Analisis Pengaruh Air-gap dan Pole-pairs dengan Misalignment terhadap Torsi pada Radial Magnetic Non-Permanent Coupling

Baswara, Muhammad Raditya (2022) Analisis Pengaruh Air-gap dan Pole-pairs dengan Misalignment terhadap Torsi pada Radial Magnetic Non-Permanent Coupling. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000044-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Salah satu sistem transmisi yang banyak digunakan yaitu mechanical coupling. Namun, terdapat beberapa masalah yang menjadi perhatian pada penggunaan mechanical coupling, antara lain kebisingan yang tinggi, timbulnya getaran, dan terjadinya keausan akibat gesekan dari kontak antar permukaan rotor kopling yang menyebabkan lifetime menjadi rendah. Magnetic coupling dapat menjadi solusi untuk sistem transmisi yang mengutamakan rendahnya kebisingan, minim menimbulkan getaran, dan lifetime yang tinggi karena sifatnya yang non-mechanical contact namun membutuhkan torque density yang besar. Karena kemampuannya dalam menghasilkan torque density masih rendah, maka dilakukan penelitian analisis pengaruh variasi jumlah pole-pairs dengan volume magnet konstan dan variasi air-gap terhadap torsi yang dihasilkan dari model radial magnetic non-permanent coupling pada kedudukan sempurna maupun dengan pengaruh angular misalignment melalui metode simulasi.
Pemodelan 3D radial magnetic non-permanent coupling dilakukan berdasarkan ketersediaan magnet yang ada di pasaran yaitu dengan menggunakaan magnet neodymium berbentuk balok, lalu dilakukan pemodelan dengan menggunakan software CAD. Model 3D yang telah dibuat, di import ke dalam software FEM untuk dilakukan simulasi. Simulasi dilakukan dengan empat variasi jumlah pole-pairs (14, 16, 18, dan 20 pole-pairs) dengan volume magnet yang dianggap konstan dan tiga variasi air-gap (1, 1,5, dan 2 mm) dengan variasi angular misalignments (0,5°, 1°, dan 1,5°) pada air-gap 2 mm. Kemudian, dilakukan analisis transient untuk memperoleh besar torsi maksimum pada inner rotor radial magnetic non-permanent coupling.
Hasil penelitian yang diperoleh berupa torsi maksimum pada variasi air-gap 1 mm sebesar 3,944 Nm pada 14 pole-pairs, 4,445 Nm pada 16 pole-pairs, 5,645 Nm pada 18 pole-pairs, dan 6,150 Nm pada 20 pole-pairs menunjukkan bahwa semakin banyak jumlah pole dengan ketebalan pole yang semakin berkurang sertadengan volume magnet konstan maka torsi maksimum yang mampu ditransmisikan tetap meningkat dimana jumlah pole yang menghasilkan torsi maksimum terbesar yaitu pada 20 pole-pairs. Dari hasil tersebut dapat diketahui bahwa jumlah pole mempunyai pengaruh yang signifikan dibandingkan dengan ketebalan pole terhadap nilai torsi maksimum pada radial magnetic non-permanent coupling. Hasil penelitian yang juga berupa torsi maksimum pada variasi 20 pole-pairs sebesar 5,622 Nm pada air-gap 2 mm, 5,905 Nm pada air-gap 1,5 mm, dan 6,150 Nm pada air-gap 1 mm menunjukkan bahwa semakin kecil air-gap antar pole pada rotor menyebabkan torsi maksimum yang ditransmisikan semakin besar pada radial magnetic non-permanent coupling dimana air-gap yang menghasilkan torsi maksimum terbesar yaitu pada 1 mm. Hasil penelitian dengan pengaruh angular misalignment diperoleh torsi maksimum pada variasi 20 pole-pairs sebesar 5,558 Nm pada angular misalignment 0,5°, 5,530 Nm pada angular misalignment 1°, dan 5,478 Nm pada angular misalignment 1,5° menunjukkan bahwa semakin besar sudut misalignment antar kedua rotor menyebabkan torsi maksimum yang ditransmisikan semakin kecil dengan selisih nilai yang relatif kecil dimana sudut misalignment yang menghasilkan torsi maksimum terendah yaitu pada sudut 1,5°.
===================================================================================================
One of the transmission systems that is widely used is mechanical coupling. However, there are several problems that are concern to the use of mechanical couplings including high noise, vibration, and wear due to friction from the contact between the surfaces of the clutch rotor which causes a low lifetime. Magnetic coupling can be a solution for transmission systems that prioritize low noise, minimal vibration, and high lifetime due to its non-mechanical contact but requires a large torque density. Because its ability to produce torque density is still low, an analysis of the effect of variations in the number of pole-pairs with constant magnetic volume and air-gap variations on the torque generated from the radial magnetic non-permanent coupling model in perfect position or with the influence of angular misalignment is carried out using the simulation method.
Three dimentional modelling of radial magnetic non-permanent coupling is carried out based on the availability of magnets on the market namely by using neodymium magnets in the form of blocks, then modeling using CAD software. The 3D model that has been created is imported into FEM software for simulation. Simulations were carried out with four variations of the number of pole-pairs (14, 16, 18, and 20 pole-pairs) with the magnetic volume considered constant and three variations of the air-gap (1, 1.5, and 2 mm) with variations in angular misalignments (0.5°, 1°, and 1.5°) in an air-gap of 2 mm. Then, transient analysis was performed to obtain the maximum torque on the inner rotor radial magnetic non-permanent coupling. The results obtained in the form of maximum torque at 1 mm air-gap variation of 3.944 Nm at 14 pole-pairs, 4.445 Nm at 16 pole-pairs, 5.645 Nm at 18 pole-pairs, and 6.150 Nm at 20 pole-pairs indicate that the more number of poles with the thickness of the poles is decreasing and with a constant magnetic volume, the maximum torque that can be transmitted continues to increase where the number of poles that produces the largest maximum torque is 20 pole-pairs. From these results, it can be seen that the number of poles has a significant effect compared to the thickness of the poles on the maximum torque value in the radial magnetic non-permanent coupling.
The results of research which are also in the form of maximum torque at variations of 20 pole-pairs of 5.622 Nm at 2 mm air-gap, 5.905 Nm at 1.5 mm air-gap, and 6.150 Nm at 1 mm air-gap indicate that the smaller the air-gap between poles on the rotor causes the maximum torque to be transmitted to be greater in the radial magnetic non-permanent coupling where the air-gap that produces the largest maximum torque is at 1 mm. The results of research with the effect of angular misalignment obtained maximum torque at variations of 20 pole-pairs of 5.558 Nm at 0.5° angular misalignment, 5.530 Nm at 1° angular misalignment, and 5.478 Nm at 1.5° angular misalignment indicating that the greater the angular misalignment between the two rotors causes the maximum torque to be transmitted to be smaller with a relatively small difference in value where the angular misalignment that produces the lowest maximum torque is at an angle of 1.5°.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	coupling, torsi, torque, pole-pairs, air-gap, misalignment
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Muhammad Raditya Baswara
Date Deposited:	17 Feb 2022 02:34
Last Modified:	31 Oct 2022 02:23
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/94164

Actions (login required)

View Item