Published January 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Performance Analysis of a Modular E-Shaped Stator Hybrid Excited Flux Switching Motor With Flux Gaps

Creators

  • 1. COMSATS University Islamabad
  • 2. King Abdulaziz University

Description

This paper proposes a new modular hybrid excited flux switching motor (MHEFSM) with flux gaps, adding the fault-tolerant capability to the proposed motor. The proposed motor uses an E-Shaped stator, as the middle teeth of E-core produce fault-tolerant capability, and in C-core, this capability is eradicated. The no-load flux linkage is calculated by the magnetic network model (MNM) to reduce time and disk storage. The drawback of the constant flux linkage of PM motors is overcome by employing field excitation (FE). The FE helps in regulation flux at higher speeds. The motor leading geometry variables are optimized by using Genetic Global Optimization (GGO). The GGO helped in refining the structure of the motor and has improved the flux linkage by 68.18%, average torque and torque density by 62.35% each, reduced torque ripples by 20.62%, and cogging torque by 18.52%. The volume of permanent magnet (PM) in the proposed MHEFSM is reduced by 36.24%, and 48.49% higher average torque and torque density is obtained compared to the state of art motor proposed in the literature. Furthermore, a 3D analysis of the proposed MHEFSM is done to further evaluate the electromagnetic performance.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تقترح هذه الورقة محرك تبديل تدفق هجين جديد (MHEFSM) مع فجوات التدفق، مما يضيف القدرة على تحمل الأعطال إلى المحرك المقترح. يستخدم المحرك المقترح عضوًا ثابتًا على شكل حرف E، حيث تنتج الأسنان الوسطى للنواة E قدرة على تحمل الأخطاء، وفي النواة C، يتم القضاء على هذه القدرة. يتم حساب وصلة تدفق عدم التحميل بواسطة نموذج الشبكة المغناطيسية (MNM) لتقليل الوقت وتخزين القرص. يتم التغلب على عيب وصلة التدفق المستمر لمحركات PM من خلال استخدام الإثارة الميدانية (FE). يساعد FE في تنظيم التدفق بسرعات أعلى. يتم تحسين المتغيرات الهندسية الرائدة للمحرك باستخدام التحسين العالمي الوراثي (GGO). ساعد GGO في تحسين هيكل المحرك وحسن ربط التدفق بنسبة 68.18 ٪، ومتوسط عزم الدوران وكثافة عزم الدوران بنسبة 62.35 ٪ لكل منهما، وخفض تموجات عزم الدوران بنسبة 20.62 ٪، وعزم الدوران المسنن بنسبة 18.52 ٪. يتم تقليل حجم المغناطيس الدائم (PM) في MHEFSM المقترح بنسبة 36.24 ٪، ويتم الحصول على متوسط عزم دوران وكثافة عزم دوران أعلى بنسبة 48.49 ٪ مقارنة بالمحرك المتطور المقترح في الأدبيات. علاوة على ذلك، يتم إجراء تحليل ثلاثي الأبعاد لـ MHEFSM المقترح لتقييم الأداء الكهرومغناطيسي بشكل أكبر.

Translated Description (French)

Cet article propose un nouveau moteur de commutation de flux excité hybride modulaire (MHEFSM) avec des intervalles de flux, ajoutant la capacité de tolérance aux pannes au moteur proposé. Le moteur proposé utilise un stator en forme de E, car les dents du milieu du noyau E produisent une capacité de tolérance aux pannes, et dans le noyau C, cette capacité est éradiquée. La liaison de flux à vide est calculée par le modèle de réseau magnétique (MNM) pour réduire le temps et le stockage sur disque. L'inconvénient de la liaison à flux constant des moteurs PM est surmonté en utilisant l'excitation de champ (FE). Le FE aide à réguler le flux à des vitesses plus élevées. Les variables géométriques principales du moteur sont optimisées à l'aide de l'optimisation génétique globale (GGO). Le GGO a aidé à affiner la structure du moteur et a amélioré la liaison de flux de 68,18 %, le couple moyen et la densité de couple de 62,35 % chacun, réduit les ondulations de couple de 20,62 % et le couple de denture de 18,52 %. Le volume d'aimant permanent (PM) dans le MHEFSM proposé est réduit de 36,24 %, et un couple moyen et une densité de couple 48,49 % plus élevés sont obtenus par rapport au moteur de pointe proposé dans la littérature. En outre, une analyse 3D du MHEFSM proposé est effectuée pour évaluer davantage les performances électromagnétiques.

Translated Description (Spanish)

Este documento propone un nuevo motor modular híbrido de conmutación de flujo excitado (MHEFSM) con huecos de flujo, añadiendo la capacidad de tolerancia a fallos al motor propuesto. El motor propuesto utiliza un estator en forma de E, ya que los dientes centrales del núcleo E producen una capacidad de tolerancia a fallos, y en el núcleo C, esta capacidad se erradica. El enlace de flujo sin carga se calcula mediante el modelo de red magnética (MNM) para reducir el tiempo y el almacenamiento en disco. El inconveniente del enlace de flujo constante de los motores PM se supera empleando excitación de campo (FE). El FE ayuda a regular el flujo a velocidades más altas. Las variables de geometría del motor principal se optimizan mediante el uso de Genetic Global Optimization (GGO). El GGO ayudó a refinar la estructura del motor y ha mejorado el enlace de flujo en un 68,18%, el torque promedio y la densidad de torque en un 62,35% cada uno, redujo las ondulaciones de torque en un 20,62% y el torque de engranaje en un 18,52%. El volumen de imán permanente (PM) en el MHEFSM propuesto se reduce en un 36,24%, y se obtiene un 48,49% más de par medio y densidad de par en comparación con el motor de última generación propuesto en la literatura. Además, se realiza un análisis 3D del MHEFSM propuesto para evaluar más a fondo el rendimiento electromagnético.

Files

09940279.pdf.pdf

Files (245 Bytes)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:8d1b23b8b69e295d0a2da6910f255d3d
245 Bytes
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحليل أداء محرك تحويل دفق هجين هجين على شكل حرف E مع فجوات دفق
Translated title (French)
Analyse des performances d'un moteur de commutation de flux excité hybride à stator modulaire en forme de E avec des écarts de flux
Translated title (Spanish)
Análisis de rendimiento de un motor de conmutación de flujo excitado híbrido de estator modular en forma de E con huecos de flujo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4312858364
DOI
10.1109/access.2022.3219827

Is supplement to
https://openalex.org/W2811171279 (Other)
https://openalex.org/W2388533588 (Other)
https://openalex.org/W2380608580 (Other)
https://openalex.org/W2373305759 (Other)
https://openalex.org/W2356164680 (Other)
https://openalex.org/W2350398337 (Other)
https://openalex.org/W2171219293 (Other)
https://openalex.org/W2126620870 (Other)
https://openalex.org/W2008676668 (Other)
https://openalex.org/W1904487114 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1983057576
  • https://openalex.org/W2063177172
  • https://openalex.org/W2082830039
  • https://openalex.org/W2134495481
  • https://openalex.org/W2440177233
  • https://openalex.org/W2553345470
  • https://openalex.org/W2793762720
  • https://openalex.org/W2805407879
  • https://openalex.org/W2896839225
  • https://openalex.org/W2897527006
  • https://openalex.org/W2907496933
  • https://openalex.org/W2916109064
  • https://openalex.org/W2975146145
  • https://openalex.org/W2990457079
  • https://openalex.org/W2998867225
  • https://openalex.org/W3015457531
  • https://openalex.org/W3016539804
  • https://openalex.org/W3022513150
  • https://openalex.org/W3088037578
  • https://openalex.org/W3090746719
  • https://openalex.org/W3108261920
  • https://openalex.org/W3161224104
  • https://openalex.org/W4206063536
  • https://openalex.org/W4206611582