## PERANCANGAN DAN ANALISIS DAYA PADA V-GATE MAGNET MOTOR UNTUK MENGGERAKKAN GENERATOR
Muh. Syahrir Habiba 1 , Fadhli Rahman 2 , Abdullah 3 , Achmad Guntur 4
Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Makassar, Jl. Perintis Kemerdekaan km.9 No. 29 Makassar, Indonesia 90245
Email: dilaranginjaktaman@gmail.com

## ABSTRAK
Inovasi  merupakan  kebutuhan  yang  mendesak,  perlu  ditransformasikan  dari  satu  era  ke  era  yang  lebih  baik, invensi yang berbeda atau bahkan tidak ada. Saat dunia sedang mengalami krisis listrik terutama di pedesaan, inovasi yang  dibarengi  dengan  penerapan  iptek  merupakan  peluang  yang  sangat  besar  untuk  mengatasinya.  Penelitian  ini bertujuan untuk merancang dan menganalisis motor model v-gate bertenaga magnet neodymium dan menghitung daya pada  motor.  Metode  penelitian  yang  dilakukan  adalah  metode  observasi  dan  menentukan  jumlah  rpm  rata-rata  pada magnet motor dalam keadaan putaran maksimal sebanyak lima kali percobaan. Kemudian menentukan nilai inersia dari benda-benda  yang  berputar  dan  dilanjutkan  dengan  perhitungan  pada  data  yang  ada  untuk  menentukan  nilai  daya. Berdasarkan hasil pengujian magnet motor hanya mampu mengasilkan putaran rata-rata pada 257,74 RPM dengan daya pada  motor  magnet  1,529  Watt  tanpa  beban  dan  rata-rata  putaran  250,14  RPM  dengan  daya  pada  motor  magnet  1,4 Watt  menggunakan  beban  motor  DC  12  volt.  Dari  hasil  penelitian  ini  dapat  disimpulkan  bahwa  besar  dan  kecilnya medan magnet stator dan rotor sangat berpengaruh terhadap torsi yang dihasilkan oleh motor magnet. Sudut v-gate yang semakin  kecil  membuat  putaran  rotor  semakin  cepat,  sebaliknya  semakin  besar  sudut v-gate maka  semakin  lambat putaran pada rotor.
Kata Kunci : v-gate, magnet neodymium, rpm generator

## ABSTRACT
Innovation  is  an  urgent  need,  it  needs  to  be  transformed  from  one  era  to  a  better  era,  different  or  even  non- existent inventions. When the world is experiencing an electricity crisis, especially in rural areas, innovation coupled with  the  application  of  science  and  technology  is  a  huge  opportunity  to  overcome  it.  This  study  aims  to  design  and analyze a neodymium magnet powered v-gate motor and calculate the power of the motor. The research method used is the observation method and determines the average number of rpm on the motor magnet in a state of maximum rotation as  many  as  five  times  the  experiment.  Then  determine  the  inertia  value  of  the  rotating  objects  and  proceed  with calculations on the existing data to determine the power value. Based on the results of the magnetic test, the motor is only able to produce an average rotation of 257.74 RPM with a power of 1.529 Watt magnetic motor without load and an average rotation of 250.14 RPM with a power of 1.4 Watt magnetic motor using a 12 volt DC motor load. . From the results  of  this  study,  it  can  be  concluded  that  the  size  of  the  magnetic  field of  the  stator  and  rotor  greatly  affects  the torque produced by the magnetic motor. The smaller the v-gate angle makes the rotor spin faster, conversely the larger the v-gate angle, the slower the rotation of the rotor.
Keywords: v-gate, neodymium magnet, rpm generator

## PENDAHULUAN
Pertumbuhan  teknologi  di  masa  globalisasi dikala  ini  berefek  pada  kenaikan  penggunaan  tenaga listrik  yang  sangat  besar,  baik  itu  dinegara  maju ataupun  negeri  berkembang  seperti  Indonesia.  Salah satu kasus yang sangat berarti untuk dicari pemecahan di  negeri  Indonesia  merupakan  krisis  tenaga  listrik. Terdapat  banyak  sekali  sumber  energi  primer  alam yang terbarukan serta dapat digunakan buat menciptakan  tenaga  listrik,  baik  sumber  bersifat alamiah  seperti  cahaya,  angin  serta  air  ataupun  yang bersifat  material  fisika  seperti  magnet  permanen (Vinoth    dkk.,  2019).  Semua  itu  dapat  didayagunakan dengan bersumber pada analisis ilmiah serta eksperimen sehingga betul- betul didapatkan hasil yang nyata.
Beberapa negara baik di asia, eropa dan amerika telah  mengembangkan  pembangkit  listrik  dari  sumber energi  terbarukan  sebagai  bentuk  pemikiran  dan kepedulian  terhadap  krisis  energi  listrik  yang  semakin meresahkan.  Cadangan  sumber  energi  tak  terbarukan seperti minyak bumi dan gas alam semakin lama akan semakin  terkuras  habis  untuk  memenuhi  kuota kebutuhan energi dunia, sedangkan untuk memulihkan kembali  akan  membutuhkan  waktu  yang  sangat  lama (Savonius  dkk.,2015).  Dengan  semakin  ditemukannya teknologi tinggi oleh para peneliti, semakin mempermudah dan memperlebar penerapannya khususnya  optimalisasi  sistem  pembangkit  energi  dari sumber  terbarukan  (Iwanda,  P.  S.,  Syafriyudin,  S.,  & Pambudi, 2016).
Magnet memang memiliki energi yang tersimpan  di  dalamnya  dan  juga  sifat  khas  tarik- menarik  atau  tolak-menolak  antara  magnet,  dan  juga dari  beberapa  bahan  yang  disebut  feromagnetik. Dengan  menggunakan  properti  ini  dari  magnet pengaturan  seperti  itu  dibuat  di  mana  gerak  yang terjadi karena gaya tarik magnet. Prinsip dasar VFSEM adalah,  ia  menggunakan  kekuatan  tarik-menarik magnet dan berputar (Rashid, A dkk., 2015)
Magnet  Permanen  memiliki  kekuatan  terus menerus.  Ini  harus  jelas  seperti  yang  diinginkan menopang  beratnya  sendiri  pada  permukaan  vertikal lemari  es,  selama  bertahun-tahun.  Ilmu  pengetahuan konvensional  mengatakan  bahwa  magnet  permanen tidak  dapat  digunakan  sebagai  sumber  kekuasaan. Namun, kenyataannya adalah bahwa ilmu pengetahuan konvensional  tidak  mengetahuinya  teknik  yang diperlukan  untuk  mengekstraksi  kekuatan  itu  (Yi, 2011)
Salah  satu    upaya  untuk  mendapatkan  energi putar  tanpa  menggunakan  enegi  listrik  adalah  dengan menggunakan  motor  magnet  permanen  (MMP).  MMP yang  ditemukan  tahun  1980  oleh  howard  jhonson  dan mendapatkan  paten  di  Amerika.  Namun  hingga  kini aplikasinya  belum  banyak  digunakan  oleh  karena  itu masih  terbuka  untuk  pengembangannya.  MMP  ini bekerja  berdasarkan  gaya  tolak  menolak  dan  Tarik
menarik  magnet  sejenis  yang  dipasangkan  pada  rotor dan stator. Gaya inilah yang akan akan diubah menjadi energy  putar.  Kontruksi  utama  dari  MMP    ini  terdiri dari  Rotor  (bagian    motor    yang    berputar)  dan  Stator (bagian motor yang diam) (Sumardjati, 2012).
Mechanical  Opener  for  V-Gate  Magnet  Motor. Pembangkit  listrik  tenaga  magnet  atau  sering  disebut sebagai free energy generator karena tidak memerlukan energi/biaya  yang  cukup  banyak  untuk  menghasilkan listrik  serta  dapat  berlangsung  secara  terus-menerus. Teknologi  ini  diajukan  oleh  Robert  H.  Calloway (Prayoga, 2014).
Prinsip  kerjanya  cukup  sederhana,  yaitu  V-gate magnet  motor  bisa  berotasi  dengan  menggunakan metode  mekanik  untuk  menggerakkan  magnet  stator untuk  mendekat  dan  menjauh  dari  magnet  rotor  yang disusun sedemikian rupa sehingga membentuk huruf V memanfaatkan  gaya  dari  arah  flux  magnetik  yang berlawanan  dapat  membuat  magnet  lainnya  bergerak. Kemudian  dari  bagian  rotor  ini  dapat  disambungkan dengan  bagian  dari  magnet  lainnya  yang  berfungsi sebagai  generator.  Dari  generator  yang  mulai  bekerja (berputar) maka akan menghasilkan energi listrik yang akan menyebabkan lampu LED akan menyala (Triana, K. B dkk., 2019).
Tujuan  perancangan  v-gate  magnet  motor  ini untuk memanfaatkan energi yang dimiliki oleh magnet permanen  menjadi  energi  kinetik  yang  kemudian dirubah  menjadi  energi  listrik  dengan  menggunakan generator. Dengan merancang motor magnet permanen neodymium  sederhana  sebagai  alat  pembangkitan energi listrik, diharapkan dapat menjadi salah satu dari alternative  teknologi  dan  solusi  krisis  energi  listrik pada kehidupan masyarakat

## METODOLOGI PENELITIAN

## Alat.
Peralatan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah mesin bubut, mesin bor, gerinda tangan,  mesin cut off, gergaji tangan, busur derajat dan tachometer

## Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini antara  lain  : magnet  neodymium  Ø  15  mm  x  4  mm , poros Aluminium Ø 15 mm x 1000 mm , pipa Pvc Ø 4” inch x 500 mm , papan ukuran 80 cm x 80 cm . doorlock mobil 12 volt DC , kabel NYY 3 x 2,5 x 5000, bearing keramik  6902-2rs , accumulator  saklar  magnet  2  x  14 mm.

## Cara kerja dan Analisis
Magnet  permanen  yang  dgunakan  dalam perancangan  alat  ini  adalah  jenis  magnet  NdFeB (Neodymium-Iron-Bron) yang memiliki ukuran 15 mm x 4 mm.
Pembuatan  rotor  tidak  boleh  terbuat  dari  bahan logam/baja.  Rotor  harus  terbuat  dari  bahan  yang  tidak bisa  ditarik  oleh  medan  magnet  seperti  plastic, aluminium, stenlis dll. Untuk pembuatan motor magnet dalam  perancangan  ini  penulis  membuat  dari  bahan dari  pipa  PVC  dengan  ukuran  diameter  4  inch.  Untuk menentukan dimensi rotor panjang dari pangkal v- gate sampai  ujung  v-gate  360  mm,  nilai  ini  didapat  dari pertimbangan keliling pada pipa pvc yang berdiameter 11,5 inch.
Pembuatan  stator  ini  menggunakan  central doorlock  system  sebuah  pintu  mobil  yang  kemudian dimodifikasi  ujung  dari  alat  ini  untuk  menempatkan  2 buah  magnet.  dan  berfungsi  untuk  untuk  mengatur jarak  stator  dan  rotor  dimana  ketika  stator  sampai  di ujung  dan  pangkal  v-  gate  maka  stator  akan  menjauh karna  daerah  tersebut  adalah  daerah  medan  magnet yang paling besar.
Stator  diletakkan  persis  didepan  rotor  dengan mengatur celah udara antara magnet stator dan magnet rotor, semakin dekat jarak antara stator dan rotor maka putaran  akan  semakin  cepat,  sebaliknya  semakin  jauh jarak  antara  rotor  dan  stator  maka  putaran  akan semakin lambat.
Dalam perancangan alat ini motor dc digunakan sebagai  beban  dari  motor  bertenaga  magnet  sekaligus sebagai  pembangkit  listrik  tegangan  DC,  accumulator digunakan sebagai penyimpan energi listrik.

## 1. Perhitungan Kecepatan Sudut.
Untuk  mengetahui  nilai  percepatan  sudut  (ω) berdasarkan dari putaran (n) maka dapat dihitung dengan persamaan berikut:
ω = 2πf (1)
Dimana f adalah frekuensi (Hz)

## 2. Perhitungan Percepatan Sudut.
Perhitungan  percepatan  sudut  ( )  pada  motor bertenaga magnet dapat menggunakan persamaan :
= ∆ ∆ (2)
3. Perhitungan  Momen  Gaya  Yang  Dihasilkan Oleh Motor . Setelah  nilai  percepatan  sudut  ( )  dan  nilai momen  inersia  (I)  diperoleh  maka  akan didapatkan nilai torsi dari persamaan berikut:
= I.α (3)
4. Perhitungan Power/Daya Motor.
Jika  nilai  dari  kecepatan  sudut  (ω)  dan  torsi
( )  diketahui,  maka  akan  didapatkan  nilai  daya
( ) keluaran dari putaran motor bertenaga magnet dengan persamaan berikut :
=   . ω (4)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Rancangan Motor Model V-Gate
Gambar 1. Desain v-gate magnet motor
Dimensi  rotor  panjang  dari  pangkal  v-  gate sampai  ujung  v-gate  360  mm,  nilai  ini  didapat  dari pertimbangan keliling pada pipa pvc yang berdiameter Ø11.5mm.  Magnet  dengan  besar  diameter  Ø15  mm ditempelkan  pada  rotor  dengan  sudut  10°  nilai  ini didapat  dari  pertimbangan  lebar  rotor  11,5  mm  dan jarak  antar  magnet  4  mm  dengan  jumlah  magnet sebanyak  76  buah.  Panjang  stator  130  mm  nilai  ini didapat  dari  penempatan  dua  buah  magnet  dengan diameter Ø 25 mm dengan tebal 4 mm.
Menurut  (Prasetyo  &  Mulud,  2019)  pembuatan komponen rotor dimulai dari pembuatan piringan rotor menggunakan  acrylic,  proses  pembuatan  lubang sebagai tempat peletakkan magnet bearing, pemasangan  inti  besi  dan  perakitan  komponen  rotor dengan ketebalan 3 mm.
Menurut (Alqodri dkk., 2015) Bagian rotor atau bagian  generator  yang  bergerak  terdiri  atas  papan akrilik  sebagai  alas  dan  6  buah  magnet.  Dengan dimensi magnet; jari-jari 2,5 cm dan ketebalan 0,5 cm
Pengamatan  putaran  pada  motor  bertenaga magnet  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  alat pengukur  rotasi  yaitu  tachometer.  Pengamatan  dan pengambilan  data  dilakukan  lima  kali  dalam  lima menit  dengan  beban  motor  dc  12  volt  dan  lima  kali
dalam  5  menit  tanpa  beban.  kemudian  disimpulkan rata-rata kecepatan pada masing-masing hasil pengamatan  yang  nantinya  akan  menjadi  dasar perhitungan.
Tabel.1 Hasil Putaran Rotor No Rotasi Rotor Dengan Beban Rotasi Rotor Tanpa Beban 1 250,0 RPM 258,0 RPM 2 250,4 RPM 257,9 RPM 3 249,9 RPM 257,3 RPM 4 250,1 RPM 257,6 RPM 5 250,3 RPM 257,9 RPM Rata- rata 250,14 RPM 257,74 RPM
Berdasarkan  tabel  1  hasil  pengujian  putaran rotor  diketahui  putaran  (n)  yang  dihasilkan  berbeda- beda  sesuai  dengan  pembebanan  dengan  motor  dc  12 volt  yang diberikan maupun tanpa pembebanan. Rata- rata  putaran  (n)  pada    rotor  pun  berbeda  yaitu  250,14 rpm  dengan  beban  motor  dc  12  volt  dan  257,74  rpm tanpa beban.
Gambar 2 . Grafik putaran rotor terhadap pembebanan dan tanpa pembebanan.
Dari grafik tersebut dapat dijelaskan bahwa hasil putaran rotor yang tercepat adalah pada 280 rpm tanpa pembebanan motor dc 12 volt sedangkan hasil putaran rotor  dengan  tanpa  pembebanan  adalah  250  rpm. Artinya  hanya  ada  selisih  nilai  sebesar  30  rpm  dari hasil pengujian putaran rotor ini.
Menurut  (Arik  S,  2019)  penambahan  roda  gigi pada sudut 0° didapat putaran pada gear 2 sebesar 15.3 rpm  dengan  keluaran  tegangan  generator  0.82  volt, pada sudut 30° didapat putaran pada gear 2 sebesar 171 rpm  dengan  keluaran  tegangan  generator  1.66  volt, pada sudut 45° didapat putaran pada gear 2 sebesar 230
rpm  dengan  keluaran  generator  2.26  volt,  pada  sudut 70°  didapat  putaran  65  pada  gear  2  sebesar  290  rpm dengan  keluaran  tegangan  generator  2.86  volt,.  Hasil keluaran  tegangan  generator  tersebut  cukup  untuk membangkitkan modul MT3608. Berikut grafik antara putaran rotor terhadap output tegangan generator.
Menurut (Puja,  S.,  dan  Rozeff,  P ,  2017)  saat kecepatan  350  rpm  terjadi  penurunan  nilai  faktor regulasi menjadi 43,94 %, hal ini terjadi karena beban yang di gunakan adalah 1 buah lampu pijar, sedangkan pada  kecepatan  sebelumnya  250  rpm  dengan menggunakan beban listrik led 1 watt sebanyak 8 buah nilai regulasi yang didapatkan adalah lebih besar yaitu 54,81 % penurunan tegangan.
Menurut (Umami,  M.  I ,  2018)  magnet permanen  pada  simulasi  tanpa  beban  didapatkan tegangan  fasa  sebesar  140,38  Volt  AC  dan  tegangan line  sebesar  269,72  Volt  AC.  Pada  simulasi  berbeban dengan  beban  R  sebesar  100  Ω  didapatkan  tegangan DC ratarata sebesar 224,96 Volt DC, arus DC rata-rata sebesar 2.24 Amp DC, daya output sebesar 507,8 Watt, torsi  sebesar  7,17  Nm,  dan  juga  torsi  cogging  sebesar 0,16 Nm.
Dari  pengujian-pengujian  ini  dapat  diperoleh nilai daya putaran optimal yang dihasilkan dikarenakan rancangan  ini  menggunakan  stator  yang  digerakkan oleh  actuator  dengan  jarak  3  mm  dari  rotor.  Hasil pengujian ini apabila dibandingkan dengan apa yang di kemukakan  oleh    (Benedictus  Bayu  Indrawadi  2017) pada  penelitiannya  dalam  mengembangkan  mesin magnetic perpetuan motion dengan acuan pada variabel clereance  dan  sistem  overhead  camshaft  yang  hanya mengasilkan  nilai  daya  sebesar  0.61  watt  pada  putara maksimal sebesar 55,39 rpm

## KESIMPULAN
Besar  dan  kecilnya  medan  magnet  stator  dan rotor sangat berpengaruh terhadap torsi yang dihasilkan oleh  motor  magnet.  Sudut v-gate yang  semakin  kecil membuat  putaran  rotor  semakin  cepat,  sebaliknya semakin  besar  sudut v-gate maka  semakin  lambat putaran  pada  rotor.Dalam  pengujian  alat  tersebut magnet motor hanya mampu mengasilkan putaran rata- rata pada 257,74 RPM dengan daya pada motor magnet 1,529  Watt  tanpa  beban  dan  rata-rata  putaran  250,14 RPM  dengan  daya  pada  motor  magnet  1,4  Watt menggunakan beban motor DC 12 volt.
Dari  hasil  uji  coba  yang  dilakukan  bahwa  alat ini  tidak  bisa  berjalan  tanpa  bantuan actuator .  Oleh karena itu untuk pengembangan selanjutnya yang akan datang  magnet  stator  digabung  ke  poros  dengan  rotor supaya  bisa  berputar  tanpa  bantuan actuator. Karena torsi  yang  dihasilkan  pada  alat  ini  sangat  kecil  maka pengembangan  selanjutnya  untuk  magnet  stator  dan rotor  bisa  di  perbesar  agar  torsi  yang  dihasilkan semakin besar pula.
244 246 248 250 252 254 256 258 260 1 2 3 4 5 R P M Percobaan Ke- Rotasi Rotor Dengan Beban Rotasi Rotor Tanpa Beban

## DAFTAR PUSTAKA
Arik,  S.  (2019).  Rancang  Bangun  Generator  Listrik
Menggunakan Magnet Permanen NdFeB.
Doctoral  Dissertation,  Universitas  Bhayangkara Surabaya , 1 , 7–30.
Benedictus  Bayu  Indrawadi.  (2017).  Pengembangan Mesin Magnetic Perpetual Motion dengan Acuan Pada  Variabel  Clearance  dan  Sistem  Overhead Camshaft. Doctoral
Dissertation, Institut Teknologi Sepuluh Nopember . Iwanda,  P.  S.,  Syafriyudin,  S.,  &  Pambudi,  P.  E. (2016).  Perencanaan  Generator  Axial  Fluks Magnet  Permanen  Jenis  Nneodymium  (NdFeB) Tanpa  Inti  Stator  Pada  Prototype  Pembangkit Listrik  Tenaga  Mikrohidro  (PLTMH). Jurnal Elektrikal , 3 (2), 23–30. Prasetyo, B., & Mulud, T. H. (2019). Rancang Bangun Motor  –  Generator  Magnet  Permanen  Jenis Ndfeb. 15 (2), 60–69.
Prayoga,  S.  (2014).  Studi  Numerik  Pemanfaatan Magnet  Permanen  Untuk  Penggerak  Motor. Doctoral Dissertation, Institut Teknologi Sepuluh Nopember . Puja,  S.,  &  Rozeff,  P.  (2017). Rancang  Bangun  Mini Generatoe  Fluks  Aksial  1  Fasa  Putaran  Rendah Menggunakan  Neodymium  Magnet  (NdFeB) Berbasis Multi Cakram . 1–17. Rashid, A., Saleem, K., Amin, M., & Shah, S. (2015). Permanent Magnetic Theory and Design Methodology  of  Variable  Field  Spiral  Efficient Motor. International  Journal  of  Scientific Research  in  Science  and  Technology  (IJSRST) , 1 (5), 255–263.
Savonius,  D.,  Alqodri,  M.  F.,  Rustana,  C.  E.,  & Nasbey,  H.  (2015). Rancang  bangun  generator fluks  aksial  putaran  rendah  magnet  permanen jenis  Neodymium  (NdFeB)  untuk  turbin  angin sumbu  vertikal  tipe  double-stage  savonius . IV , 135–142. Sumardjati,  S.  (2012).  Motor  Magnet  Permanen Sebagai  Penghasil  Gaya  Dan  Putaran  Tanpa Energi  Listrik. In  Prosiding  Industrial  Research Workshop and National Seminar . Triana, K. B., Dantes, K. R., & Nugraha, I. P. (2019). Pengembangan  Desain  Free  Energy  Generator Berbahan
Magnet
Neodymium Berbasis Solidworks  Untuk  Sistem  Recharging  Prototype Ganesha  Electric  Generasi  II  Undiksha. Jurnal Pendidikan  Teknik  Mesin  Undiksha , 7 (3),  111– 121. Umami,  M.  I.  (2018).  Desain  Generator  Sinkron Magnet Permanen Jenis Neodymium Iron Boron Untuk  PLTB  Daya  500  Watt  Menggunakan Perangkat  Lunak  MagNet  Infolytica. Doctoral Dissertation, Universitas Mataram , 1–7. Vinoth,  M.  A.,  Sivasankar,  P.,  &  Lingaraj,  N.  (2019). Experimental  Design  And  Optimization  Of  Free Energy  Generator  By  Using  Neodymium
Magnets. International  Journal  of  Advanced Research in Management, Architecture,
Technology  and  Engineering  (IJARMATE) ,
March 2017 .
Yi,  N.  T.  (2011).  Investigation  on  the  Free  Energy Magnet  Motors. PhD  Thesis.  Faculty  of Engineering and Science University Tunko Abdul Rahman, Malay , May .