Sudirman, - (2019) Studi Karakteristik Kinerja Transmisi Roda Gigi Magnet Tipe Aksial (Axial Magnetic Gear). Doctor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Sejak adanya penemuan bahan magnet Neodymiun Iron Boron (NdFeB) tahun 1980 yang mempunyai kerapatan energi yang tinggi, maka aplikasi transmisi medan magnetik semakin berkembang. Seiring dengan itu ditemukan juga beberapa model topologi magnetic gear yang dapat meningkatkan kerapatan torsi yang tinggi. Salah satu model penggunaan transmisi medan magnetik dalam bentuk magnetic gear yakni model parallel-axis. Namun model ini masih mempunyai torsi yang rendah sehingga masih perlu dikembangkan. Tujuan dari penelitian ini adalah: (1) untuk mengetahui karakteristik kinerja transmisi axial magnetic gear yang dibuat dari susunan magnet NdFeB persegi panjang secara berlapis; (2) untuk mengetahui karakteristik kinerja transmisi axial magnetic gear yang dibuat dari magnet NdFeB dengan komposisi paralel dibanding dengan komposisi seri; (3) untuk mengetahui pengaruh peningkatan fluks magnet pada gigi axial magnetic gear ditinjau dari arus pembebanan.Untuk mencapai tujuan tersebut, maka dalam penelitian ini digunakan metode eksperimental dengan melakukan rekayasa sistem transmisi axial magnetic gear (tanpa roda gigi) dari motor penggerak ke generator sebagai obyek yang digerakkan. Prinsip kerja yang digunakan dalam membuat rekayasa pemindahan energi (transfer kecepatan) berdasarkan medan magnet Utara (U) dan magnet Selatan (S). Dalam hal ini menggunakan hukum yang berlaku dalam magnet, yakni apabila kutub senama (U-U), maka tolak menolak dan apabila kutub tidak senama (U-S), maka ia saling tarik menarik. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposisi gigi magnet yang disusun secara paralel mempunyai torsi statis pada jarak celah udara 1 mm, yakni: 0,75 N-cm (1 lapis), 1,536 N-cm ( 2 lapis), dan 2,68 N-cm (3 lapis). Penambahan lapisan magnet pada setiap gigi magnet dapat meningkatkan torsi dan efisiensi axial magnetic gear dan menurunkan riak torsi. Faktor riak yang besar terjadi pada kondisi pembebanan ringan dan pembebanan penuh. Kemudian pengaturan jarak celah udara yang lebih lebar dapat menurunkan torsi magnetic gear, dan jarak celah udara 1 mm adalah jarak yang paling optimum dalam peningkatan torsi axial magnetic gear. Ketika celah udara diperlebar pada tingkat tertentu, maka tingkat penurunan torsi akan menurun secara perlahan-lahan dan efek jarak celah udara akan menjadi lebih kecil dan hilang. Selanjutnya, karakteristik kinerja transmisi axial magnetic gear yang dibuat dari komposisi magnet secara paralel, yakni: (a) dapat meningkatkan torsi axial magnetic gear dibanding dengan susunan gigi magnet secara seri; (b) dalam rekayasa gigi magnet dari komposisi seri menjadi komposisi paralel dapat meningkatkan fluks magnet. Dalam hal ini akan berpengaruh pada peningkatan efisiensi axial magnetic gear. Efisiensi dari axial magnetic gear komposisi paralel lebih tinggi (99,8%) dibanding dengan komposisi seri (85,75%). Kemudian, daya output dari sistem kopel xii langsung 2,4 watt pada beban 100 ohm setara dengan 4 lapisan magnet dengan daya output 2,24 Watt yang mempunyai fluks magnet 254,23 mT. Pada perbandingan torsi beban dapat diketahui melalui arus beban yang terukur dari generator sehingga dapat diperoleh daya output dari generator DC. Berdasarkan hasil pengujian pada putaran 0 – 1300 rpm terlihat kedua topologi axial magnetic gear hampir sama, tetapi ketika putaran generator sudah mencapai ½ dari putaran penuh antara 1300 – 2600 rpm menunjukkan perbedaan torsi yang cukup signifikan. Torsi axial magnetic gear dengan susunan paralel meningkat cukup signifikan dibanding dengan susunan secara seri.
English Abstract
In 1980, NdFeB magnetic materials had high energy density found, and the application of magnetic field transmission was increasingly developed. At the same time, a magnetic gear topology model that can increase high torque density has also been found. One model of the use of magnetic field transmission in the form of magnetic gear is the parallel axis model. However, this model still has poor performance and it still needs to be developed. The objectives of this study are: (1) to determine the performance characteristics of axial magnetic gear transmission made from layered rectangular NdFeB magnets; (2) to determine the performance characteristics of axial magnetic gear transmission made from NdFeB magnets with parallel compositions compared to series compositions; (3) to determine the effect of increasing magnetic flux on axial magnetic gear in terms of loading current. To achieve this goal, the experimental method was used in this study by engineering a magnetic gear transmission system (without gears) from the drive motor to the generator as a moving object. The working principle used is energy transfer or speed transfer based on magnetic field interactions from the North (N) and south (S) poles. In this case, a magnetic force applies using the law of resistive force (N-N) and pulling force (N-S). The results showed that the air gap of 1 mm with magnetic tooth composition arranged in parallel has static torque: 0,75 N-m (1 layer), 1,536 N-m (2 layers), and 0,268 N-m (3 layers). When the magnetic layer on each magnet tooth is added, torque and efficiency increase and the torque ripple decreases. Large ripple factors occur under conditions of light loading and full loading. In addition, setting a wider air gap can reduce magnetic gear torque, and the air gap gap of 1 mm is the most optimum distance in increasing magnetic gear torque. Futhermore, when the air gap is added to a certain level, the decrease in torque level will decrease slowly and the effect of the air gap gap will be smaller and lost. Finally, the transmission performance characteristics of axial magnetic-gear are made from magnetic compositions in parallel: (a) it can increase magnetic gear torque compared to the arrangement of magnetic teeth in series; (b) in the engineering of magnetic teeth from a series to a parallel composition can increase magnetic flux. In this case it will affect the magnetic efficiency of axial gear. The efficiency of parallel composition magnetic gear is 99.8% higher than the series composition of 85.75%. Then, in the direct coupling system the output power is 2.4 watts at 100 ohms. This value is equivalent to 4 magnetic layers with an output power of 2.24 Watts with xiv magnetic flux of 254.23 mT. Comparison of load torque can be known through the load current given to the DC generator so that output power can be obtained. Based on the results of testing on rotation 0 - 1300 rpm, the two magnetic gear topologies are almost the same, but when the generator rotation reaches ½ of the full rotation between 1300-2600 rpm, the torque difference is quite significant. The magnetic gear torque with parallel arrangement increases significantly compared to the arrangement in series.
Other obstract
-
| Item Type: | Thesis (Doctor) |
|---|---|
| Identification Number: | DIS/621.3/SUD/s/2019/061902910 |
| Uncontrolled Keywords: | Magnet NdFeB, Gearless, dan Torsi,-NdFeB Magnet, Gearless, and Torque |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 621 Applied physics > 621.3 Electrical, magnetic, optical, communications, computer engineering; electronics, lighting |
| Divisions: | S2/S3 > Doktor Teknik Mesin, Fakultas Teknik |
| Depositing User: | Endang Susworini |
| Date Deposited: | 08 Feb 2022 01:58 |
| Last Modified: | 08 Feb 2022 02:00 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/189494 |
Preview |
Text
Sudirman.pdf Download (5MB) | Preview |
Actions (login required)
 |
View Item |