commit to user
Reduksi Cogging Torque Pada Motor Brushless DC Inner Rotor
Buried Permanent Magnet
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh :
ADITYA MUHAMMAD NUR NIM. I 0408022
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user
iv
PERSEMBAHAN
Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan syukur kehadirat
Illahi, kupersembahkan tulisan ini kepada :
1. Allah SWT, pemilik segala keagungan, kemuliaan, kekuatan dan
keperkasaan. Segala yang kualami adalah kehendak-Mu, semua yang kuhadapi adalah kemauan-Mu, segala puji hanya bagi-Mu, ya Allah, pengatur alam semesta, tempat bergantung segala sesuatu, tempatku memohon pertolongan.
2. Junjungan Nabi besar Muhammad SAW, Manusia terbaik di muka bumi,
uswatunhasanah, penyempurna akhlak, shollawat serta salam semoga selalu tercurah padanya, keluarga, sahabat dan pengikutnya yang istiqomah sampai akhir zaman.
3. Kasih sayang dan cinta yang tak pernah putus dari Bapak, Ibu, dan semua
keluarga tercinta. Kasih sayang kalian tak akan pernah kulupakan sepanjang hidupku.
4. Profesor Muhammad Nizam dan Bapak Sukmaji Indro Cahyono ST,
M.Eng yang bersedia membimbing saya dalam menyelesaikan tugas akhir.
Reduksi Cogging torque Pada Motor Brushless DC Inner Rotor Buried Permanent Magnet
Aditya Muhammad Nur
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia
E-mail : [email protected]
ABSTRAK
Penelitian ini menyelidiki reduksi cogging torque pada motor BLDC dengan rotor
dalam dan permanen magnet dalam menggunakan metode yang digunakan pada motor BLDC
dengan rotor luar dan permanen magnet luar. Metode reduksi berupa puntiran (skewing),
bukaan slot (slot opening), dan rasio busur kutub (pole arc coefficient) diterapkan pada motor.
Motor yang dianalisa memiliki spesifikasi 36 slot dan 12 kutub. Pembuatan model elemen
hingga, karakteristik elektromagnetik dan efek cogging torque dibuat dan dianalisa
menggunakan program ANSYS MAXWELL. Grafik cogging torque akan digunakan untuk
mengukur perubahan cogging torque pada setiap variasi. Hasil simulasi menunjukkan, ketiga
metode diatas berhasil menurunkan efek cogging torque pada motor BLDC dengan rotor
dalam dan permanen magnet dalam hingga mencapai 100% pada variasi puntiran. Optimasi diperoleh dengan mengkombinsaikan puntiran sebesar 0.3 stator pitch dan bukaan slot 2mm.
Kata Kunci : Motor brushless DC permanent magnet, cogging torque, puntiran, bukaan mulut
commit to user
vi
Cogging Torque Reduction on Inner Rotor Buried Permanent Magnet Brushless DC
Motor
Aditya Muhammad Nur
Departement of Mechanical Engineering Engineering Faculty of Sebelas Maret University
Surakarta, Indonesia poles. Finite element modeling, electromagnetic characteristics and effects of cogging torque was created and analyzed using program ANSYS MAXWELL. Cogging torque curves was used to measure changes in each variation of the cogging torque. Simulation results show that the above three methods succeeded in reducing the effects of cogging torque on the inner rotor buried permanent magnet BLDC motor to 100% with skewing. Optimization was obtained by combining skewing of 0.3 stator slot pitch and 2mm slot opening.
KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah penulis haturkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan
menyelesaikan Skripsi “Reduksi Cogging Torque Pada Motor Permanent Magnet
Brushless DC Dengan Rotor Dalam dan Magnet Dalam”ini dengan baik.
Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Dalam Penyelesaian Skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini, terutama kepada :
1. Profesor Muhammad Nizam, selaku Pembimbing I atas bimbingannya hingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.
2. Bapak Sukmaji Indro Cahyono, ST, M.Eng, selaku Pembimbing II yang telah turut serta memberikan bimbingan yang berharga bagi penulis.
3. Bapak Didik Djoko Susilo, ST, MT, dan Bapak Purwadi Joko Widodo, ST, M.Kom
selaku dosen penguji tugas akhir saya yang telah memberi saran yang membangun. 4. Dr. Triyono, ST, MT, selaku Pembimbing Akademis yang telah menggantikan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas Sebelas Maret ini.
5. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST. MT, selaku koordinator Tugas Akhir
6. Seluruh Dosen serta Staf di Jurusan Teknik Mesin UNS, yang telah turut mendidik dan membantu penulis hingga menyelesaikan studi S1.
7. Ayah, Ibu, dan seluruh keluarga yang telah memberikan do’a restu, motivasi, dan dukungan material maupun spiritual selama penyelesaian Tugas Akhir.
commit to user
viii
9. Semua pihak yang telah membantu dalam melaksanakan dan menyusun laporan Tugas Akhir ini yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak untuk memperbaiki dan menyempurnakan skripsi ini.
Akhir kata, penulis berharap, semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis pada khususnya.
Surakarta, April 2014
DAFTAR ISI
2.2.Motor Brushless DC Magnet Permanen (BLDC-PM) ... 5
2.3. Desain Motor ... 7
2.4. Riak Torsi (Torque Ripple) ... 9
2.5. Cogging Torque ... 10
2.6. Analisa Cogging torque ... 11
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 14
3.1. Lokasi Penelitian ... 15
3.2. Alat Penelitian ... 14
3.3.Prosedur Penelitian ... 14
commit to user
x
3.5. Diagram Alir Penelitian ... 20
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN……….. ... 21
4.1. Pembuatan Model Elemen Hingga ... 21
4.2. Operasi Mesh ... 22
4.3. Karakteristik Elektromagnetik ... 23
4.4. Reduksi Cogging Torque ... 25
4.4.1 Penerapan Puntiran (Skewing) ... 25
4.4.2 Penerapan Variasi Bukaan Slot (Slot Opening Width) ... 28
4.4.3 Penerapan Koefisien Busur Kutub (Pole Arc Coefficient) 30
4.4.4 Metode Optimasi... 33
BAB V PENUTUP ... 37
5.1. Kesimpulan ... 37
5.2. Saran ... 38
DAFTAR PUSTAKA ... 39
DAFTAR GAMBAR
Gambar 4.10 Grafik cogging torque variasi puntiran (skew) penelitian Chen et al ... 28
commit to user
xii
Gambar 4.12 Grafik cogging torque variasi bukaan slot penelitian Chen et al
... 30
Gambar 4.13 Efek cogging torque pada berbagai koefisien busur kutub .... 31
Gambar 4.14 Grafik cogging torque variasi koefisien busur kutub penelitian Chen et al ... 32
Gambar 4.15 Grafik optimasi metode reduksi 1 ... 33
Gambar 4.16 Grafik optimasi metode reduksi 2 ... 35
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 3.1 Properti umum motor (Gundugdu & Kumorgoz) ... 15
Tabel 3.2 Properti stator (Gundugdu & Kumorgoz) ... 16
Tabel 3.3 Properti slot (Gundugdu & Kumorgoz) ... 17
Tabel 3.4 Properti rotor (Gundugdu & Kumorgoz) ... 18
Tabel 3.5 Properti kutub (Gundugdu & Kumorgoz) ... 17
Tabel 3.6 Jenis variasi (Chen et al) ... 18
Tabel 4.1 Penurunan cogging torque variasi puntiran ... 27
Tabel 4.2 Penurunan cogging torque variasi puntiran penelitian Chen et al ... 27
Tabel 4.3 Penurunan cogging torque variasi Slot Opening Width……. ... 29
Tabel 4.4 Penurunan cogging torque variasi bukaan slot penelitian Chen et al ... 30
Tabel 4.5 Penurunan cogging torque variasi Pole Arc Coefficient ... 31
Tabel 4.6 Efektifitas metode optimasi 1 ... 34
Tabel 4.7 Efektifitas metode optimasi 2 ... 35
commit to user
h(θ) = Panjang magnetisasi arah radial (A/mf)
