Mechatronics, Electrical Power, and Vehicular Technology
e-ISSN: 2088-6985 p-ISSN: 2087-3379 Accreditation Number: 432/Akred-LIPI/P2MI-LIPI/04/2012 www.mevjournal.com

## M AGNETIC S IMULATION AND A NALYSIS OF

## R ADIAL F LUX P ERMANENT M AGNET G ENERATOR

## USING F INITE E LEMENT M ETHOD

## S IMULASI DAN A NALISIS M AGNETIK G ENERATOR M AGNET P ERMANEN F LUKS R ADIAL M ENGGUNAKAN M ETODA E LEMEN H INGGA
Pudji Irasari a , Hilman Syaeful Alam b , Muhammad Kasim a, * a Pusat Penelitian Tenaga Listrik dan Mekatronik - LIPI Kompleks LIPI Jl Sangkuriang, Gd 20, Lt 2, Bandung, Jawa Barat 40135, Indonesia
b UPT Balai Pengembangan Instrumentasi - LIPI Kompleks LIPI Jl Sangkuriang, Gd 30, Bandung, Jawa Barat 40135, Indonesia
Received 10 May 2012; received in revised form 14 June 2012; accepted 15 June 2012 Published online 31 July 2012

## Abstract
This paper discusses magnetic simulation and analysis of radial flux permanent magnet generator (PMG) using finite element method (FEM) by utilizing open source software FEMM 4.2. The specification of generator is 25 V, 28 A, 3 phase, 300 rpm. The analyzed magnetic flux was in the air gap, stator teeth and slots to find out the distribusian pattern and its fluctuation. The simulations were conducted in no-load and nominal load (28 A) conditions. Furthermore, the maximum flux density of simulation (B g(sim) ) was used to calculate phase voltage E ph to find out the magnitude of generated electromotive force (EMF). The calculation results were presented as voltage vs. rotation graph in no-load condition and voltage vs. current graph in nominal load condition. Both graphs were validated using E ph from experiment result (E ph(exp) ) and E ph whose B g value was obtained from analytical calculation (E ph(calc) ). The final results showed that in no-load condition, E ph graph with B g(sim) (E ph(sim) ) was close to E ph(exp) and E ph(calc). The error rate with respect to the experiment was 6,9%. In nominal load condition, E ph(sim) graph almost coincided with E ph(calc.) graph, with the voltage drop of both was 0.441 V. Both graphs however were far different from E ph(exp) graph, which had 9 V of voltage drop. The overall results demonstrated that magnetic distribution pattern presented by FEM was very helpful to avoid magnetic flux accumulation in a particular segment. Besides, B g(sim) made the process to predict the value of E ph become easier.
Key words: simulation, magnetic flux, generator, permanent magnet, finite element .

## Abstrak
Dalam makalah ini dibahas simulasi dan analisis magnetik generator magnet permanen (GMP) fluks radial menggunakan metoda elemen hingga (MEH) dengan perangkat lunak terbuka FEMM 4.2. Generator memiliki spesifikasi 25 V, 28 A, 3 fasa, 333 rpm. Fluks magnet yang dianalisis adalah pada celah udara, gigi dan alur stator untuk mengetahui pola distribusi dan fluktuasinya. Simulasi dilakukan dalam keadaan tanpa beban dan dengan beban nominal (28 A). Selanjutnya kerapatan fluks celah udara maksimum hasil simulasi (B g(sim) ) digunakan untuk menghitung tegangan fasa E ph guna mengetahui besarnya electromotive force (EMF) yang dibangkitkan. Hasil perhitungan ditampilkan berupa grafik tegangan vs. putaran untuk kondisi tanpa beban dan grafik tegangan vs. arus untuk kondisi beban nominal. Kedua grafik tersebut divalidasi dengan E ph hasil eksperimen (E ph(exp) ) dan E ph yang nilai B g nya diperoleh dari perhitungan analisis (E ph(calc) ). Hasil akhir menunjukkan bahwa dalam kondisi tanpa beban grafik E ph dengan B g(sim) (E ph(sim) ) mendekati E ph(exp) maupun E ph(calc) . Tingkat kesalahan terhadap eksperimen sebesar 6,9%. Untuk kondisi beban nominal, grafik E ph(sim) hampir berimpit dengan E ph(calc.) , dengan tegangan jatuh keduanya sebesar 0,441 V. Namun kedua grafik tersebut berbeda cukup jauh dengan grafik E ph(exp) yang tegangan jatuhnya 9 V. Dari keseluruhan hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa pola distribusi magnet yang disajikan oleh MEH sangat membantu untuk menghindari penumpukan fluks magnet pada segmen tertentu. Selain itu B g(sim) sangat memudahkan dalam memprediksi besarnya E ph.
Kata kunci: simulasi, fluks magnet, generator, magnet permanen, elemen hingga.
* Corresponding Author. Tel: +62-22-2503055 E-mail: kasime99uh@yahoo.co.id

## I. P ENDA
Analisis listrik dapa numerik.  M dalam dua setiap titik dahulu se rangkaian kedua rangk yang sama Metoda ana design tool sedangkan komponen elemen-elem medan ma elemen ters metoda num lebih akura dibuat sek memerlukan Analisis mencegah dalam lami munculnya yang dilak diaplikasika Dimensi  m merupakan memperoleh dimensi sta menentukan magnet perm Parameter-p back electro dengan e parameter  h akurat (sam Dalam  m akan dilaku software  F dianalisis ad yang merup konsentrasi fluks magn terhadap  p (EMF) baik dengan beb
II. M ET Analisis menggunak Metodologi pada Gamb merupakan putus-putus Hasil simul

## AHULUAN
medan ma at dilakukan Metoda anal tahap, yang dalam me ehingga da magnetik. kaian terseb a seperti an alisis diangg untuk memp dalam meto mesin yang men kecil agnet dapat sebut. Diban merik dapat at apabila p kecil mung n waktu yang medan mag terjadinya inasi inti ya konsentrasi kukan oleh an untuk o magnet da variabel h fluks magn atornya kon n parameter manen 500 w parameter ter omotive forc eksperimen hasil simulas ma dengan ha makalah ini ukan secara FEMM 4.2. dalah pada g pakan tempa fluks, pola net dalam G pembangkita k dalam kon an nominal.
TODOLOG medan kan open sou i penelitian bar 1. Kotak proses se s adalah ha lasi pertama
N agnet dalam n secara ana lisis  biasany g pertama ar sin diasums apat dipero
Selanjutnya but dianalisis nalisis rang ap lebih flek prediksi unju oda numerik dianalisis d (diskrit)  d diketahui ndingkan me t memberika pembagian  e kin tetapi g lebih lama gnet perlu dil saturasi me ang dapat m panas [3]. P Ghita et.a optimasi geo an bukaan yang di net maksimu nstan. Guo,
kunci gene watt menggu rsebut adalah e dan indukt menunjuk si memberik sil eksperime i analisis m a numerik m Kerapatan gigi stator da at-tempat kri a distribusi GMP serta an electrom ndisi tanpa b
GI magnet urce software ini seperti dengan gari edangkan  y asil simulas a berupa dist
suatu mesi alisis ataupu ya dilakuka rah medan d sikan terlebi oleh sebua pada taha s dengan car gkaian listrik ksibel sebag uk kerja mesi k atau MEH ibagi menjad dan besarny pada setia etoda analisi an hasil yan elemen dap metoda in [1, 2]. lakukan untu edan magn mengakibatka ada penelitia al [4] MEH ometri GMP alur roto iolah untu um sementar Y. et.al [5 erator sinkro unakan MEH h fluks lilitan tansi. Valida kkan bahw kan nilai yan en). medan magn menggunaka n fluks yan an celah udar itis terjadiny dan fluktua pengaruhny motive forc beban maupu
dilakuka e FEMM 4.2 diperlihatka is tanpa putu yang bergar i/perhitungan tribusi meda
in un an di ih ah ap ra k. ai in H, di ya ap is, ng at ni uk et an an H P. or uk ra 5] on H. n, asi wa ng et an ng ra ya asi ya ce un an 2. an us ris n. an
Gamb magn
mag meli kedu pada adal udar tanp D udar disu fasa kelu nom diva eksp
A. M soft kara gaya diha meli inti bany adal orie men men Kan 0,5% dala deng mag Gam dijag 2 T) mag sinu
ehicular Technolo
bar  1.  Blok  di net menggunaka
gnet yang intang gener ua adalah g a gigi dan lah grafik fl ra. Semua si pa beban dan Dari grafik ra) diambil ubstitusikan untuk men uaran dalam minal. Kedu alidasi deng perimen.

## Material La
Material lam magnet ka akteristik ma a magnet m asilkan oleh m intasi kumpa tersebut [6] yak digunak lah silicon ste nted . Keber ningkatkan nurunkan aru ndungan silik % – 3,25% [7 am prototip gan tebal 5 m gnetik dari l mbar 2 dim ga agar tidak ). Apabila ni gnetisasi ak usoida dan m
iagram langkah an FEMM 4.2.
ditampilkan rator. Sedan grafik fluktu alur dan h uktuasi kera imulasi dilak beban nomi ketiga (ke nilai maks ke dalam ndapatkan  g kondisi tan ua grafik t gan perhitu
aminasi Inti
minasi inti b arena materi agnetnya ha misalnya  m magnet perm aran yang m ]. Material l kan dalam eel (baja sili radaan siliko volume us Eddy dan m kon dalam b 7]. Laminasi GMP adala mm, tipe 50 laminasi int ana fluks y k mencapai ti ilai tersebut d kan menyim engandung h
h-langkah anal
n pada pe ngkan hasil uasi kerapat hasil simulas apatan fluks kukan dalam inal. erapatan fluk simumnya  k persamaan grafik tegan npa beban da tersebut se ungan anali
i biasa disebut ial ini menu anya apabila medan magn manen atau a mengelilingi laminasi yan mesin listr kon) jenis gr on dalam ba resistivitiy mengurangi baja silikon i inti yang d ah dari Nipp H1300. Kar ti diperlihatk yang menga itik saturasi ( dilampaui, m mpang dari harmonik [9]
lisis medan
nampang simulasi tan fluks si ketiga di celah m kondisi
ks celah kemudian tegangan gan fasa an beban lanjutnya isis dan t dengan unjukkan a dikenai net yang arus yang laminasi ng paling rik putar rain-non- aja dapat untuk histerisis. kira-kira digunakan pon Steel akteristik kan pada alir harus (kira-kira maka arus bentuk ].
Gambar 2. Kurva magnetik laminasi inti yang digunakan dalam GMP (50H1300) [8] .

## B. Magnet Permanen
Magnet permanen yang digunakan adalah NdFeB tipe N35 dengan karakteristik teknis dari pabrikan diperlihatkan pada Tabel 1. Karakteristik magnet yang diberikan oleh pabrikan (Tabel 1) merupakan parameter masukan simulasi distribusi medan magnet. Di antara dua parameter H c hanya salah satu yang akan dipilih. Untuk menentukan yang mana parameter tersebut, digunakan bantuan kurva B- H yang memperlihatkan kurva demagnetisasi magnet permanen (Gambar 3).
Pada umumnya titik operasi magnet dapat bergerak naik turun sepanjang garis lurus yang disebut dengan demagnetizing characteristic dan kemiringannya adalah recoil permeability . Tanpa adanya arus fasa yang mengalir dalam lilitan, titik operasi magnet berada pada open-circuit operating point. Garis dari titik pusat menuju open-circuit operating point disebut load line .
Apabila ada arus yang mengalir dalam lilitan stator, medan magnet yang dibangkitkan oleh lilitan akan mendorong titik operasi menuruni lintasan karakteristik demagnetization , menekan kerapatan fluks celah udara sehingga besarnya kerapatan fluks celah udara turun di bawah open- circuit operating point atau nilai tanpa beban. Apabila arus dihilangkan, titik operasi akan kembali menuju ke open circuit point . Garis lurus yang menjadi lintasan operasi magnet disebut recoil line . Perpotongan antara recoil line dengan sumbu H negatif diberi label H ca , yaitu apparent coercivity , yang digunakan untuk perhitungan
Tabel 1
Karakteristik magnet N35 [10].
Parameter, simbol Besaran   Satuan • Kerapatan fluks remanensi, B r 1220 mT
• Coercive force , H c o H cb 868 kA/m o H cj 955 kA/m
• Produk BH (maks.)
Gambar 3. Diagram skematik karakteristik B–H material magnet permanen [11].
rangkaian magnetik. Sedangkan H c adalah actual coercivity [11]. Untuk simulasi distribusi medan magnet dalam penelitian ini, nilai H c yang diambil adalah H cb (Tabel 1) yang dalam Gambar 2 identik dengan H ca . Sedangkan fluks remanensi B r adalah kerapatan fluks maksimum yang dapat disimpan oleh magnet setelah menjalani proses magnetisasi hingga mencapai saturasi [12]. Dimensi magnet adalah panjang × lebar × tebal (50,8 × 16 × 12) dalam satuan mm.
1) Perhitungan medan magnet dengan metoda elemen hingga
Dalam kasus mesin-mesin listrik yang menggunakan laminasi inti dan memiliki frekuensi operasi yang relatif rendah maka arus eddy dalam laminasi inti dan perubahan kerapatan arusnya dapat diabaikan sehingga persamaan medan magnetostatiknya dapat diturunkan [13]. Menurut hukum ampere dan persamaan Maxwell, besarnya medan magnet dihitung menggunakan kerapatan arus sebagai masukan adalah [2]:
V ×H = J (1)
V ·B = 0 (2)
Dimana H (x,y,z) = medan magnet dalam amper per meter, B (x,y,z) = kerapatan fluks magnet dalam Tesla dan J (x,y,z) = kerapatan arus dalam amper per meter. Hubungan antara kerapatan fluks magnet dan medan magnet dinyatakan dengan persamaan:
B = μ o μ r H = V × A (3)
dimana μ r (x,y,z) = permeabilitas relatif dan μ o = permeabilitas udara = 4 π 10 -7 . Untuk kasus dua dimensi (bidang datar):
0 0 , (4) 0 0 , (5)
0 (6)

## 2) Kerapatan fluks celah udara
Perhitungan kerapatan fluks celah udara digunakan sebagai validasi metoda elemen hingga untuk mendapatkan tegangan fasa baik dalam kondisi berbeban maupun tanpa beban. Kerapatan fluks celah udara sangat dipengaruhi oleh dimensi stator dan magnet permanen. Dalam rancangan ini stator diadopsi dari salah satu stator motor induksi standar yang ada di pasaran. Besarnya kerapatan fluks celah udara B g(calc.) dihitung dengan persamaan (7-13) [2] [14]:
. (7)
Carter coefficient k c ,
1 1 (8) (9)
Leakage coefficient k ml ,
1 1 (10)
Permeance coefficient PC ,
· (11)
Flux concentration factor C φ ,
(12)
α (13)
Parameter untuk menghitung kerapatan fluks celah udara ditampilkan pada Tabel 2.
3) Electromotive force (EMF)
Besarnya kerapatan fluks magnet celah udara B g berpengaruh langsung pada besarnya EMF yang dibangkitkan, sebagaimana dinyatakan dalam persamaan (14-16):
Tabel 2 Parameter menghitung B g .
Parameter, simbol
Besaran Satuan
Kerapatan fluks remanensi, B r 1,2 T Permeabilitas relatif magnet, µ r 1,1 Lebar alur stator, W ss
0,00534 m Kisar alur stator, τ s 0,00859   m Panjang radial celah udara, l g 0,001 m Panjang radial magnet l m 0,012 m Kisar kutub stator, τ p
0.02576   m Busur magnet, τ m 0.01603   m
4,44 (14) fluks magnet (15) frekuensi · (16)
dimana E ph = tegangan fasa (volt), k w = faktor lilit = 1 (lilitan kisar penuh), k s = faktor kemiringan = 0,984, A m = luas permukaan magnet = 1,62 ⋅ 10 -3 m 2 , p = jumlah kutub = 18 , n = putaran (rpm), N ph = jumlah lilitan fasa = 90. Nilai B g yang akan digunakan untuk menghitung Persamaan (15) adalah B g(calc) dan B g hasil simulasi atau B g(sim) . Untuk kondisi berbeban, besarnya tegangan fasa keluaran dihitung pada kondisi nominal menggunakan persamaan [15]:
ω ϕ ϕ (17)
dengan L =  4,19  mH dan R = R g + R L =  0,1  + 0,029  =  0,129 Ω , masing-masing adalah resistansi lilitan dan resistansi beban.

## C. Tahapan Simulasi
Distribusi fluks magnet dalam penelitian ini disimulasikan menggunakan software FEMM 4.2 dimana basis perhitungannya menggunakan persamaan Maxwell. Langkah-langkah umum simulasi diperlihatkan pada Gambar 4. Setiap langkah yang ditampilkan dalam Gambar 4 (langkah 1 s.d 4) merupakan parameter masukan yang harus dipenuhi sebelum eksekusi simulasi dilakukan.
Karakteristik material yang diperlukan ditampilkan dalam Tabel 3. Pada tahap meshing , obyek yang diamati dibagi menjadi elemen- elemen kecil berbentuk segitiga. Kecepatan eksekusi simulasi sangat dipengaruhi oleh spesifikasi komputer yang digunakan. Dalam penelitian ini waktu simulasi tergolong cepat karena objek yang diamati hanya dalam bentuk dua dimensi.

## Tabel 3
Parameter masukan simulasi magnetik menggunakan FEMM 4.2.
Komponen Keterangan Laminasi inti • Kurva BH magnetik Dipetakan dari Gambar 1
• Permeabilitas relatif, µ r 4000 [2]
Magnet permanen
• Permeabilitas relatif, µ r 1,1 [11]
• Gaya koersif, H c
868 kA/m [10]
Lilitan
• Jumlah lilitan fasa, N ph 90 lilit
• Kerapatan arus, J 5 A/mm 2
Gambar 4. Langkah-langkah utama simulasi distribusi medan magnet menggunakan FEMM 4.2.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Pendefinisian jenis material GMP, arah magnetisasi dan hasil meshing diperlihatkan pada Gambar 5. Kutub magnet utara-selatan digambarkan dengan anak panah arah radial ke sisi luar dan sisi dalam. Tiga buah lingkaran kecil di bagian tengah adalah lubang udara yang sekaligus berfungsi sebagai cooling system . Jumlah konduktor per alur adalah 10 dengan diameter 1,0 mm. Meshing dengan elemen terkecil 1 mm menghasilkan 43.424 nodes dan 86.517 elements . Total waktu eksekusi simulasi yang diperlukan kira-kira 33 detik. Hasil simulasi distribusi medan magnet tanpa beban dan dengan beban nominal 28 amper diperlihatkan pada Gambar 6.
Besarnya kerapatan fluks maksimum tanpa beban yang tertulis dalam kotak data adalah 2,172 Tesla. Nilai tersebut turun menjadi 2,161 Tesla pada kondisi beban nominal karena adanya fluks magnet lawan yang dibangkitkan oleh lilitan. Pola distribusi menunjukkan bahwa rapat fluks yang tinggi terdapat pada gigi stator dan area tepat di bawah magnet permanen. Namun demikian masih sulit untuk memastikan besarnya kerapatan fluks pada titik atau posisi tersebut.
Keterangan:
1. Alur (terisi lilitan) 4. Lubang udara rotor 2. Stator 5. Magnet permanen 3. Poros 6. Celah udara
Gambar 5. Pendefinisian material dan meshing struktur GMP.
Informasi utama dari Gambar 6 adalah bahwa pola distribusi tidak menunjukkan adanya penumpukan fluks magnet pada area tertentu yang dapat menimbulkan konsentrasi panas.
Untuk mendapatkan nilai rapat fluks pada alur dan gigi stator yang lebih terukur maka ditentukan boundary condition (kondisi batas) sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 7. Kondisi batas dibuat agak panjang hingga mencakup beberapa alur dan gigi. Hal ini dimaksudkan untuk mengetahui fluktuasi rapat fluks pada kedua area tersebut dan hasil simulasinya diperlihatkan pada Gambar 8.
Gambar 8(a) menunjukkan bahwa rapat fluks tertinggi tanpa beban kira-kira 1,65 T terjadi pada gigi stator kemudian turun hingga hampir nol di dalam alur dan naik lagi kira-kira 0,6 T pada dua gigi stator berikutnya. Pola tersebut dapat dibandingkan dengan Gambar 6. Rapat fluks
Gambar 6. Distribusi medan magnet; (a) tanpa beban; (b) beban nominal.
Tentukan karakteristik material Tentukan kondisi batas Meshing (diskritisasi)
Hasil Gambar geometri obyek
Gambar 7. Kondisi batas pada celah udara dan gigi stator.
maksimum terjadi saat gigi tepat menghadap bagian tengah kutub magnet. Saat diberi beban nominal, rapat fluks maksimum turun menjadi kira-kira 1,25 T. Meskipun material inti mampu dialiri fluks magnet dengan kerapatan hingga 2 T (Gambar 2) namun dalam perancangan, nilainya dibatasi hingga 1,7 T (pada gigi stator) untuk menekan besarnya rugi inti [3]. Pola rapat fluks celah udara diambil dengan menentukan kondisi batas sepanjang kira-kira 50 mm (Gambar 7). Hasil simulasi fluktuasi rapat fluks celah udara diperlihatkan pada Gambar 9. Fluks celah udara merupakan mutual fluks yang dibangkitkan oleh magnet permanen dan lilitan dalam alur. Rapat fluks maksimum hasil simulasi ( B g(sim) ) tanpa beban besarnya kira-kira 0,94 T, terjadi ketika posisi magnet tepat di tengah gigi stator. Adanya dua puncak lain dalam satu gelombang (di sisi kiri dan kanan puncak maksimum) sebagai akibat dari efek slotting [16]. Fluks minimum terjadi
tepat di tengah bukaan alur stator karena permeabilitas udara (4 π 10 -7 ) lebih kecil dibanding permeabilitas laminasi inti (4000) (Persamaan 3).
B g(sim) selanjutnya disubstitusikan dalam Persamaan (15) untuk mendapatkan tegangan fasa tanpa beban pada berbagai putaran atau frekuensi. Untuk B g(calc) tanpa beban perhitungan analisis nilainya mengacu pada [11] yaitu sebesar 0,7-0,95 B r . Dengan mempertimbangkan adanya fluks bocor maka yang diambil adalah B g pada batas terkecil, yaitu 0,7 B r atau B g(calc) = 0,84 T. Nilai tersebut selanjutnya disubstitusikan dalam Persamaan (15). Perbandingan tegangan fasa tanpa beban hasil perhitungan, simulasi dan eksperimen diperlihatkan pada Gambar 10 dimana dapat dilihat bahwa grafik tegangan fasa tanpa beban yang paling mendekati hasil eksperimen adalah hasil perhitungan dengan B g(calc) = 0,7Br. Besarnya kesalahan ( error ) rata- rata untuk masing-masing tegangan fasa adalah: E ph(sim) 6,9% dan E ph(calc) 4,47%. Tegangan fasa berbeban dihitung pada kondisi nominal yaitu pada frekuensi 50 Hz. Besarnya B g(calc) dihitung menggunakan Persamaan (7) diperoleh 0,84 T sedangkan B g(sim) diambil dari Gambar 9(b) adalah 0,83 T. Substitusi masing-masing nilai B g tersebut ke dalam persamaan (17) kemudian dibandingkan dengan hasil eksperimen diperlihatkan pada Gambar 11.
(a) (b)
Gambar 8. Fluktuasi rapat fluks pada alur dan gigi stator; (a) tanpa beban; (b) beban nominal.
(a)
Gambar 9. Hasil simulasi fluktuasi rapat fluks celah udara; (a) tanpa beban; (b) beban nominal.
Gambar 1 simulasi F
Deng sama ma grafik te berimpit cukup be apabila Teganga V seda Teganga kemungk yang  s merupak Kondisi dibandin baru dar Dari permuka warnany masih  b magnet mengelu gaya me magnet s gesekan rotor dil dua hal t dilakuka berkontr Gaya  m assembli
Gambar  1 kondisi n eksperime
0. Perbandinga FEMM, perhitun
gan nilai B g( aka dapat dil egangan yang t. Terjadi per esar antara h dibandingk an jatuh E ph(c angkan eks an jatuh eks kinan diseba
sudah men kan kelema magnet ngkan dengan i pabrikan di Gambar aan magnet ya tidak men baru. Lapisa dari karat upas. Hal ters ekanis yang d saat pemasan magnet den lepas untuk tersebut, gay an saat asse ribusi terhada mekanis tak ing rotor de
11. Perbanding ominal hasil s en.
an tegangan fas ngan dan ekspe (calc) dan B g(s lihat pada G g dihasilkan k rbedaan tega hasil perhitun kan denga
calc) dan E ph(sim sperimen  m sperimen ya abkan oleh nurun, hal ahan dari permanen n kondisi ma iperlihatkan 12 dapat yang terpa gkilat sepert an nikelin y t hampir s sebut dapat t dikenakan la ngan ke dala ngan permuk kebutuhan  p ya mekanis ta embling (G ap turunnya k langsung engan casing gan tegangan simulasi FEMM Mechatronics, Elec sa tanpa beban rimen.
sim) yang ha Gambar 11 ba keduanya ha angan jatuh ngan dan sim an eksperi
m) kira-kira 0 mencapai 9 ang cukup b kualitas ma ini seka penelitian pada agnet yang m pada Gamba dilihat ba asang pada ti saat kondis yang melind seluruhnya erjadi karena angsung terh am alur rotor kaan bidang penelitian. S ak langsung ambar 13) kualitas ma dilakukan g . Gaya mek fasa berbeban M, perhitungan
n hasil
ampir ahwa ampir yang mulasi men. 0,441 V. besar agnet aligus ini. rotor masih ar 12. ahwa rotor sinya dungi telah a: (1) hadap r, (2) saat elain yang juga agnet.
saat kanis
pada n dan
G (b s s m d d k m k b ti [ I m te d n p E te y d 4 m s p k m
(a) Kete Gambar 12. Ko b) terpasang pa
secara langs sering dilak menyebabkan dalamnya [1 dapat menyeb kondisi dim melintasi cel konversi ener baik memper idak terlalu c 5] [20] [21].

## IV. K ESIM
Hasil sim magnet terdi erjadi konse dapat menim nominal (33 perbedaan  n E ph(exp) masin Pada put egangan jatu yang relatif t demagnetisas 4.2 memudah magnet pada serta gigi dan paling bere konsentrasi  f masih memi
erangan:   A = m
B = a
ondisi magnet; ada rotor.
sung maupu kukan terh n retak pad 17] [18]. K babkan terja mana fluks lah udara d rgi [19]. Kon rlihatkan pe curam sebag

## MPULAN
mulasi memp istribusi sec entrasi fluks mbulkan ho 3 rpm) dan nilai E ph(calc) ng-masing seb taran dan b uh E ph(exp) m tajam kemun si. Simulasi hkan dalam tiap segmen n alur stator y esiko terjad fluks. Namun iliki kelema
Gaya mekanis assembling .
A B
magnet permane alur rotor (a) masih baru
un tak lang hadap mag da bagian lu
Kerusakan fi adinya fluks magnet  t dan berkontr ndisi magnet enurunan teg gaimana dala
perlihatkan  b cara merata pada area te ot spot . Pa n kondisi ta ) dan E ph(s besar 4,47% beban nom menunjukkan ngkinan dise menggunak analisis fluk n, terutama yang merupa di penump n demikian, ahan karena
(b) en u dari pabrikan; gsung yang gnet dapat uar maupun sik tersebut bocor, yaitu tidak dapat ribusi dalam t yang masih gangan yang m penelitian bahwa fluks atau tidak ertentu yang ada putaran anpa beban,
im) terhadap dan 6,9%. minal, grafik n kecuraman babkan oleh kan FEMM ktuasi medan celah udara, akan segmen pukan atau FEMM 4.2 a data jenis
; g t n t u t m h g n
s k g n , p k n h M n , n u 2 s
material silicon steel sheet tidak tersedia lengkap dalam software tersebut sehingga hasil simulasinya masih perlu dibandingkan dengan perhitungan.
Penentuan kondisi batas mutlak diperlukan untuk mendapatkan nilai B yang lebih terukur. Dalam penelitian ini segmen yang B -nya berpengaruh langsung terhadap pembangkitan EMF adalah celah udara ( B g ).

## R EFERENSI
[1] D. Žarko, T.A. Lipo, D. Ban, "Analytical calculation of magnetic field distribution in the slotted air gap of a surface pm motor using complex relative air gap permeance," IEEE Transaction on Magnetics , vol. 42, no. 7, pp. 1828-1837, Juli 2006.
[2] G. Mahalingam, A. Keyhani, "Design of 42v/3000w permanent magnet synchronous generator," Electrical Engineering Department, Ohio State University, Columbus Ohio, Technical Report 2000.
[3] E.S. Hamdi,, Design of small electrical machine , D.V. Morgan, Ed. England: John Wiley & Sons, 1994.
[4] C. Ghita, A.L. Chirila, I.D. Deaconu, D.I. Ilina, "Wind turbine permanent magnet synchronous generator magnetic field study," in ICREPQ , Santender, 2008.
[5] Y. Guo, Y. Dou, J. Zhu, Y. Zhan, J. Jin, "Parameter determination and performance analysis of a PM synchronous generator by magnetic field finite element analysis," in Power Eng. Conf., AUPEC Australasian Universities , Perth, WA , 2007, pp. 1-4.
[6] A. Parviainen, "Design of axial-flux permanent-magnet low-speed machines and performance comparison between radial-flux and axial-flux machines," Lappeenranta University of Technology, Finland, PhD Thesis ISBN 952-214-030-9 (PDF), 2005.
[7] R.H. Staunton, et al, "PM motor parametric design analyses for a hybrid electric traction drive application," Oak Ridge National Laboratory, Department of Energy, Tennessee, Laporan Penelitian 2004.
[8] K. Fujisaki, R. Hirayama, Y. Nemoto,
"Electromagnetic steel solution in electromagnetic field," Environment & Process Technology Center, Technical Development Bureau, Nippon Steel Corporation, Electrical Steel Sheet, Technical Report 2004.
[9] P. Irasari, Fitriana, "Pengaruh harmonik terhadap tegangan keluaran prototip generator magnet permanen kecepatan
rendah," Teknologi Indonesia , vol. 32(1), pp. 1-6, 2009.
[10] Anonim, "Dimension Inspection Report," Ningbo East Magnet Co.LTD, Ningbo, Inspection Report 2008.
[11] M.S. Widyan, "Design, optimization, construction and test of rare-earth permanent-magnet electrical machines with new topology for wind energy applications," Fakultät IV – Elektrotechnik und Informatik, Germany: Technischen Universität, Berlin, Ph.D Thesis 2006.
[12] T.J.E. Miller, Permanent – Magnet and Reluctance Motor Drives , T.J.E. Miller, S.
Yamamura Hammon P, Ed. New York, USA: Oxford University Press Inc., 1993.
[13] D. Meeker, Finite Element Methode Magnetics Version. , 2008.
[14] M. Comanescu, A. Keyhani, M. Dai, "design and analysis of 42-V permanent-magnet generator for automotive applications," IEEE Trans. on Energy Conversion , vol. 18, no. 1, pp. 107-112, March 2003.
[15] W. Wu, V.S. Ramsden, T. Crawford, G. Hill, "A Low-Speed, High-Torque, Direct-Drive Permanent Magnet Generator For Wind Turbines," in Industry Applications Conference IEEE , 2000, pp. 147-154.
[16] F. Libert, J. Soulard, "Design study of different direct-driven permanent-magnet motors for a low speed application," in NORPIE , Trondheim, Norwegia, Juni 2004, pp. 1-6. [Online]. Available: www.elkraft.ntnu.no/norpie/10956873/Final %20Papers/061%20-%20norpie_061.pdf
[17] Y. Zhang, K. Sekine, S. Watanabe, "Magnetic leakage field due to sub-surface defects in ferromagnetic specimens," in NDT & E International , 1995, pp. 67-71.
[18] J. Philip, C.B. Rao, T. Jayakumar, B. Raj, "A new optical technique for detection of defects in ferromagnetic materials and components," in NDT&E International , 2000, pp. 289-295.
[19] C. C Hwang, Y. H. Cho, "Effects of leakage flux on magnetic fields of interior permanent magnet synchronous motors," IEEE Transactions on Magnetics , vol. 37, no. 4, pp. 3021-3024, Juli 2001.
[20] L. Cano, L. Arribas, I. Cruz, "1.5 KW permanent magnets synchronous generator experimental bench test," in EWEC , London, 2004, pp. 1-9.
[21] P. Irasari, Fitriana, "Perancangan dan analisa prototip generator magnet permanen radial fluks kecepatan rendah," Teknologi Indonesia, vol. 31, no. 2, pp. 75-82, 2008