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 .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 ,   p p .   1 6 7 5 ~ 1 6 8 7   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 3 . p p 1 6 7 5 - 1 6 8 7           1675       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   FEA - ba sed   o p tim iza tion o f  swi tche s  for  relu ctance   mo tors       H iba   E s a m   Aziz 1 ,   Abdu lla h  K .   Sh a ns ha l 2 ,   I m a d Id a n Ab ed  Al - K ha la f 3 ,   T a m er   K a m e l 4   1 D e p a r t me n t   o f   C l o u d   C o m p u t i n g   a n d   I n t e r n e t   o f   T h i n g s  En g i n e e r i n g   Te c h n i q u e s,   Te c h n i c a l   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e   f o r   C o mp u t e r   a n d   A I ,   N o r t h e r n   Te c h n i c a l   U n i v e r s i t y ,   M o su l ,   I r a q   2 D e p a r t me n t   o f   U A V s E n g i n e e r i n g   T e c h n o l o g y ,   E n g i n e e r i n g   Te c h n i c a l   C o l l e g e   M o s u l ,   N o r t h e r n   Te c h n i c a l   U n i v e r si t y ,   M o s u l ,   I r a q   3 D e p a r t me n t   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e   En g i n e e r i n g   Te c h n i q u e s ,   T e c h n i c a l   E n g i n e e r i n g   C o l l e g e   f o r   C o m p u t e r   a n d   A I ,     N o r t h e r n   Te c h n i c a l   U n i v e r s i t y ,   M o su l ,   I r a q   4 S c h o o l   o f   E n g i n e e r i n g ,   C o m p u t i n g   a n d   M a t h e m a t i c s ,   U n i v e r si t y   o f   P l y mo u t h ,   P l y mo u t h ,   U n i t e d   K i n g d o m       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   1 6 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u l 1 6 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Au g   1 4 ,   2 0 2 6       S witch e d   re lu c ta n c e   m o to rs  (S R M s)  a re   c o n sid e re d   o n e   o f  t h e   imp o rtan t   m a c h in e s  u se d   in   i n d u stry   se c to r s  d u e   to   th e ir  sim p le  stru c tu re ,   r o b u st n e ss ,   a n d   h i g h - sp e e d   c a p a b il it y .   H o we v e r,   t h e   p e rf o rm a n c e   is  o ften   l imited   b y   h ig h   t o rq u e   ri p p le  a n d   a c o u stic  n o ise   d u e   t o   th e   u n e v e n   m a g n e ti c   fl u x   d istri b u ti o n .   T h is  p a p e r   p re se n ts   a n   o p ti m iza ti o n   st u d y   f o r  imp r o v i n g   fl u x   d istri b u ti o n   b y   s h a p e   d e sig n   m o d ifi c a ti o n s  o f  t h e   sta to r  a n d   r o to r   g e o m e tr y   u sin g   fi n it e   e lem e n t  a n a ly sis   ( F E A )   c o m b i n e d   wi th   th e   wh a le  o p t imiz a ti o n   a lg o rit h m   ( WOA ) .   M o re   sp e c if ica ll y ,   F EA  is   u ti li z e d   to   c a lcu late   t h e   m a g n e ti c   field   b e h a v io r,   to r q u e   c h a ra c teristics ,   a n d   c o re   lo ss e s  fo r   d iffere n t   stru c tu ra l  g e o m e tri e s  o f  t h e   p r o p o se d   d e sig n ,   wh il e   WOA  sy st e m a ti c a ll y   se a rc h e s  fo r  t h e   o p ti m u m   v a l u e s  o f   sh a p e   p a ra m e ters .   T h u s,   t h e   sim u latio n   re su lt s  sh o w  t h a t  t h e   p ro p o s e d   a p p r o a c h   sig n ifi c a n tl y   imp ro v e s  th e   u n if o rm it y   o f  fl u x   d istri b u ti o n ,   h e n c e   re d u c in g   to r q u e   ri p p le  a n d   i m p ro v i n g   th e   e fficie n c y .   T h e   in te g ra ti o n   o f  F EA  with   th e   WOA  p r o v id e s  a   p ra c ti c a l  a n d   e ffe c ti v e   wa y   to   a c h iev e   b e tt e r  S RM   p e rfo rm a n c e   wit h o u t  f u rth e r   c o m p li c a ti o n   o f  c o n tr o l  a l g o rit h m s.   K ey w o r d s :   E f f icien cy   o p tim izatio n   FEM   Flu x   d en s ity   SR Ms  d es ig n   T o r q u e   en h a n ce m en t   W h ale  alg o r ith m s   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 :   T am er   Kam el   Sch o o l o f   E n g in ee r in g ,   C o m p u tin g   an d   Ma th em atics,  Un iv e r s ity   o f   Ply m o u t h   Ply m o u th ,   PL4   8 AA,   U n ited   K in g d o m   E m ail:  tam er . k am el@ p ly m o u t h . ac . u k       1.   I NT RO D UCT I O N   R elu ctan ce   m o to r s   h av e   a  w id ely   r ec o g n ized   ad v an tag e   o f   s im p le  s tr u ctu r e,   r o b u s tn ess ,   an d   th e   p o s s ib ilit y   to   wo r k   at  h ig h   s p ee d   in   th e  ab s en ce   o f   p er m an en t  m ag n ets.  T h ese  f ea tu r es  p u t  th em   in   an   ad v an tag e o u s   p o s itio n   in   a  v ar iety   o f   in d u s tr ial  d r iv es ,   elec tr ic  v eh icle  ap p licatio n s ,   an d   in d u s tr ial  ad ju s tab le   s p ee d   d r iv e  ( ASD)   ap p licatio n s .   Ho wev er ,   s witch   r elu ctan ce   m o to r s   ( SR Ms )   in h er en tly   f ac e  a  non - u n if o r m   d is tr ib u tio n   o f   m ag n etic   f lu x ,   wh ich   o f ten   lea d s   to   h ig h   to r q u e  r ip p le,   l o ca lized   s atu r atio n ,   ac o u s tic  n o is e,   a n d   r ed u ce d   ef f icien cy   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h is   f lu x   p ath   is   in h er en tly   u n b al an ce d ,   an d   it  f o r m s   a  b asic  d esig n   ch allen g e  th at  r estricts b r o ad er   ap p licatio n s   o f   SR Ms in   n o is e - s en s itiv e  an d   h ig h - p er f o r m a n ce   ap p licatio n s   [ 3 ] .   G e o m e t r i c   d es i g n   m o d i f i c at i o n s   h a v e   b e e n   o n e   s u c h   a p p r o a c h   t o   i m p r o v e   f l u x   d i s t r i b u ti o n .   O p t i m i zi n g   s t a t o r   a n d   r o t o r   p o l e   a r c s ,   w h ic h   d i r e c t l y   g o v e r n   t h e   v a r i a t i o n   o f   p e r m e a n c e   w i t h   r o t o r   p o s it i o n ,   c o n s t it u t es   o n e   s u c h   w i d e l y   s t u d i e d   a p p r o a c h .   T h e   a d j u s t m e n ts   o f   p o l e - a r c   c o m b i n a t i o n s   h a v e   m a n a g ed   t o   b a l a n c e   m a n y   c o m p e t i n g   o b j e c t i v e s   s u c h   a s   t o r q u e   d e n s i t y ,   t o r q u e   r i p p l e ,   a n d   e f f i c i e n c y   [ 4 ] .   M o r e o v e r ,   g e n e r a l   s h a p e   o p t i m i z a ti o n   m e t h o d s   h a v e   b e e n   s t u d i e d   t o   r e f i n e   t h e   p o l e   g e o m e t r y   i n   o r d e r   t o   r e d u c e   t o r q u e   r i p p l e   w h i l e   s t i ll  m a i n t a i n i n g   t o r q u e   d e n s it y .   An o t h e r   d e s i g n   m et h o d o l o g y   i n v o l v i n g   a i r g a p   s h a p i n g   a n d   p o l e - t i p   m o d i f i ca t i o n   h a s   b e e n   d e v e l o p e d   a n d   i m p lem e n t e d .   T h e   i n t r o d u c t i o n   o f   n o n - u n i f o r m   a i r   g a p s ,   c h a m f e r s ,   a n d   s m a l l  n o t c h e s   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 .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   167 5 - 1 6 8 7   1676   m a y   e f f e c t i v e l y   r e d is t r i b u te   t h e   m a g n e t i c   f l u x   a n d   r e d u c e   lo c a l   s at u r a t i o n   a t   al i g n e d   p o s it i o n s .   T h e   u s e   o f   a  u n i f o r m   a i r   g a p   wi t h   r o t o r   p e r f o r a t i o n s   ca n   m i n i m i z e   t o r q u e   r i p p l e   wi t h o u t   p e n a li z i n g   t h e   a v e r a g e   t o r q u e .   S u ch   t e c h n i q u e s   a r e   h i g h l y   r e l i a n t   o n   f i n i t e   e l e m e n t   a n a l y s is   ( F E A )   i n   o r d e r   t o   p r e d i c t   t h e   f l u x   p a t h s   a n d   v e r i f y   a n y   i m p r o v e m e n t   i n   p e r f o r m a n c e  [ 5 ] .   S i n c e   t o r q u e   r i p p l e   a n d   u n e v e n   f l u x   a l s o   e x c i te   r a d ia l   f o r c e s   p r o d u c i n g   v i b r a t i o n   a n d   a c o u s ti c   n o i s e ,   r e s e a r c h e r s   h a v e   i n t e g r at e d   s t r u c t u r a l   a n d   a c o u s t i c   m o d e ls   wi th   F E A .   I t   i s   f ea s i b l e  t h a t   t h e  g e o m e t r i c al   c o n s t r u c t io n   o p t i m i z a ti o n   t h r o u g h   m u l t ip h y s i c s   F E A  s i m u l t a n e o u s l y   lo w e r s   t o r q u e   r i p p le  a n d   r e d u c e s   s o u n d   p r e s s u r e   l e v e l s ,   g i v i n g   m o r e   c o m p l et e   i m p r o v e m e n t   t o   SR M   p e r f o r m a n c e   [ 6 ] .   Mo r e  in n o v ativ e  to p o lo g ies   h av e  also   b ee n   p r o p o s ed   b ey o n d   co n v en tio n al  d esig n s ,   s u ch   as  s eg m en ted - r o t o r   SR Ms,  wh ic h   im p r o v e  f lu x   u n if o r m ity .   Su ch   m ac h in es  r ed u ce   f lu x   p at h s   an d   f lu x   r ev er s als   in   th e  s tato r ,   h en ce   im p r o v i n g   to r q u e  d en s ity   an d   ef f ici en cy .   Xu   et  a l.   [ 7 ]   r ev iewe d   th e  ad v an tag es  o f   SS R M s ,   wh er ea s   W id m er   et  a l.   [ 8 ]   o p tim ized   a n   80 - kW   au to m o tiv e - s ca le  SS R M;  to r q u e  d en s ity   co m p etitiv en ess   an d   r ed u ce d   r ip p le   wer e   attain ed   co m p a r ed   to   co n v en tio n al  d esig n s .   Mo r eo v er ,   s im ilar   s tr ateg ies  ar e  in v esti g ated   f o r   b ea r in g - less   SR Ms,  wh er e  p o le  s h ap in g   h as  b ee n   ap p lied   to   s im u ltan eo u s ly   b o o s t  to r q u e  a n d   m i n im ize  r ip p le  u n d er   c o m b in e d   elec tr o m a g n etic  an d   f o r ce   r e q u ir em e n ts   [ 9 ] .   R ec en t  s tu d ie s   also   h ig h lig h t  ad v an ce d   o p tim izatio n   m eth o d s ,   w h ich   c o m b in e  p ar am etr ic   m o d elin g   with   o p tim izatio n s ,   o r   h y b r id   tim e - e f f icien t FE A  m o d els,  to   ac ce ler ate  th e  ev alu atio n   o f   m a n y   d esig n   v ar iab les [ 1 0 ] .   Mu lti - o b jectiv e  o p tim izatio n   m eth o d s   ar e   also   in v esti g ated   to   o b tain   h ig h er   o u tp u t  p o wer   a n d   to r q u e   in   SR Ms  [ 3 ] .   T o   ev alu ate  th e  elec tr o m ag n etic  an d   v ib r o - ac o u s tic  tr ad e - o f f s   [ 1 1 ] ,   a  h y b r id   ac o u s tic  p r ed ict io n   m o d el  h as  b ee n   p r o p o s ed .   Me an wh ile,   im p r o v em en ts   in   f lu x   d is tr ib u tio n   m u s t  b e  c o - d esig n e d   with   cu r r e n t  ex citatio n   s tr ateg ies to   ac h iev e  r o b u s t to r q u e - r ip p le  m in im izatio n   [ 1 2 ].   On   th e  o th er   h a n d ,   m a n y   ex is tin g   wo r k s   s tu d ied   th e  in v esti g atio n   an d   o p tim izatio n   o f   th e   g eo m etr y   o f   th e  SR Ms,  f o cu s in g   o n   a  s i n g le  tar g et,   s u ch   as  to r q u e   r ip p le  r ed u cti o n ,   with o u t  s im u lta n eo u s ly   ac co u n tin g   f o r   ef f icien cy   a n d   ac o u s tic  p er f o r m a n ce   [ 6 ] .   Oth er s   f o cu s   o n   s p ec if ic  d esig n   v a r iab les  wh ile  n eg lectin g   m an u f ac tu r ab ilit y   co n s tr ain ts ,   lam in atio n   r o b u s tn ess ,   o r   p e r f o r m a n ce   co n s is ten cy   u n d er   d if f er en t  o p er atin g   co n d itio n s   s u c h   as   v o ltag e   v a r iatio n ,   th e r m al  e f f ec ts ,   an d   h ig h - s p ee d   tr an s ien ts   [ 1 3 ] .   I n   t h is   p ap er ,   SR M  is   m o d eled   a n d   s im u lated   u s in g   th e  p ar am etr ic  m eth o d .   Mo r e  p r ec is ely ,   th e  s tato r ,   r o to r ,   an d   air   g a p   d esig n   a r e   f u r th er   im p r o v ed   b y   a p p ly in g   th e  wh ite  wh ale  al g o r ith m   an d   in te g r ated   with   An s y s   Ma x well   s o f twar e.   C o n s eq u en tly ,   th e  p r ed icted   r esu lts   s h o w  a  b etter   m o to r   d e s ig n ,   wh er e  th e  d is tr ib u tio n   a n d   f lo w  o f   m ag n etic   f lu x   b etwe en   its   d if f er en t p a r ts   im p r o v e d ,   r aisi n g   t h e  to r q u e  a n d   s u b s eq u e n tly ,   th e  o v er all  ef f icien cy .       2.   A  F UNDA M E N T AL   D E S I G N  M E T H O D  F O R  T H E   S R M   T h e  SR M  d esig n   p r o ce s s   f o cu s es   o n   th e  d eter m in atio n   o f   th e  m ain   g eo m etr ic  d i m en s io n s ,   esp ec ially   th e  in n er   an d   o u ter   d iam eter s ,   wh ich   will  b e  u s ed   as  th e  b asis   f o r   a  m o r e  d etailed   d esig n   o f   b o th   s tato r   a n d   r o to r .   T h is   is   f o llo wed   b y   g eo m etr ic  d e f in itio n ;  th e  p e r f o r m a n ce   ev alu atio n   is   v er if ied   in   ter m s   o f   elec tr o m ag n etic  t o r q u e  an d   o v er all   ef f icien c y .   M u lti - v ar iab le  in ter d e p en d e n cies  in h er en tly   af f ec t  t h e  ef f icien cy   o f   th e  m o to r ,   s u ch   as  elec tr o m a g n etic  a n d   co r e   lo s s es  d u e  to   th e  i n ter n al  c o n f ig u r atio n ,   s elec ted   co n s tr u ctio n   m ater ials ,   s tato r   win d in g   tech n iq u e,   an d   g eo m etr ical  s h ap in g   o f   th e  p er ip h er al  r o to r   ed g es  [ 1 3 ] ,   [1 4 ] .   T o   e n s u r e  ac cu r ac y   in   p er f o r m a n ce   p r e d ictio n ,   ANSYS  MA XW E L L   s o f twar e  is   e m p lo y ed   to   p e r f o r m   two - d im en s io n al  f in ite  elem e n t  an aly s is   ( FEA) ,   u s in g   th e  d ev elo p e d   m o to r   m o d el   with   th e  c h ar ac ter is tics   s p ec if ied   in   T ab le  1 .   Mo r eo v er ,   th e  w h ale  o p tim izatio n   alg o r ith m   ( W OA)   is   in teg r at ed   in to   th e   d esig n   f r am ewo r k   to   s ea r ch   f o r   th e   o p tim al  v alu es o f   th e   k ey   d esig n   v ar iab les.   T h e  g eo m etr y   o f   th e  s tato r   an d   r o to r   lam in atio n s   s ig n if ican t ly   af f ec ts   th e  m ag n etic  p er f o r m an ce   an d   ef f icien cy   o f   s witch ed   r elu cta n ce   m o to r s   ( SR Ms) .   Op tim ized   p r o f iles   ca n   r ed u ce   co r e   lo s s es,  im p r o v e  f l u x   d is tr ib u tio n ,   an d   en h an ce   to r q u e  [1 5 ] .   T h e  s tato r   an d   r o to r   wer e   m o d eled   in   Ma x well  s o f twar e  u s in g   th e  p ar am etr ic  m eth o d   an d   r elev a n t  m ec h an ical  d esig n   eq u atio n s .   T h e  r o to r   s h ap e,   wh ich   d e ter m in es  r elu ctan ce   to r q u e,   is   d esig n e d   to   alig n   with   en er g ized   s tato r   p o les,  m in im izin g   m ag n etic  r esis tan ce   an d   im p r o v in g   o v er all  p er f o r m a n ce   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   Fig u r e  1   s h o ws a  cr o s s - s ec tio n   o f   s tato r   a n d   r o to r   g eo m etr y .       T ab le  1 .   C h ar ac ter is tics   o f   th e  d ev elo p e d   m o to r   m o d el   M o t o r   i n f o r m a t i o n   V a l u e   U n i t   R a t e d   o u t p u t   p o w e r   0 . 7 5   KW   D C   t e r mi n a l   v o l t a g e     5 0 0   V   P e a k   v a l u e   o f   t h e   p h a s e   c u r r e n t   3 . 1 4   A   R a t e d   s p e e d   1 5 0 0   r p m   R a t e d   t o r q u e   4 . 7 7   N . m   S t a c k   l e n g t h   70   mm   A i r   g a p   l e n g t h   0 . 4 5   mm   R a t i o   o f   st a c k   l e n g t h   t o   b o r e   d i a me t e r   0 . 7 3   -   Ef f i c i e n c y   7 9 . 1   %     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       FEA - b a s ed   o p timiz a tio n   o f sw itch es fo r   r elu cta n ce   mo to r s   ( Hib a   E s a m  A z iz )   1677       ( a)   ( b )     Fig u r e  1 .   Ma ch i n e  cr o s s - s ec tio n :   ( a)   s tato r   g eo m etr y   an d   ( b )   r o to r   g eo m etr y       A c c o r d i n g l y ,     = √ 2  3   ( 1 )     =  ∗   ( 2 )      = ∗ s in ⁡ ( 2 )   ( 3 )      =  ∗   ( 4 )     = 2     ( 5 )      = 2 ∗ ( 2 − ) ∗  ⁡ ( 2 )   ( 6 )      =  ∗   ( 7 )      ⁡  ⁡ ( % ) = −  ∗ 100   ( 8 )     W h er e   D os :  s tato r   o u ter   d iam eter ,  D Is :  s tato r   in n er   d iam eter ,  D c :  d ep th   o f   th e  c o il ,  D:  b o r e   d iam eter ,  L :  s tack   len g th ,  W Ys :  w id th   o f   s tato r   t o o th   ar c ,  W Ts :  w id th   o f   s tato r   to o th ,  γ wys :  t h e  r atio   o f   W Ys/ W T s ,  :  p er - u n it  r o to r   y o k e  wid th ,   : w id th   o f   r o to r   y o k e ,   :   wid th   o f   r o to r   to o th ,  h s0 :  h eig h t o f   s tato r   to o th ,  h rt :  h eig h t o f   r o to r   t o o th ,  βs :  s tato r   to o th   a r c ,  AR :  a s p ec t  r atio ,  N r :  n u m b er   o f   r o to r   teeth ,  m :  n u m b e r   o f   p h ases ,  g :   a ir   g a p   len g th ,  βr:  r o t o r   to o th   ar c ,  T max :  m ax im u m   to r q u e,   T min :  m in i m u m   to r q u e,   a n d   T avg :  av e r ag e   to r q ue .   T h e   y o k e   w i d t h   o f   b o t h   t h e   s t a t o r   a n d   r o t o r   i s   c o n s i d e r e d   a   c r i t i c al   p a r a m e t e r   t h a t   d i r e ct l y   i n f l u e n c e s   t h e   p e r f o r m a n c e ,   e f f i ci e n c y ,   an d   m e c h a n i c a l   c h a r a c t e r i s ti cs   o f   S R M s .   M e a n w h i l e ,   a  n a r r o w e r   s t a t o r   t o o t h   y o k e  c a n   h e l p   r e d u c e   n o i s e ,   v i b r a t io n ,   a n d   m a g n e t i z i n g   c u r r e n t ,   w h e r e a s   a n   e x c e s s i v e   i n c r e ase   i n   i ts   wi d t h   m a y   i n t r o d u c e   u n n e c e s s a r y   m as s   a n d   n e g a t i v e l y   i m p ac t   e f f ic i e n c y .   S i m il a r l y ,   t h e   r o t o r   t o o t h   y o k e  w i d t h   is   o n e   o f   t h e  i m p o r t a n t   p a r a m e t e r s   t h a t   d e t er m i n e s   m a g n e t i c   b e h a v i o r   a n d   t o r q u e   p r o d u c t i o n .   W h i l e   r e d u c i n g   t h i s   d i m e n s i o n   c a n   l o w e r   t h e   m a g n e t iz i n g   c u r r e n t   a n d   d e c r e a s e   t h e   s a li e n c y   r a t i o ,   i t   c a n   al s o   i n c r e as e   t h e   s t a ti c   w ei g h t   o f   t h e  m o to r   d u e  to   th e   ad d itio n al   m ass   in   th e  r o to r ,   wh ic h   m ay   alter   th e  b alan ce   o f   p er f o r m an ce   g iv en   ea r lier   [ 1 8 ] .       3.   F E M   M E T H O DS A ND  M A XWE L L   E Q UAT I O NS   T h e  f in ite   elem en t  m et h o d   ( FEM )   is   o n e  o f   th e  m o s t  ad o p ted   n u m er ical   tech n iq u es  i n   elec tr ical   m a c h i n e   a n a l y s i s   d u e   t o   it s   a c cu r a c y   i n   s o l v i n g   n o n l i n e a r   m ag n e t i c   f i el d   p r o b l e m s   w h e n   t h e  a n a l y t i c al   m e t h o d s   f a l l   s h o r t   [ 1 7 ] .   AN SY S   M A XW E L L   is   a   s o f t wa r e   t h a t  m o d e l s   t h e   g e o m et r y ,   c a p t u r es   t h e   n o n - l i n e a r   f l u x   d e n s i ty   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 .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   167 5 - 1 6 8 7   1678   –   f ield   s tr en g th   ( B - H)   m ater ia l  b eh av i o r ,   a n d   p r e d icts   th e  p e r f o r m a n ce   o f   a   m ac h in e   u n d er   ch an g in g   lo ad   an d   ex citatio n   co n d itio n s   [ 19 ] .   T h is   co m p u tatio n al   f r am ewo r k   allo ws  d esig n er s   n o t  o n ly   to   esti m ate  s tatic  an d   d y n am ic  to r q u e   b u t  also   t o   an aly ze   lo s s es,  ef f icien cy ,   a n d   th er m al  in ter ac tio n s   m o r e   p r ec is ely   [ 2 0 ]   b y   ap p ly in g   m ater ial  p r o p er ties   a n d   s ettin g   b o u n d a r y   c o n d itio n s   in   s ev er al  s tep s ,   as illu s tr ate d   in   Fig u r e  2   [ 2 1 ].   FEM - b ased   s im u latio n s   ca n   b e  in teg r ated   with   o p tim izatio n   alg o r ith m s   s u ch   as  W OA   to   ex p lo r e   lar g e  d esig n   s p ac es  an d   id e n tify   o p tim al  g e o m etr ical  c o n f ig u r atio n s   th at  im p r o v e  f l u x   d is tr ib u tio n   a n d   ef f icien cy   [ 2 2 ] ,   [ 2 3 ] .   T h e  p r o p o s ed   m o d el,   s h o wn   in   Fig u r e  3 ( a ) ,   is   an aly ze d   u s in g   n o n lin ea r   m ater ial  ch ar ac ter is tics ,   wh ile  th e  co r r esp o n d in g   m esh   g en e r atio n   u s ed   f o r   th e  FEA  is   illu s tr ated   in   Fig u r e  3 ( b ) .   T h e   o p tim izatio n   p r o ce s s   f o cu s es  o n   k ey   d esig n   p ar am eter s ,   in clu d in g   s tato r   an d   r o to r   y o k e  wid th s ,   s lo t  g eo m etr y ,   an d   ai r   g ap   len g th ,   to   en h a n ce   th e  elec tr o m ag n etic   p er f o r m an ce   a n d   o v er all  ef f ic ien cy   o f   t h e  SR M.           Fig u r e  2 .   FEM   s tep s       ( a)     ( b )       Fig u r e  3 .   SR M  p r o p o s ed   m o d el : ( a)   n o n lin ea r   m ater ial  ch a r ac ter is tics   an d   ( b )   m esh in g   an aly s is   f o r   SR M     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       FEA - b a s ed   o p timiz a tio n   o f sw itch es fo r   r elu cta n ce   mo to r s   ( Hib a   E s a m  A z iz )   1679   4.   WH AL E   O P T I M I Z A T I O N  AL G O RI T H M   ( WO A)   T h e  p r o p o s ed   W OA  is   a  r ec en tly   in tr o d u c ed   n atu r e - in s p ir ed   m etah eu r is tic  d ev elo p e d   b y   Mir jalili   an d   L ewis  [ 2 4 ] ,   wh ich   h as  b e en   in s p ir ed   by   th e  b u b b le - n et  h u n tin g   s tr ateg y   o f   h u m p b ac k   wh ales  [ 2 5 ] .   W OA  h as  g ain ed   s ig n if ican t  i n ter est  an d   b r o ad   c o n s id er atio n   o win g   to   its   s im p licity ,   ef f ec tiv e  g l o b al  s ea r ch   ab ilit y ,   an d   its   p o ten tial  f o r   b alan cin g   ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n   wh ile  s o lv in g   co m p lex   e n g in e er in g   o p tim izatio n   p r o b lem s   [ 2 6 ] .   I n   elec tr ical  m ac h in e  d esig n ,   t h e  in teg r at io n   o f   th e  W OA  with   FEA  h as  alr ea d y   b ee n   im p lem en ted   f o r   id e n tify in g   o p tim al  g eo m etr ical  p ar am et er s   ca p ab le  o f   im p r o v in g   p e r f o r m a n ce   m etr ics  r eg ar d in g   to r q u e,   ef f icien cy ,   a n d   f lu x   d is tr ib u tio n   [ 2 7 ] ,   [ 2 8 ] .   Fig u r e  4   illu s tr ates  th e  p r in ci p les  o f   o p er atio n   o f   th e  W OA.   T o   im p lem en t   W OA  f o r   th e  p r o p o s ed   SR M  ef f ec tiv ely ,   th r ee   cr itical  d esig n   v ar iab les  h av e  b ee n   s elec ted   as  o p tim izatio n   in p u t s .   T h e  f ir s t  is   s tato r   y o k e  wi d th ,   wh ich   is   r elate d   t o   th e  c ar r y in g   ca p ac ity   o f   m ag n etic  f lu x   in   th e  s tato r ,   p r ev en tin g   its   co r e  f r o m   s atu r atio n ,   a n d   g en er ally   af f ec tin g   to r q u e  p r o d u ctio n   a n d   ef f icien cy   [ 2 7 ] .   T h e  s ec o n d   is   th e  r o to r   y o k e  wid th ,   d ef in in g   th e  r etu r n   p at h   o f   m ag n etic   f lu x   an d   h a v in g   a   d ir ec t  ef f ec t  o n   to r q u e  ca p ab i lity   an d   m ag n etic  lo ad in g ,   p l u s   o v er all  ef f icien cy   in   en e r g y   co n v er s io n .   T h e   th ir d   is   th e  air - g ap   d im en s io n ,   m o r e  d ec is iv e  in   s h ap in g   th e  f lu x   lin k ag e,   i n d u ctan ce   v a r iatio n ,   an d   to r q u e   r ip p le,   s in ce   e v en   m in o r   v a r iatio n   in   th is   p ar am eter   s tr o n g ly   in f lu en ce s   th e   s m o o t h n ess   o f   to r q u e  a n d   ef f icien cy   in   t h e  m ac h in e   [ 29 ] ,   as illu s tr ated   in   T ab le  2 .           Fig u r e  4 .   Alg o r ith m   f l o wch ar t   f o r   th e   p r o p o s ed   W OA       T ab le  2 .   T h e  v ar iab le   lim itatio n s   f o r   th e  p r o p o s ed   m o d el   V a r i a b l e s   S y mb o l   U n i t s     R a n g e s   W i d t h   o f   st a t o r   y o k e   W Ys   mm   0 . 3 3   <  W Ys   <   0 . 9 7   W i d t h   o f   r o t o r   y o k e   W YR   mm   0 . 3   <   b r2  <   0 . 9   S t a t o r   t o o t h   a r c   W Ts   mm   0 . 1 9   <   b s <   0 . 9   R o t o r   t o o t h   a r c   W TR   mm   0 . 1 5   <   b r <   0 . 9 5   A i r - g a p   g   mm   0 . 2 3   <   g   <   0 . 6 5       5.   O P T I M I Z AT I O N  ST RAT E G Y  AND  CO NST RAIN T S   I n   t h e   ANS YS M a x we ll  en v i r o n m en t,   t h e  p r e lim in a r y   SR M  g e o m et r y   is   f ir s t  m o d ell ed   a n d   s im u l ate d ,   an d   its   elec tr o m ag n etic  p er f o r m an ce   is   m e asu r ed   in   ter m s   o f   to r q u e  wav ef o r m ,   o u tp u t   p o wer ,   ef f icien cy ,   p o wer   f ac to r ,   an d   in p u t  cu r r en t.  T h e  ac cu r ac y   o f   th is   an aly ti ca l  m o d el  is   th en   v er if ied   b y   p er f o r m in g   FEA  to   en s u r e  th at  th e  elec tr o m a g n et ic  b eh av io r   u n d e r   r ea lis tic  co n d itio n s   is   f aith f u lly   r ep r esen ted .   Fo llo win g   th is     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 .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   167 5 - 1 6 8 7   1680   v alid atio n ,   a  m u lti - o b jectiv e  o p tim izatio n   f r am ewo r k   is   u tili ze d   th at  in teg r ates  th e  W OA  with   FEA   ev alu atio n s   to   s u cc ess iv ely   tu n e  th e  ch o s en   d esig n   v ar iab l es  in   th e  s ea r ch   f o r   th e  m o s t   p r o m is in g   s ettin g .   E f f icien cy   is   to   b e  m ax i m ized ,   an d   to r q u e  r ip p le  m in im ize d   in   th e  o p tim izatio n   wh ile  k ee p in g   th e  m ac h in e   s tab le.   Fo r   en s u r in g   f ea s ib ilit y ,   T ab le  3   d ef i n es  th e  o p tim izatio n   co n s tr ain ts   th r o u g h   s p ec if icatio n   o f   th e   b o u n d s   o n   th e  u p p er   an d   lo wer   lim its   o f   th e  v ar iab les  an d   th e  id ea l  tar g et  v alu es  o f   th e  o b jectiv es,  alo n g   with   ass o ciate d   weig h t  f ac to r s .   T h e s e  weig h ts   ( w i ) ,   with in   t h e  A NSYS  o p tim izatio n   en v ir o n m en t,  v a r y   b etwe en   1   an d   5   a n d   a r e  b ased   o n   th e   p r io r ity   r a n k in g   o f   t h e  d esig n e r ;  th at  is ,   co r r esp o n d in g ly   lar g er   weig h ts   ( to   b e   ass ig n ed   to   h ig h e r - p r i o r ity   o b j ec tiv es)  d ictate  s tr o n g er   em p h asis   d u r in g   th e  s ea r ch   p r o ce s s .       T ab le  3 .   Op tim izatio n   co n s tr ai n ts   f o r   th e  p r o p o s ed   ( W OA)   D e scri p t i o n   O p t i mi z a t i o n   c o n s t r a i n t   C o n st r a i n t   e q u a t i o n   Wi   Ef f i c i e n c y   %   ( η)   7 9   <   η   <   1 0 0   1   +   (  η - i n i t i a l   v a l u e )   *   t a r g e t   v a l u e / d i f f e r e n c e   v a l u e   5   To r q u e   ( T)   4 . 7 7   <   T  <   9   1   +   (T -   i n i t i a l   v a l u e )   *   t a r g e t   v a l u e / d i f f e r e n c e   v a l u e   4   B   ( Te s l a )   2   <   B   < 4   1   +   (B -   i n i t i a l   v a l u e )   *   t a r g e t   v a l u e / d i f f e r e n c e   v a l u e   3       6.   SI M UL A T I O N  O P T I M I Z A T I O N  R E SU L T S AN D  D I S CUSS I O N   T h e  in itial  p ar am et r ic  m o d el  is   cr ea ted   in   An s y s   Ma x well,   f o llo wed   b y   v ar iab le  a n aly s is   an d   an   o p tim izatio n   p r o ce s s   u s in g   t h e   p r o p o s ed   wh ite   wh ale  o p tim izatio n   alg o r ith m   im p le m en ted   in   MA T L AB .   T h e   p r ed icted   r esu lts   ar e  t h en   i n t eg r ated   b ac k   in to   th e  An s y s   s o f twar e  f o r   v alid atio n .    I t  ca n   b e   n o ticed   th at   a  s ig n if ican t  in cr ea s e  in   th e  v al u e  o f   th e  elec tr o m ag n etic  to r q u e  ca n   b e  o b tain e d ,   as  s h o w n   in   Fig u r e  5 .   T h is   in cr ea s e  is   d u e   to   an   im p r o v e m en t  in   th e  r o to r   y o k e   wid th ,   as  th e   o p tim al  v alu e   f o r   th e   p r o p o s ed   d esig n   is   0 . 3 6   m m .   Fu r th e r m o r e.   An   i m p r o v e m en t  in   th e   d is tr ib u tio n   o f   m a g n etic  f lu x   tr an s m itted   f r o m   th e  s tato r   to   th e  r o to r   ac r o s s   th e  air   g a p   ca n   b e  ac h iev e d .   I n   ad d itio n   to   t h e  im p r o v e m e n t  o f   th e   av er a g e  to r q u e,   a   s ig n if ican t  r e d u ctio n   o f   th e   to r q u e  r ip p le   is   o b s er v ed .   Fro m   th e  o b tain ed   cu r v es  in   Fig u r e  6 ,   it  ca n   b e  s ee n   th at  th e  in itial  d esig n   h as  s ig n if ican t  d ip s   an d   o s cillatio n s   in   th e  to r q u e,   wh e r ea s   th e  o p tim ized   d esig n   h as  s m o o th er   to r q u e  ch ar ac te r is tics   with   f ewe r   ab r u p t  f lu ctu atio n s .   T h e  r esu lts   s h o w  th at  th e  o p tim ized   to p o lo g y   h as  a  lo wer   to r q u e  r ip p le  v alu e   o f   3 6 . 6 %    th an   th e  in itial  d esig n   v alu e  o f   5 2 %,  wh ich   co n f i r m s   th e  ef f ec tiv e n ess   o f   th e  p r o p o s ed   o p tim iz atio n   ap p r o ac h .   T h is   r ed u ctio n   o f   to r q u e   r ip p le  is   m ain ly   attr ib u ted   t o   th e   b etter   d is tr ib u tio n   o f   th e  m ag n etic   f l u x   a n d   th e  s m o o th er   v ar iatio n   o f   t h e  p h ase  in d u cta n ce   with   th e  r o to r   p o s itio n .   T h u s ,   th e  p r o p o s ed   d esig n   n o t  o n ly   im p r o v es  th e   to r q u e  p r o d u ctio n   b u t  also   r e d u ce s   th e  v ib r atio n ,   ac o u s tic  n o is e ,   an d   m ec h a n ical  s tr ess ,   wh ich   im p r o v es   th e  o v er all  SR M  p er f o r m an ce .   Fig u r e  7 ( a)   s h o ws  th e  d is tr ib u ted   m ag n etic  f ield   d en s ity   f o r   th e  b asic  m o d el  with   a  m ax im u m   v alu e   o f   ( 2 . 2 6 8 7   T ) ,   in d icatin g   a  r el ativ ely   lo wer   m ag n etic  f lu x   d en s ity .   I n   co n tr ast,  Fig u r e  7 ( b ) ,   th e  s ec o n d   im ag e ,   ex h ib its   a  h ig h er   m ax i m u m   v alu e  o f   ( 3 . 3 3 1 6   T )   f o r   th e  o p t im al  m o d el,   s u g g esti n g   a  s tr o n g er   m ag n etic  f ield   with   a  m o r e  u n if o r m   d is tr ib u tio n   an d   in ten s ity   in   Fig u r e   8 .   C o n s eq u en tly ,   th e  o p tim ized   m o d el  ca n   b e   co n s id er ed   as th e  s u p er io r   d esig n   f o r   im p r o v ed   p er f o r m a n ce   o f   th e  s witch   r elu ctan ce   m ac h i n es.           Fig u r e   5 .   C o m p a r is o n   o f   to r q u e  r esu lts   f o r   b asic a n d   o p tim iz ed   m o d els     B a si c   d e s i g n   O p t i mal   d e si g 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       FEA - b a s ed   o p timiz a tio n   o f sw itch es fo r   r elu cta n ce   mo to r s   ( Hib a   E s a m  A z iz )   1681       Fig u r e   6 .   C o m p a r is o n   o f   r ip p l e  to r q u e  r esu lts   f o r   b asic a n d   o p tim ized   m o d els           ( a)   ( b )     Fig u r e  7 .   Ma g n etic  f ield   d is tr i b u tio n :   ( a )   b asic m o d el  a n d   ( b )   o p tim al  m o d el           Fig u r e  8 .   Air   g ap   f l u x   lin e  p ath   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 .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   167 5 - 1 6 8 7   1682   On   th e  o th er   h a n d ,   t h e  an aly s is   o f   cu r r en t  wav ef o r m   ch ar ac ter is tics   i s   p r esen ted   in   Fig u r e  9 .   T h e   p r ed icted   r esu lts   d em o n s tr ate  im p r o v e d   s tab ilit y   a n d   p er f o r m an ce   o f   t h e  o p tim ized   m o d e l.  T h e   p ea k   v al u e  o f   th e  cu r r en t  in   th e  o p tim ized   m o d el  is   r ed u ce d   to   5 . 1 6 4 5   A  co m p ar ed   to   5 . 4 6 0 5   A  in   th e   b asic  d esig n .   T h is   r ed u ctio n   in   p ea k   cu r r en t  e f f ec tiv ely   m in im izes  cu r r e n t   f lu ctu atio n s   an d   c o n tr ib u te s   to   a  s ig n if ican t  en h an ce m e n t  in   ef f icien cy .   M o r eo v e r ,   th e  p ea k   cu r r en t  r ed u ctio n   d ec r ea s es  th e  s witch in g   s tr ess   in   th e  p o wer   s em ico n d u cto r   d ev ices ,   wh ic h   lead s   to   im p r o v e d   r eliab il ity   an d   r e d u ce d   th er m al  lo a d in g .   Fu r t h er m o r e,   s m o o th er   cu r r e n t  tr an s itio n s   wo u ld   h av e  th e  ad v an tag e  o f   r e d u ce d   elec tr o m a g n etic  in ter f er en ce   ( E MI ) ,   wh ich   is   an   im p o r tan t  is s u e  i n   SR M  d r iv e  s y s tem s .   T h u s ,   th e   p r o p o s ed   g eo m etr ic  o p tim izatio n   c an   n o t  o n ly   im p r o v e  th e  m o to r   elec tr o m ag n etic  p er f o r m an ce ,   b u t  also   en h a n ce   th e  o v er all  ef f icien c y   a n d   s tab ilit y   o f   t h e  co r r esp o n d in g   p o wer   elec tr o n i c  co n v er te r   [ 3 0 ].   T h e  ef f icien c y   o f   s witch ed   r el u ctan ce   m o t o r s   ( SR Ms)   is   g r e atly   af f ec ted   b y   d if f er e n t  ty p e s   o f   p o wer   lo s s es  in s id e  th e  m ac h in e.   T h e  lo s s es  ar e  u s u ally   class if ied   in to   co p p er   lo s s es,  co r e  ( ir o n )   lo s s es ,   an d   s tr ay   lo s s es.  C o p p er   lo s s es  ar e  r elat ed   to   th e  r esis tan ce   o f   t h e  s tato r   win d in g s   an d   ar e  d ir ec tly   p r o p o r tio n al  to   t h e   m ag n itu d e  an d   wa v ef o r m   o f   t h e  p h ase  cu r r en t  [ 3 1 ] .   C o r e  l o s s es  ar e  ca u s ed   b y   h y s ter esis   an d   ed d y   cu r r en t   ef f ec ts   in   th e  m ag n etic  m at er ials   an d   ar e  v er y   s en s itiv e   to   th e  f lu x   d e n s ity   d is tr ib u tio n   an d   s witch in g   f r eq u e n cy .   Mo r eo v er ,   leak ag e   f lu x ,   h a r m o n ic  c o m p o n en ts ,   an d   n o n - id ea l  elec tr o m ag n etic   ef f ec ts   ca u s e  s tr ay   lo s s es,  wh ich   ar e  h ar d   to   ac cu r ately   m o d el  b u t  co n tr i b u te  to   th e  o v er all  ef f icie n cy   d e g r ad atio n .   A   b etter   f lu x   d is tr ib u tio n   an d   s m aller   cu r r e n t  p ea k s   in   SR Ms   ca n   g r ea tly   cu t  d o wn   co p p er   an d   co r e  lo s s es,  th u s   in cr ea s in g   ef f icien cy   an d   th er m al  p er f o r m an ce   [ 3 2 ].           Fig u r e  9 .   L i n e  cu r r en t o f   SR M       Fig u r e  1 0   co m p ar es  th e  p r ed i cted   co p p e r   lo s s es  b etwe en   t h e  b asic  an d   th e  o p tim ized   d esig n .   T h e   o p tim ized   d esig n   s h o ws  a  r e d u ctio n   in   th e   co p p er   lo s s es  to   ( 1 2 2 . 9   W) ,   with   th e  p ea k   v alu e  f o r   t h e  b asic  d esig n   r ea ch in g   ( 1 1 6 . 3   W ) .   Fi g u r e s   1 1   a n d   1 2   d ep ict  th e  p r e d icted   r esu lts   f o r   th e  s tr an d e d   an d   co r e  l o s s es  o f   th e  b asic  an d   th e   o p tim u m   p r o p o s ed   m o d els ,   r esp ec tiv ely .   Stra n d ed   lo s s es  r ed u ce d   f r o m   ( 4 3    W )   to   ( 2 3 . 1   W )   in   th e  o p tim al  m o d el ;   th is   r ed u ctio n   in   lo s s es  in d icate s   im p r o v ed   ef f icien c y   an d   b etter   th er m al  m an a g em en t   in   th e  o p tim ized   m o to r   d esig n .   Fig u r e s   1 3 ( a)   an d   1 3 ( b ) ,   th e   b asic  m o d el  h as  an   ef f icien cy   o f   7 9 %  an d   s h o ws  a  g r e at  d ea l  o f   v ar iatio n ,   m e an in g   th at  th e   o p er atio n al  s tab ilit y   is   p o o r ,   p a r t icu lar ly   at  lo w  a n d   m ed iu m   s p ee d s .   Ho wev er ,   th e   o p tim ized   d esig n   g iv es  a  h ig h er   ef f icien cy   o f   ar o u n d   8 4 %,  wh ich   im p lies   a  m o r e  ef f icien t   en er g y   c o n v e r s io n .   T h e  g ai n s   ar e   d u e   to   th e  im p r o v em en t   o f   m a g n etic  f l u x   d i s tr ib u tio n   an d   l o w  co r e  lo s s   an d   e n s u r e  a   m o r e  s tab le  p er f o r m a n ce   o f   th e  SR M  u n d er   v ar iab le - s p ee d   o p e r at io n .   T ab le  4   co m p ar es  th e  p er f o r m an ce   ch ar ac ter is tics   o f   th e   b asic  an d   o p tim ized   m o d els  in   d etail,     wh ich   s h o ws  th e  o v er all  im p r o v em e n t  o b tain ed   u s in g   th e  p r o p o s ed   o p tim izatio n   te ch n iq u e.   I t  clea r ly   in d icate s   th e  im p r o v e m en ts   o f   k ey   p a r am eter s   lik e   elec tr o m ag n etic  to r q u e,   ef f icien c y ,   an d   lo s s   r e d u ctio n .     T h ese  r esu lts   v er if y   th e  ef f ec tiv en ess   o f   th e  o p tim izatio n   ap p r o ac h   to   im p r o v e  th e  o v er a ll  p er f o r m an ce   a n d   s tab ilit y   o f   th e  SR M.   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       FEA - b a s ed   o p timiz a tio n   o f sw itch es fo r   r elu cta n ce   mo to r s   ( Hib a   E s a m  A z iz )   1683       Fig u r e  1 0 .   SR M  c o p p er           Fig u r e  1 1 .   SR M  s tr an d ed   lo s s es           Fig u r e  1 2 .   SR M  c o r e  lo s s es   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 .   3 ,  Sep tem b er   20 2 6 :   167 5 - 1 6 8 7   1684     ( a)     ( b )     Fig u r e  1 3 .   E f f icien c y   o f   SR M :   ( a)   e f f icien c y - t im e   an d   ( b )   e f f icien cy - s p ee d       T ab le  4 .   Ou tp u t c h ar ac ter is tics   f o r   th e   b asic a n d   th e   p r o p o s ed   m o d el  o f   th e  m o to r   M o t o r   c h a r a c t e r i st i c s   B a si c   m o d e l   O p t i mal   m o d e l   U n i t   P e r c e n t a g e   o f   i m p r o v e me n t   El e c t r i c a l   t o r q u e   4 . 7 7   6 . 1   N . m   2 7 . 8 8     %   Li n e   c u r r e n t   5 . 4 6   5 . 3 0   A   − 2 . 9 3 %   C o p p e r   l o ss e s   1 2 2 . 9   1 1 6 . 3   W   5 . 3 7 %   S t r a n d e d   l o sses   43   2 3 . 1   W   4 6 . 2 8 %   C o r e   l o sses   3 4 . 4   3 0 . 9   W   1 0 . 1 7 %   Ef f i c i e n c y   0 . 7 9   0 . 8 4   %   5 . 0 6 %   F l u x   l i n e   0 . 0 1 5 7   0 . 0 1 4 0   W b   1 0 . 8 4 %   M a g n e t i c   f i e l d   2 . 2 6 8 7   3 . 3 3 1 6   Te sl a   4 6 . 7 3 %       7.   CO NCLU SI O NS   T h is   p ap er   p r esen ted   an   ef f e ctiv e  o p tim izatio n   o f   a  s witch ed   r elu ctan ce   m o t o r   b ased   o n   FEA.     T h e  o p tim izatio n   was  p er f o r m ed   b y   ap p ly i n g   th e  w h ale  o p tim izatio n   alg o r ith m   to   im p r o v e  th e   elec tr o m ag n etic  p er f o r m a n ce   an d   th e  o v er all  ef f icie n cy .   T h e  an aly s is   f o cu s ed   o n   th e   k ey   p er f o r m an ce   in d icato r s ,   s u ch   as  elec tr o m ag n etic  to r q u e ,   en er g y   lo s s es ,   an d   ef f icien cy ,   wh ich   p r o v id ed   a  th o r o u g h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.