Mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless DC motor using slot opening shift
Introduction. Cogging torque deteriorates the torque quality of surface permanent magnet brushless DC (PMBLDC) motors. Problem. Reducing cogging torque is indispensable for performance upgradation of PMBLDC motors; hence, it is an important issue for motor designers. Goal. This paper presents a slot...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://eie.khpi.edu.ua/article/view/352721 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Electrical Engineering & Electromechanics |
Institution
Electrical Engineering & Electromechanics| _version_ | 1859471847045726208 |
|---|---|
| author | Patel, A. N. Panchal, T. H. |
| author_facet | Patel, A. N. Panchal, T. H. |
| author_sort | Patel, A. N. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-01T22:04:33Z |
| description | Introduction. Cogging torque deteriorates the torque quality of surface permanent magnet brushless DC (PMBLDC) motors. Problem. Reducing cogging torque is indispensable for performance upgradation of PMBLDC motors; hence, it is an important issue for motor designers. Goal. This paper presents a slot opening shift approach to reduce the cogging torque of radial flux surface PMBLDC motors. Methodology. A 200 W, 1000 rpm radial flux surface PMBLDC motor is first designed based on different assumed design variables and is treated as a reference model. The parallel stator teeth are uniformly distributed along the stator periphery, and the slot opening is considered in the middle position in the reference design. The cogging torque of the reference design is obtained from simulation and electromagnetic analysis. Results. A series of finite element simulations are performed to examine the impact of design upgradation on the cogging torque of the surface PMBLDC motor. It is observed that the peak-to-peak cogging torque is reduced by 44.5 %. Scientific novelty. The design is enhanced by applying slot opening shift to stator slots. The slot opening is shifted in an anticlockwise direction, and subsequently, the cogging torque waveform is determined for the upgraded motor from finite element modelling and analysis. Practical value. Research has revealed that this technique is effective in reducing cogging torque, and it can also be applied to other topologies of permanent magnet motors. References 23, tables 2, figures 12. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:49:02Z |
| format | Article |
| id | eiekhpieduua-article-352721 |
| institution | Electrical Engineering & Electromechanics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T15:49:02Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | eiekhpieduua-article-3527212026-03-01T22:04:33Z Mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless DC motor using slot opening shift Mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless DC motor using slot opening shift Patel, A. N. Panchal, T. H. brushless motor finite element analysis slot opening shift cogging torque безщітковий двигун аналіз методом скінченних елементів зсув відкриття пазу крутний момент зубчатого обертання Introduction. Cogging torque deteriorates the torque quality of surface permanent magnet brushless DC (PMBLDC) motors. Problem. Reducing cogging torque is indispensable for performance upgradation of PMBLDC motors; hence, it is an important issue for motor designers. Goal. This paper presents a slot opening shift approach to reduce the cogging torque of radial flux surface PMBLDC motors. Methodology. A 200 W, 1000 rpm radial flux surface PMBLDC motor is first designed based on different assumed design variables and is treated as a reference model. The parallel stator teeth are uniformly distributed along the stator periphery, and the slot opening is considered in the middle position in the reference design. The cogging torque of the reference design is obtained from simulation and electromagnetic analysis. Results. A series of finite element simulations are performed to examine the impact of design upgradation on the cogging torque of the surface PMBLDC motor. It is observed that the peak-to-peak cogging torque is reduced by 44.5 %. Scientific novelty. The design is enhanced by applying slot opening shift to stator slots. The slot opening is shifted in an anticlockwise direction, and subsequently, the cogging torque waveform is determined for the upgraded motor from finite element modelling and analysis. Practical value. Research has revealed that this technique is effective in reducing cogging torque, and it can also be applied to other topologies of permanent magnet motors. References 23, tables 2, figures 12. Вступ. Пульсація крутного моменту погіршує його якість у безщіткових двигунах постійного струму з постійними магнітами (PMBLDC). Проблема. Зниження пульсації крутного моменту є необхідною умовою підвищення продуктивності PMBLDC двигунів, тому це є важливим завданням для проєктувальників двигунів. Мета. У статті представлений підхід, заснований на зміщенні пазів для зниження пульсації крутного моменту PMBLDC двигунів з радіальними поверхневими магнітними потоками. Методологія. Спочатку проєктується PMBLDC двигун з радіальними поверхневими магнітними потоками потужністю 200 Вт та частотою обертання 1000 об/хв на основі різних передбачуваних проєктних змінних, що розглядається як еталонна модель. Паралельні зубці статора рівномірно розподілені по периферії статора, а паз еталонної конструкції розташований посередині. Пульсація крутного моменту еталонної конструкції отримана з моделювання та електромагнітного аналізу. Результати. Проведено ряд скінченно-елементних моделювань для вивчення впливу вдосконаленої конструкції на пульсацію крутного моменту PMBLDC двигуна з поверхневими магнітами. Встановлено, що пікова пульсація крутного моменту знижується на 44,5 %. Наукова новизна. Конструкція вдосконалена за рахунок застосування усунення відкриття пазів статора. Відкриття паза зміщується проти годинникової стрілки, і згодом форма пульсації моменту модернізованого двигуна визначається за допомогою скінченно-елементного моделювання та аналізу. Практична значимість. Дослідження показали, що цей метод є ефективним для зниження пульсації крутного моменту, і його також можна застосовувати до інших топологій двигунів з постійними магнітами. Бібл. 23, табл. 2, рис. 12. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" and Аnatolii Pidhornyi Institute of Power Machines and Systems of NAS of Ukraine 2026-03-02 Article Article application/pdf https://eie.khpi.edu.ua/article/view/352721 10.20998/2074-272X.2026.2.02 Electrical Engineering & Electromechanics; No. 2 (2026); 10-14 Электротехника и Электромеханика; № 2 (2026); 10-14 Електротехніка і Електромеханіка; № 2 (2026); 10-14 2309-3404 2074-272X en https://eie.khpi.edu.ua/article/view/352721/339400 Copyright (c) 2026 A. N. Patel, T. H. Panchal http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | brushless motor finite element analysis slot opening shift cogging torque Patel, A. N. Panchal, T. H. Mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless DC motor using slot opening shift |
| title | Mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless DC motor using slot opening shift |
| title_alt | Mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless DC motor using slot opening shift |
| title_full | Mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless DC motor using slot opening shift |
| title_fullStr | Mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless DC motor using slot opening shift |
| title_full_unstemmed | Mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless DC motor using slot opening shift |
| title_short | Mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless DC motor using slot opening shift |
| title_sort | mitigation of cogging torque in surface permanent magnet brushless dc motor using slot opening shift |
| topic | brushless motor finite element analysis slot opening shift cogging torque |
| topic_facet | brushless motor finite element analysis slot opening shift cogging torque безщітковий двигун аналіз методом скінченних елементів зсув відкриття пазу крутний момент зубчатого обертання |
| url | https://eie.khpi.edu.ua/article/view/352721 |
| work_keys_str_mv | AT patelan mitigationofcoggingtorqueinsurfacepermanentmagnetbrushlessdcmotorusingslotopeningshift AT panchalth mitigationofcoggingtorqueinsurfacepermanentmagnetbrushlessdcmotorusingslotopeningshift |