53 ] :     = ⁄   ( 13 )      = −    ( 14 )     =  ⁄   ( 15 )      = √ 3     .  . .      ( 16 )     = 2 . .  / 60   ( 17 )     = (    /  ) × 100%   ( 18 )     wh er e  N r   d e n o tes  r o to r   s p ee d   ( r ev /m in ) ,   V LL   r ep r esen ts   t h e  l in e - to - lin e   v o ltag e,   I L   s ig n if ie s   lin e  cu r r en t,   an d   C o s     in d icate s   th e  m o t o r ' s   p o wer   f ac to r .       3.   M E T H O D   I n   th e   E lectr ical  E n g in ee r i n g   L ab o r ato r y   o f   t h e  Pad an g   I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y ,   th e   s tu d y   co m p a r e d   th e  p er f o r m an ce   o f   a  b r an d - n e w  th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   to   th at  o f   a  n o r m al  th r ee - p h a s e  in d u ctio n   m o to r .   B o th   m o to r s   h av e  th e  s am e  s etu p   r eg ar d in g   th eir   r o to r ,   s tato r ,   p o le  co u n t,  s tato r   s lo t  n u m b er ,   co il  ty p e,   a n d   co il  cu r r en t   ch ar ac ter is tics .   T h is   s tu d y   is   m o s tly   ab o u t  d esig n in g   th e   s tato r   co il  f o r   a  3 - p h a s e  in d u ctio n   m o to r   th at  n ee d s   t o   wo r k   at   5 0   Hz,   3 8 0   V,   Y  c o n n ec ti o n ,   2   A,   1 3 9 0   r p m ,   2 4   s lo ts ,   an d   4   p o les ,   an d   u s e  a   0 . 6   m m   co il  with   1 1 0   s p in s   p er   s lo t.  T h e  s tan d ar d   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   co il  is   m ad e  u p   o f   a  s i n g le - lay er   co il  with   1 1 0   tu r n s   in   ea ch   s lo t.  T h er e  ar e   two   lay er s   o f   co ils   in   th e  n ew  d esig n   o f   th e  th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   co il.   E ac h   lay er   h as  a  d if f er en t  3 - p h ase  co il  d esig n   th at  is   s p ec if i c  to   its   p o le.   I n   th e  ch an g ed   m o to r ,   ea ch   lay er   h a s   5 5   tu r n s ,   g iv in g   ea ch   s lo t  a  to tal  o f   1 1 0   tu r n s .   W e  ass ess   h o w  well  b o th   m o to r s   wo r k   b y   l o o k in g   at  h o w  c o il   cu r r en t,  s p ee d ,   to r q u e,   an d   m o to r   ef f icien c y   ch an g e  wh e n   d if f er en t  lo ad s   a r e  ap p lied .   Fig u r e  2   s h o ws  h o w  t h e   s tato r   co il  o f   a  n o r m al  th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   is   s et  u p .   I t  h as  2 4   s lo ts   an d   4   p o les.  T h er e  ar e  th r ee   c o ils   in   th is   co n f ig u r atio n :  A,   B ,   a n d   C .   I n   a   Y - co n n ec tio n   m et h o d ,   th e  3 - p h ase  s u p p ly   is   co n n ec ted   t o   ter m in als  A1 ,   B 1 ,   an d   C 1 ,   an d   ter m in a ls   A2 ,   B 2 ,   an d   C 2   ar e  lin k ed   to g eth er   ( n e u tr al  p o in t) .   T h i s   lay o u t  m ak es  th e  m o to r   wo r k   p r o p er l y .   T h e  n ew  t h r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   in clu d es  a  s tato r   co il   lay o u t   with   two   lay e r s .   T h e   f ir s t  lay er   m ir r o r s   th e   d esig n   d ep icted   i n   Fig u r e  2 ,   co m p r is in g   c o ils   A,   B ,   an d   C ,   w h ile  th e  s ec o n d   l ay er ,   illu s tr ated   in   Fig u r e  3 ,   co n s is ts   o f   co ils   D,   E ,   an d   F,  ac h iev e d   b y   d is p laci n g   th e   co il  p lace m e n t  b y   o n e   s lo t.   Fig u r e  2   ( f ir s t  lay er )   s h o ws  th at   th e  b eg in n in g   o f   th e   f ir s t  co il   ( A1 )   s tar ts   at  s lo t  n u m b er   1   wh ile   Fig u r e  3   ( s ec o n d   lay e r )   s h o ws  th e  b eg in n in g   o f   th e  f i r s t  co il  ( D1 )   s tar ts   at  s lo t  n u m b er   2   ( s h if ted   1   s lo t) .   R ef er r in g   to   ( 3 )   with   th e   n u m b er   o f   s tato r   s lo ts   2 4 ,   4   p o le  d esig n ,   th en   th e  d is tan ce   b etwe en   1   s lo t  is   3 0 °,  s o   t h e  co il  d esig n   is   s im ilar   to   th e  3 0 °  asy m m etr ical  6 - p h ase  co il  d esig n .   T h is   n ew  co i l  d esig n   s till   u s es  a   0 . 6 0   m m   co il,  b u t  with   th e   n u m b er   o f   tu r n s   p er   s lo t  f o r   e ac h   lay er   as  m an y   as  5 5   t u r n s   ( h alf   o f   th e  co n v en tio n al  d esig n ) ,   s o   th at  t h e  to tal   1   s lo t  is   s til l  f illed   with   1 1 0   t u r n s   ( th e  s am e  as  th e  co n v en ti o n al  d esig n ) ,   s o   t h er e  is   n o   a d d itio n al  co s t  o n   th e  n ew  m o to r   d esig n .   T h e  n o v elt y   o f   th is   r esear ch   lies   in   th e  f o r m   o f   a  two - lay er   c o il  d esig n   cr ea ted   wh er e  in   th is   n ew  d esig n   a  p air   o f   p o le s   ( n o r th   an d   s o u th   p o les)  is   cr ea ted   o n   e ac h   lay e r ,   wh ile  in   t h e  co n v en tio n al   2 - 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.  1 7 ,   No .   1 ,  Ma r c h   20 2 6 :   82 - 94   86   lay er   d esig n   t h e  f ir s t  lay er   a n d   th e  s ec o n d   lay e r   ar e  c o m b in ed   to   cr ea te  a  c o m m o n   p o le  p air .   Fig u r e  4   illu s tr ates  th e  f u n d am en tal  d if f er en ce   b etwe e n   th e  c o n v e n tio n al  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   co il  d esig n   an d   th e   p r o p o s ed   n ew  co il  d esig n ,   with   Fig u r e  4 ( a)   f o r   a  s in g le - lay e r   co n v e n tio n al  co il  d esig n ,   Fig u r e  4 ( b )   f o r   a  two - lay er   co n v e n tio n al  co il  d esig n ,   an d   Fig u r e  4 ( c)   f o r   a  two - la y er   p r o p o s ed   co il  d esig n ,   wh e r e  ' τ '   r ep r esen ts   th e   p o le  p itch   o f   th e  co il.  Fig u r e  4   illu s tr ates   th at  th e  r ed   lin e  r ep r esen ts   th e  co il  in   th e  f ir s t  lay er ,   wh ile  th e  g r ee n   lin e  r ep r esen ts   th e  c o il  in   th e  s ec o n d   lay e r .   T o   co n n ec t  t h e  co ils   o f   t h e  n ew  m o to r   d esig n   as  s h o wn   in     Fig u r e  4 ( c)   u s in g   a  Y - c o n n e ctio n   s y s tem ,   th e  f ir s t  lay er   co il  co n n ec tio n   ( Fig u r e  2 )   m u s t  b e  jo in ed   to   th e   s ec o n d   lay er   co il  co n n ec tio n   ( Fig u r e  3 )   as  s h o wn   in   Fig u r e  5 .   I n   Fig u r e  5 ,   we  ca n   s ee   th at  th e  3 - p h ase  p o we r   s o u r ce s   ( L 1 ,   L 2 ,   an d   L 3 )   ar e  co n n ec ted   s eq u en tially   to   t h e  en d s   o f   th e   co ils   A1 ,   B 1 ,   an d   C 1 .   B y   u s in g   th is   m eth o d ,   t h e  m o to r   will wo r k   li k e  an   asy m m etr ical  6 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   with   b etter   f lu x   d en s ity .           Fig u r e  2 .  T h e  s tato r   co il d esig n   in   a  s tan d ar d   3 - p h ase  in d u ctio n   m o t o r   co m p r is es a   4 - p o le,   2 4 - s lo t  ar r an g em e n t           Fig u r e  3 .  T h e  co n f ig u r atio n   o f   th e  s tato r   co il in   th e  s ec o n d   la y er   o f   t h e  n o v el  d esig n   f o r   a   th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   f ea tu r es a   f o u r - p o le,   2 4 - s lo t a r r an g em e n t           ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r e  4 .  T h e  d if f er en t f o r m s   o f   4 - p o le,   24 - s lo t c o il d esig n s   f o r   p h ase  A  ( p h ase  L 1 )   in clu d e  ( a)   a  s in g le - lay e r   co il c o n v e n tio n al  d esig n ,   ( b )   a  two - lay er   co il c o n v e n tio n al  d esig n ,   an d   ( c )  a  two - la y er   co il  p r o p o s ed   d esig n   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         A n   in n o va tive  w in d in g   c o n fig u r a tio n   to   en h a n ce   3 - p h a s e  in d u ctio n   mo t o r   p erfo r ma n c e   ( Zu r ima n   A n th o n y )   87       Fig u r e  5 .  T h e  co n n ec tio n   f o r m   o f   th e  f ir s t a n d   th e  s ec o n d   lay er   co ils   o f   th e  n ew  d esig n     th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r       Fig u r e  6   d e p icts   th e  s tr u ctu r e  o f   th e  in d u ctio n   m o to r   p er f o r m an ce   test in g   p r o t o co l  co n d u cted   in   th e  lab o r ato r y .   Fig u r e   6   d e p icts   th e  d ir ec t  co u p lin g   o f   a   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   with   a   1 - p h ase  in d u ctio n   g en er ato r ,   wh ich   is   u n d er   a  g r ad u ally   in c r ea s in g   in ca n d es ce n t  b u lb   lo ad .   A  3 - p h ase  elec tr ic  p o wer   s o u r ce   en er g i z ed   th e   3 - p h ase  in d u cti o n   m o to r ,   wh ich   t h en   r a n   th e  in d u ctio n   g en er ato r .   T h e   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   is   s u b jecte d   to   v ar io u s   test s   b y   m o d if y in g   th e  l o ad   p r o v id e d   to   it  wh ile  s im u ltan eo u s ly   r eg u latin g   th e  lo a d   o f   th e  d ir ec tly   co n n ec ted   in d u ctio n   g en er ato r .   A  3 - p h ase  d ig ita l p o wer   m eter   was lin k ed   to   th e  m o to r   to   m ea s u r e   f r eq u e n cy ,   c u r r e n t,   p o wer   f a cto r ,   v o ltag e,   a n d   i n p u t   p o w er ,   wh ile  a   1 - p h ase  d ig ital  p o wer   m eter   o n   th e   in d u ctio n   g en e r ato r   d o c u m en t ed   th e   o u tp u t  in   ter m s   o f   f r eq u en cy ,   cu r r en t,   p o wer   f ac to r ,   v o ltag e,   a n d   in p u t   p o wer .   T h e   g en er at o r ' s   in p u t  p o wer   s er v es  as  th e   o u tp u t  p o wer   f o r   th e   3 - p h ase  i n d u ctio n   m o to r ,   as  th e   m o to r   is   d ir ec tly   lin k ed   to   th e  g en er ato r .   T h e  r o to r   s p ee d   is   q u an t if ied   u s in g   a  d ig ital  tach o m et er ,   af ter   wh ich   lo ad   to r q u e  a n d   m o t o r   ef f icien cy   ar e  co m p u ted   em p lo y in g   ( 1 5)   t o   ( 1 8 ) .   W e  th en   d is p lay ed   th e  e x p er im en tal  r esu lts   o f   th e   m o t o r s '   p er f o r m a n ce   i n   a  tab le  an d   g r ap h   f o r   an aly tica l  ev alu atio n .   T o   s tr en g th e n   t h e   an aly s is   o f   m o to r   ch ar ac ter is tics   p r o d u ce d   b y   th e  n ew  co il  d esig n   in   ter m s   o f   i n cr ea s in g   m o t o r   o u tp u t  p o wer ,   m o to r   co il  d esig n   m o d elin g   was a ls o   ca r r ie d   o u t  u s in g   th e  ' An s y s   Mo to r - C AD  v 2 0 2 4 . 1 . 1 '   p r o g r am .           Fig u r e  6 .  An   i n d u ctio n   m o t o r   p er f o r m an ce   test in g   p r o ce d u r e       4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   I n   th e  lab ,   we  test ed   h o w  well  b o th   tr ad itio n al  an d   n e w  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r s   wo r k ed   b y   ch an g in g   th e   lo ad   o n   ea ch   m o to r   a n d   c h ec k in g   ch a n g es  in   cu r r e n t,  s p ee d ,   lo ad   to r q u e,   an d   ef f icien cy .   T h e   lab o r ato r y   test in g   o f   b o th   m o t o r s   y ield e d   p er f o r m an ce   d ata   illu s tr ated   in   Fig u r es  7   to   9 .   T ab le  1   en ca p s u lates   th e  d etailed   d ata  o n   b o th   m o t o r   p er f o r m an ce s .   Fig u r es  7   to   9   s h o w  th at  T L   ( ND) ,   Nr   ( ND) ,   Po u t   ( ND) ,   E f f   ( ND) ,   an d   I   ( ND)   r e p r esen t  t h e  lo ad   to r q u e,   r o to r   s p ee d ,   o u tp u t  p o wer   ( m o t o r   lo ad ) ,   e f f icien cy ,   an d   co il  cu r r en t  i n   th e   n ew  d esig n   m o to r .   T L ( M3 ) ,   Nr ( M 3 ) ,   Po u t( M3 ) ,   E f f ( M 3 ) ,   a n d   I ( M3 )   r ep r esen t  t h e  s am e   m ea s u r em en ts   in   th e  tr a d itio n al  in d u ctio n   m o to r .   Fig u r e   1 0   s h o ws  th e  d esig n   f o r m   o f   t h e  t r ad itio n al  in d u ctio n   m o to r   co il  an d   th e  n ew  d esig n   m o to r   u s in g   t h e  ' An s y s   Mo to r - C AD  v 2 0 2 4 . 1 . 1 '   p r o g r a m ,   wh ile  Fig u r es  1 1   an d   1 2   d is p lay   th e   s im u latio n   r esu l ts .   I t  is   clea r   f r o m   lo o k i n g   at  Fig u r e  7   th at  th e  n ew  d esig n   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   h as  b etter   lo ad   p o wer   ( T L )   an d   r o to r   s p ee d   ( Nr )   th an   th e  o ld   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r .   L o o k in g   at  Fig u r e  7   an d   T ab le  1   s h o ws  th at  th e  u p d ated   d esig n   o f   th e  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   ca n   h an d le  a  lo ad   to r q u e   o f   5 . 7 7   Nm   at  a  s p ee d   o f   1 3 9 0   r p m .   T h e  n o r m al  th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   h as   a  p ea k   lo ad   to r q u e  o f   4 . 8 7   Nm   an d   a  s p ee d   o f     1 3 8 0   r p m .   T h e  r esear c h   s h o w s   th at  th e  n ew  d esig n   o f   th e  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   is   b etter   th an   th e  o ld   o n e.   T h e  lo ad   to r q u e  ( T L )   g o es  u p   b y   1 8 . 1 8 % ,   an d   th e  r o to r   s p ee d   g o es  u p   b y   0 . 7 2% .   T h e  p h en o m e n o n   ca n   b e   ex p lain ed   b y   th e   n ew  d esig n   o f   th e   m o to r   c o ils ,   wh ich   ef f ec tiv el y   en h an ce s   th e   p o le  p itch   ( τ ) ,   as   d em o n s tr ated   in   Fig u r e  4 ( c) .   T h e  d esig n   lea d s   to   a  r is e  in   th e  m ag n etic  f l u x   ( ∅ )   with in   th e   m o to r ,   as  s h o wn   in   ( 9 ) ,   wh ich   in   tu r n   ca u s es  an   in cr ea s e  in   ‘ E 1 ’   an d   ‘ P m ’ ,   as  ev id en ce d   in   ( 1 0 )   an d   ( 1 2 ) .   T h e  in cr ea s e  in   ‘ P m ’  r esu lts   in   a  p r o p o r tio n al  in cr e ase  in   ‘ P out ’   an d   ‘ T L ’ ,   as  illu s tr ated   in   ( 1 4 )   an d   ( 1 5 ) .   T h is   a p p r o ac h   lead s   to   a n   D i g i t a l   P o w e r M et er 3 - p h a se   i n d u ct i o n   m ot or   1 - ph ase  I n d u ct i o n   G en er at or   - 3 - p h a se p o w e r   sup p l y Load  of   ge ne r at or   ( l a m p s) D i gi t a l   P o w er M e t e r 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.  1 7 ,   No .   1 ,  Ma r c h   20 2 6 :   82 - 94   88   o b s er v ab le  in cr ea s e  in   lo ad   to r q u e  ( T L )   an d   m o to r   s p ee d   ( N r ) ,   as  d em o n s tr ated   i n   Fig u r es   7 ( a)   an d   7 ( b ) .   T h e   in cr ea s e  in   f lu x   ( ∅ )   i n   th e  m o t o r   also   ca u s es a n   in cr ea s e  in   t h e  f lu x   d en s ity   ( B ) ,   wh ich   au t o m atica lly   in cr ea s es  th e  elec tr o d y n am ic  f o r ce   ( F )   a n d   m ec h an ical  to r q u e  ( T m )   o f   th e  m o to r   as  s h o wn   in   ( 7 )   an d   ( 8 ) .   T h e  r esu lts   o f   FEA  s im u latio n s   co n d u cted   with   ‘ An s y s   Mo to r - C AD’   s u b s tan tiate  th is   co n clu s io n ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r e   1 1 .   Fro m   Fig u r e  1 1 ,   it  ca n   b e   s ee n   th at  th e  s tato r   o f   th e  n e wly   d esig n ed   3 - p h ase  in d u cti o n   m o t o r   h as  m o r e   b r o wn   co lo r ,   wh ic h   m ea n s   it  h as  a  h i g h er   m ax im u m   f lu x   d en s ity   th an   th e   s tato r   o f   t h e   tr ad itio n al   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r .   Fig u r e  1 1 ( a)   s h o ws  th at  th e  co n v en ti o n al  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   o n ly   h as  an   air   g ap   f lu x   d en s ity   o f   0 . 3 9 3   T esla,  wh ich   is   lo wer   th a n   t h e  air   g ap   f lu x   d en s ity   o f   t h e  n ewly   d esig n e d   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   o f   0 . 4 1 1 4   T esla,  as sh o wn   in   Fig u r e  1 1 ( b ) .           ( a)   ( b )     Fig u r e   7 .   C h ar ac ter is tics   o f   th e  co r r elatio n   b etwe en   ( a)   lo ad   to r q u e  a n d   m o to r   o u tp u t  p o we r   an d   ( b )   r o to r   s p ee d   an d   m o to r   o u tp u t p o wer         ( a)   ( b )     Fig u r e   8 .  C h ar ac ter is tics   o f   th e  co r r elatio n   b etwe en   ( a)   o u tp u t p o wer   a n d   r o to r   s p ee d   an d     ( b )   ef f icie n cy   an d   m o t o r   o u tp u t p o wer           Fig u r e  9 .  C h ar ac ter is tics   o f   th e  co r r elatio n   b etwe en   win d in g   cu r r en t a n d   m o to r   o u tp u t  p o w er     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         A n   in n o va tive  w in d in g   c o n fig u r a tio n   to   en h a n ce   3 - p h a s e  in d u ctio n   mo t o r   p erfo r ma n c e   ( Zu r ima n   A n th o n y )   89   T ab le  1 .   Par ticu lar   p er f o r m an c e  ac co m p lis h m en ts   o f   t h e  m o t o r s   O b j e c t   N e w   d e si g n   Tr a d i t i o n a l   d e s i g n   En h a n c e me n t   ( %)   Q u a n t i t y   o f   p o l e s   4   4   0   Q u a n t i t y   o f   w i n d i n g s   p e r   sl o t   1 1 0   1 1 0   0   Q u a n t i t y   o f   s l o t s   24   24   0   Lo a d   t o r q u e   ( N m)   5 . 7 7   4 . 8 7   1 8 . 4 8   R o t o r   sp e e d   ( r / m i n )   1 3 9 0   1 3 8 0   0. 72   O u t p u t   p o w e r   ( W )   8 4 0   7 0 4   1 9 . 3 2   Ef f i c i e n c y   ( %)   72 . 2   62 . 1   1 6 . 2 6   W i n d i n g   c u r r e n t   ( A )   2 . 03   1. 97   3 . 0 5       ( a)       ( b )       Fig u r e  1 0 .   Desig n   f o r m   o f   a  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   co il o n   p h ase  1   ( p h ase  L 1 )   o n ly   u s in g   th e  p r o g r am   ‘ An s y s   Mo to r - C AD  v 2 0 2 4 . 1 . 1 , ’   in clu d in g   ( a)   th e  co il d esig n   o n   a  c o n v e n tio n al  3 - p h ase  in d u ctio n   m o t o r   an d   ( b )   th e  c o il d esig n   o n   a  n ew  d esig n   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   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.  1 7 ,   No .   1 ,  Ma r c h   20 2 6 :   82 - 94   90   ( a)     ( b )       Fig u r e  1 1 .   Flu x   d e n s ity   d ata  f o r   a  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   u tili zin g   f in ite  elem en t a n al y s is   ( FEA)   with   th e  s o f twar e  ' An s y s   m o to r - C AD  v 2 0 2 4 . 1 . 1 '   en co m p ass es ( a)   f lu x   d en s ity   in   a  c o n v e n tio n al  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   an d   ( b )   f lu x   d e n s ity   in   a n   in n o v ativ e  d esig n   o f   a  3 - p h a s e  in d u ctio n   m o to r       T h e  ar ch itectu r e  o f   th is   n ew  m o to r   co il  f ea tu r es  th e  f o r m a tio n   o f   u n iq u e  m ag n etic  p o le s   f o r   ea ch   lay er ,   as  d e p icted   in   Fig u r e   4 ( c ) .   T h is   ar r an g em en t  e n ab les  th e  m a g n etic  f l u x   r o tatio n   to   m im ic  th at  o f   a n   asy m m etr ical  6 - p h ase  in d u ctio n   m o to r ,   r esu ltin g   in   en h an c ed   to r q u e.   T h is   s itu atio n   r ed u ce s   p o wer   lo s s es  in   th e   m o to r   c o il,  th er e b y   im p r o v in g   o u tp u t  p o wer   a n d   m o to r   ef f icien cy ,   as  e v id en ce d   in   ( 1 4 )   a n d   ( 1 8 ) .   T h e   m o to r   c h ar ac ter is tics   d ep icted   in   Fig u r e  8   an d   t h e  d ata   p r esen ted   in   T a b le  1   v alid ate  th e  claim .   Fig u r e   8   s h o ws  th at  th e  n ew  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   wo r k s   b etter   th an   th e  o ld   o n e,   esp ec ially   in   ter m s   o f   o u tp u t   p o wer   an d   ef f icien cy ,   an d   it  is   m o r e  s tab le  wh en   th e  lo ad   ch an g es.   T h is   d ata  is   als o   s u p p o r te d   b y   th e   s im u latio n   r esu lts   u s in g   An s y s   Mo to r - C AD,   as  s h o wn   in   Fi g u r e  1 2 .   Fig u r e  1 2 ( a)   s h o ws  th at  th e  o u tp u t p o wer   ch ar ac ter is tic  wav ef o r m   o f   a  c o n v en tio n al  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   is   b elo w  1 4 0 0 ,   wh ile  F ig u r e  1 2 ( b )   s h o ws  th at  th e  o u tp u t  p o wer   wav e f o r m   o f   th e  n ewly   d esig n e d   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   is   h ig h er   th an   1 4 0 0 .   I t  is   clea r   f r o m   t h ese  two   p iece s   o f   in f o r m atio n   t h at  th e  n ew  m o to r   d esig n   is   s tr o n g er   t h an   th e  o ld   th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r .   T ab le  1   illu s tr ates  th at  th e  o u tp u t  p o wer   an d   ef f icien c y   o f   th e  n ew  d esig n   m o t o r   ar e   8 4 0   W   an d   7 2 . 2 %,  r esp ec tiv ely .   I n   c o n tr a s t,  th e  tr ad itio n al   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   d em o n s tr ates  an   o u tp u t  p o wer   an d   ef f icien cy   o f   7 0 4   W   an d   6 2 . 1 %,  r esp ec tiv ely .   T h e  d ata  in d i ca te  an   in cr ea s e  in   o u tp u t  p o w er   an d   e f f icien cy   i n   th e  n ew   d esig n   m o to r ,   m ea s u r in g   1 9 . 3 2 %  an d   1 6 . 2 6 %,  r esp ec tiv ely .   T h is   en h an ce m e n t  u n d er s co r es  th e   ef f icac y   o f   th e   n ew  d esig n   f o r   o p tim i z in g   p er f o r m an ce ,   r en d er in g   it  a   m o r e   v iab le  c h o ice  f o r   ap p licatio n s   th at  d em an d   in c r ea s ed   p o wer   o u tp u t  an d   ef f icien c y .   T h ese  ad v an ce m e n ts   h av e  th e  p o t en tial  to   r esu lt  in   co n s id er ab le  e n er g y   s av in g s   a n d   a  d ec r ea s e  in   o p er atio n al  e x p en s es .  T ab le  2   s h o ws  a  co m p ar ativ e  o v er v iew   o f   s ev er al  way s   to   im p r o v e  m o to r   ef f icien c y .   B y   lo o k i n g   at  T ab le  2 ,   wh ich   co n tain s   s ev er al  m eth o d s   to   im p r o v e  m o to r   ef f icien c y ,   it  ca n   b e  s ee n   th at  th e  m eth o d   in   th e  f o r m   o f   s tato r   win d in g   d esig n   d ev elo p m e n t   g iv en   in   t h is   s tu d y   o u t p er f o r m s   o th er   m eth o d s .   Fig u r e  9   d escr ib es  t h e  win d i n g   c u r r en t   ch ar ac te r is tics   o f   th e  m o to r ,   a n d   it  ca n   b e   s ee n   th at,   in   g en er al,   th e  n ew  d esig n   m o t o r   o p er ates  at  ap p r o x im ately   th e  s am e  lo ad   b u t  with   lo w er   win d in g   cu r r e n t.   Alth o u g h   t h er e  is   a  s lig h t  in c r ea s e  in   th e  win d in g   cu r r en t  o f   th e  n ew  d esig n   m o t o r   b y   3 . 0 5 %   ( in   T ab le  1 ) ,   th e   o v er all  p er f o r m an ce   o f   th e  n e w  d esig n   th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   is   s u p er io r   t o   th at  o f   th e  tr ad itio n al   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r ,   with   in cr ea s ed   o u t p u t  p o wer ,   m o t o r   ef f icie n cy ,   l o ad   t o r q u e ,   a n d   r o to r   s p ee d .  B y   lo o k in g   at  th e  d ata  in   T a b le  1 ,   it  ca n   b e  s ee n   th at  th is   n ew  d esig n   m o to r   u s es  th e  s am e  s tato r ,   r o to r ,   an d   win d in g s   as  th e  co n v en tio n al   m o to r ,   ex ce p t  f o r   th e  s h ap e  o f   th e  win d in g s .   T h is   in n o v ativ e  m o to r   d esig n   em p lo y s   th e  s am e  m ate r ials   as  tr ad itio n al  3 - p h ase  in d u cti o n   m o to r s ;  h en ce ,   it  elim in ates   th e  n ee d   f o r   co s tly   en h an ce m e n ts   to   b o o s t  m o t o r   p er f o r m an ce .   T h er e f o r e,   th e  w in d in g   d esig n   u s ed   in   th is   s tu d y   is   r ec o m m en d e d   f o r   u s e  in   o th er   3 - p h ase  in d u c tio n   m o to r s   to   im p r o v e  th eir   p er f o r m an ce   with o u t  s ig n if ica n t  ex tr a  co s ts .   T h is   m eth o d   im p r o v es th e   m o to r ' s   o v er all  p er f o r m a n ce   an d   f o s te r s   co s t e f f icien cy   in   p r o d u ctio n .        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         A n   in n o va tive  w in d in g   c o n fig u r a tio n   to   en h a n ce   3 - p h a s e  in d u ctio n   mo t o r   p erfo r ma n c e   ( Zu r ima n   A n th o n y )   91     ( a)       ( b )     Fig u r e  1 2 .   C h ar ac ter is tic  o u tp u t p o wer   v s .   s p ee d   o f   a  3 - p h as e  in d u ctio n   m o to r   u tili zin g   th e   ' An s y s   Mo to r - C AD  v 2 0 2 4 . 1 . 1 '   ap p licatio n ,   c o m p r is in g   ( a )   o u t p u t p o wer   o f   a  s tan d ar d   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   an d     ( b )   o u tp u t p o wer   o f   an   in n o v at iv e  d esig n   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r       T ab le  2 .  C o m p a r is o n   o f   s ev er al  m eth o d s   f o r   in cr ea s in g   m o t o r   ef f icien c y   R e f e r e n c e   Y e a r   M e t h o d   Ef f i c i e n c y   e n h a n c e m e n t   ( %)   [ 5 ]   2 0 2 2   P e r man e n t   m a g n e t   r o t o r   1 1 . 1 0   [ 4 6 ]   2 0 2 2   C o n t r o l   sy s t e m   d e v e l o p me n t   7 . 0 0   [ 4 7 ]   2 0 2 3   R o t o r   sl o t   d e si g n   9 . 2 5   O u r   c u r r e n t   s t u d y   2 0 2 5   S t a t o r   w i n d i n g   d e si g n   1 6 . 2 6       5.   CO NCLU SI O N   T h e  s tu d y   f o u n d   th at  th e  n ew   win d in g   d esig n   f o r   a  th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o t o r   co u l d   en h an ce   its   p er f o r m an ce   b y   in cr ea s in g   th e  lo ad   to r q u e  ca p ac ity   b y   1 8 . 4 8 %,  th e   r o t o r   s p ee d   b y   0 . 7 2 %,  th e  o u tp u t   p o we r   b y   1 9 . 3 2 %,  an d   th e  m o to r   ef f i cien cy   b y   1 6 . 2 6 %.  Alth o u g h   t h er e  is   a  3 . 0 5 %  r is e  in   th e   win d in g   c u r r en t   o f   th e   m o to r   wh en   it  is   o p er atin g   u n d er   m ax im u m   lo ad   co n d itio n s ,   th e  o v er all  p er f o r m a n ce   o f   t h e  m o to r   im p r o v es  as  th e  m o to r ' s   ca p ab ilit y   g r ea tly   in cr ea s es.  T h e  n ewly   d esig n ed   t h r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r   d o es  n o t  in cu r   an y   ad d itio n al  e x p en s es  b ec au s e  it  u s es  th e  s am e  m ater ials   a s   co n v en tio n al   th r ee - p h ase  in d u ctio n   m o to r s .   W e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.