PEMILIHAN TOPOLOGI DAN BAHAN MAGNETIK PADA GENERATOR MAGNET PERMANEN FLUKS AKSIAL PUTARAN RENDAH

PRIH SUMARDJATI M, Prof. Dr. Ir. Sasongko Pramono Hadi, DEA, Dr. Eng. F. Danang Wijaya, ST, MT, Dr. Eng. Suharyanto, ST, MT

2018 | Disertasi | S3 Ilmu Teknik Elektro

INTISARI Generator Magnet Permanen Fluks Aksial (GMPFA) pada masa awalnya menggunakan inti besi laminasi. Namun Inti besi menyebabkan gaya tarik antar rotor dan stator yang besar. Akibat dari gaya tarik tersebut maka terjadi defleksi rotor yang pada akhirnya timbul gesekan antara rotor dan stator yang sangat berbahaya. Oleh sebab itu GMPFA menjadi tidak populer dan digantikan oleh generator tipe radial. Namun sejalan dengan perkembangan jaman terdapat beberapa aplikasi yang memerlukan generator dengan jenis aksial misalnya pembangkit listrik tenaga angin, sehingga GMPFA dikembangkan lagi. Namun kali ini menggunakan bahan bukan besi pada rotor-stator untuk mengurangi gaya tariknya dan koilnya ber inti udara. Namun daya keluaran generator rendah. Oleh sebab itu diperlukan suatu cara dan bahan tambahan yang dapat meningkatkan daya tetapi tidak banyak menambah gaya tarik. Solusi dari permasalahan tersebut adalah penambahan pengarah dan pengumpul fluks magnetik agar medan magnet terkumpul masuk ke dalam koil sehingga daya meningkat. Pengarah tersebut dalam bentuk ring dan inti koil. Agar gaya tarik rotor-stator tidak besar maka bahan yang digunakan adalah ferit. Daya generator sebanding dengan kerapatan fluks magnet yang masuk ke dalam koil. Oleh sebab studi daya generator dapat didekati melalui studi pada kerapatan fluks magnetiknya. Perhitungan rapat fluks menggunakan metoda numerik yaitu pendekatan metoda elemen hingga. Selain itu metoda rangkaian magnetik juga ditambahkan agar perhitungan menjadi lebih sederhana. Hasil yang dicapai dalam penelitian ini adalah Topologi GMPFA yang memiliki daya optimal adalah topologi 2 rotor-1 stator. Inti koil optimal adalah dari bahan magnetik jenis magnetit dengan permeabilitas sebesar 6 kali phi kali sepuluh pangkat minus enam H/m. Back iron optimal nilai permeabilitasnya sebesar 5, 4 phi kali sepuluh pangkat minus empat H/m yang masuk ke dalam golongan besi dengan kadar 99,8%. Daya akhir GMPFA adalah 1,9 kVA. Kata kunci: GMPFA, topologi, bahan kemagnetan pada inti dan back iron, daya.

ABSTRACT In its beginning, Axial Flux Permanent Magnet Generator (AFPMG) used the laminated iron core. The iron core, however, has caused the tensile strength between rotor and stator large and as a consequence it leads to a rotor deflection that eventually creates a very harmful friction between the rotor and stator. APFMG therefore became unpopular and was replaced by a radial generator. But in line with the development of the era there are several applications that require axial generators such as wind power plant, so APFMG is redeveloped. However at this time it uses non-ferrous materials on the rotor-stator in order to reduce its tensile strength and its coil with an air core with the low output power of the generator. It is then necessary to have a method and additional material that can increase the power but does not increase tensile strength much. The solution of the problem is through the addition of the magnetic flux driver and collector to allow the magnetic field to accumulate into the coil so that the power increases. The drive is in the form of a ring and a coil core and to make the tensile strength of rotor-stator not large, then the material used is ferrite. The power of the geerator is proportional to the magnetic flux density entering the coil. It is because the study on power generator can be approached through study on the magnetic flux density. The calculation of flux density is conducted using numerical method, an approach of finite element method. In addition, magnetic circuit method was also added to make calculation simpler The results achieved in this study included: AFPMG topology which has optimum power is topology 2 rotor-1 stator. The optimal coil core is magnetic type magnetic material with permeability of 6 times phi times ten to the rank of minus six H / m. The optimal back iron of permeability value is 5, 4 phi times ten to minus four H / m which enter into iron group with 99.8% level. GMPFA end power is 1.9 kVA.

Kata Kunci : Keywords: AFPMG, topology, magnetic materials in core and ring, power.