Perancangan dan Uji Performa Axial Flux Permanent Magnet Coreless Brushless Direct Curent (DC) Motor

PROPOSAL TUGAS AKHIR (Manufaktur) TM091476

HUDHA RENCANA P. S. W. 2108.100.149 Pembimbing : Dr. Muhammad Nur Yuniarto

LATAR BELAKANG

Pemanasan global dan penghematan penggunaan Bahan Bakar Minyak (BBM)

LATAR BELAKANG

Keistimewaan BLDC dibandingkan Motor listrik AC

• Karena penggunaan armature ferromagnetik terjadi fenomena cogging torque

• Optimalisasi dari berat

RUMUSAN MASALAH

• Menghilangkan fenemona cogging yang mengurangi performa Brushless DC Motor. • Mengoptimalkan potensi output power to weight ratio yang dimiliki Motor Brushless

DC Motor konvensional dengan menghubungan paralel Axial fluks PM Coreless Brushless DC

Untuk meningkatkan performa BLDC masa kini perumusan masalahnya adalah :

PENELITIAN TERDAHULU

Kerugian cogging yang terjadi pada stator dan rotor ternyata sangat dipengaruhi oleh perbadaan air gap (E. Muljadi and J. Green, 2002) : .

Karakteristik dan keistimewaan dari desain coreless axial flux BLDC antara lain (Colton, 2002) : • Perancangan stator motor listrik tanpa armature (coreless), menekan biaya dalam pembuatan, proses

pendesainan dan pembuatan juga lebih mudah.

• Tidak ada gaya magnetis terjadi antara rotor dan stator (no cogging). Gaya tarik axial masih terjadi antara dua disk rotor, tetapi gaya tarik ini tidak berpengaruh terhadap stator. Sehingga memungkinkan untuk mendesain stator yang lebih tipis dan ringan.

• Putaran sangat halus walaupun kecepatan operasi (rpm) rendah. Karena tidak ada hambatan cogging yang terjadi akibat rotor dan stator yang tarik menarik.

• Lebih fleksibel untuk pemasangan lilitan kawat dan kabel masuk. Karena kabel masuk dari sisi motor.

METODOLOGI PENELITIAN

RPM TORQUE V

in

I in P in P out Efisiensi

600

800

1000

1200

Tabel Rencana Pengujian Motor Listrk

Data Desain Axial Brushless DC Motor

500W 20 pole , 15 core stator

Input 48 V Study Literature

Motor Design

Manufacturing Part

Assembly Process

Evaluation : modification, completion part, etc

Axial Coreless Brushless Motor 500W high efficiency

STOP

Synchronization control Mechanical design

• Stator • Rotor • Coil

• Phase comutation UVW

• Hall sensor position

START

Pengujian P out=500 watt efiisiensi > 80 %

4

RANCANG BANGUN

UJI PERFORMA

Pengukuran Daya Output Efektif Maksimum Motor

Pengukuran Tegangan dan Arus Motor

ANALISA DATA PENGUJIAN

Putaran (rpm)

Tegangan (V)

Arus (I)

P input (watt)

Putaran (rad/s)

Torsi (Nm)

P rot (watt)

effisiensi (%)

834.6 51.03 2.55 130.1265 87.39911 7.26E-10 0 0 832.3 51.06 2.74 139.9044 87.15826 0.043692 3.794518 2.712222 828.6 51.13 2.8 143.164 86.77079 0.11398 9.854739 6.883531 825.1 51.1 2.93 149.723 86.40427 0.180468 15.53743 10.37745 813.7 51.03 3.49 178.0947 85.21047 0.39703 33.71006 18.92817 799.1 50.99 3.61 184.0739 83.68156 0.67438 56.23134 30.54824 780.7 50.86 3.99 202.9314 81.75472 1.023919 83.41072 41.10292 765.1 50.73 4.17 211.5441 80.12109 1.320266 105.4027 49.82543 749.3 50.66 4.36 220.8776 78.46652 1.620413 126.6933 57.35906 723.3 50.59 4.55 230.1845 75.7438 2.114325 159.5742 69.32446 710.7 50.35 4.73 238.1555 74.42433 2.353683 174.5447 73.29021 704.5 50.25 4.73 237.6825 73.77507 2.471462 181.68 76.43812 679.1 50.12 5.17 259.1204 71.11519 2.953976 209.3211 80.78141 621.5 49.81 6.79 338.2099 65.08333 4.048183 262.5267 77.62242 570.8 49.68 7.29 362.1672 59.77404 5.011312 298.4748 82.41354 553.4 49.44 7.4 365.856 57.95192 5.341853 308.4632 84.31274 537.8 49.3 8.03 395.879 56.31829 5.638201 316.3979 79.92289 501.7 49.2 8.28 407.376 52.5379 6.323979 331.0601 81.26647 447.7 49.1 8.72 428.152 46.88304 7.349797 343.3482 80.19306 417.1 49.07 9.03 443.1021 43.67861 7.931094 345.18 77.90078 389.5 49.03 10.03 491.7709 40.78835 8.455401 343.6481 69.87972 352.6 48.86 10.96 535.5056 36.92419 9.156377 336.8824 62.90921 338.2 48.76 11.33 552.4508 35.41622 9.429929 332.7778 60.23664

311 48.66 11.77 572.7282 32.56785 9.946637 322.7817 56.35863 278 48.66 12.83 624.3078 29.11209 10.57353 306.7164 49.12903 236 48.42 14.45 699.669 24.71386 11.37138 280.0255 40.02257 213 48.22 14.7 708.834 22.30531 11.80831 262.4457 37.02499 140 47.81 16.32 780.2592 14.66077 13.19506 192.7577 24.70432

0 47.11 19.2 904.512 0 15.85459 0 0

Tabel Hasil Pengolahan Data Axial Coreless Brushless DC Motor

Beban

(watt)

putaran

(rpm) I in (A)

V in

(volt) I out (A)

V out

(volt) P input

P Output

Efekti (W)

100 766.8 4.05 49.2 0.26 95.3 405 91.351117

200 737.3 4.67 48.8 0.52 89.1 934 170.81605

300 717.1 5.11 48.6 0.76 80.9 1533 226.67819

400 709.9 6.04 48.02 0.96 75 2416 265.4484

500 709.2 7.6 49.85 1.18 75 3800 326.28032

600 688.1 8.03 49.81 1.34 67.9 4818 335.44567

700 629.7 8.41 49.74 1.49 62 5887 340.58504

800 563.1 8.84 49.71 1.62 56.5 7072 337.45128

900 524.9 9.34 49.68 1.78 52.6 8406 345.18615

1000 511.1 9.72 49.79 1.8 51.1 9720 339.11033

Tabel Hasil Pengujian Daya Axial Coreless Brushless DC Motor

KESIMPULAN

1. Axial Coreless Brushless DC Motor memiliki hasil eksperimen torsi peak 15.85 Nm

Pmaks. Memiliki efisiensi maksimum 84.31% pada kecepatan putar 553.4 rpm, dan

torsi sebesar 5.341 N.

2. Untuk faktor keamanan motor listrik umumnya memiliki pembatasan pada Torsi outputnya, dari itu dicoba pemberian batasa pada output torsi pada Axial Coreless Brushless DC Motor mulai dari 6 Nm, 7 Nm, 8 Nm, 9 Nm, 10 Nm, maka hasil perbandingannya sebagai berikut:

3. Dari tabel diatas Torsi maksimum motor listrik akan mengakibatkan daya optimum motor listrik turun. Dan hasil dari pembatasan arus tidak mempengaruhi efisiensi maksimum motor,

4. Saran pemilihan untuk pembatasan maksimum adalah pada pembatasan 8 Nm,

karena pada torsi itu motor listrik sudah mencapai daya maksimumnya.

T maksimum (Nm)

P maks (watt)

Efisiensi maks (%)

6 332.2486 84.61 7 344.58 84.61 8 346.4192 84.61 9 346.4192 84.61

10 346.4192 84.61

Kritik dan Saran Sangat Kami Harapkan Demi Kesempurnaan Tugas Akhir