© Jurnal Nasional Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Karya ini berada di bawah Lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa 4.0 Internasional Terjemahan dari 10.22146/jnteti.v13i2.10131

## Propulsi Kapal Listrik d engan Motor BLDC IPM: Analisis Kinerja dan Efisiensi
Dewi Rianti Mandasari 1,2 , Budi Sudiarto 1 , Lia Amelia 2 , Cuk Supriyadi Ali Nandar 3
1 Departemen Teknik Elektro , Fakultas Teknik , Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat 16424, Indonesia
2 Pusat Penelitian Teknologi Industri Proses dan Manufaktur, Badan Riset dan Inovasi Nasional Republik Indonesia, Serpong, Banten, 15314, Indonesia
3 Pusat Penelitian Konversi dan Konservasi Energi, Badan Riset dan Inovasi Nasional Republik Indonesia, Serpong, Banten, 15314, Indonesia
[Diserahkan: 3 November 2023, Direvisi: 5 Januar i 2024, Diterima: 1 Mar et 2024] Penulis Korespondensi: Dewi Rianti Mandasari (email: dewi031@brin.go.id)
INTISARI —  Polusi  udara,  terutama  keberadaan  partikel  PM2.5,  masih  menjadi  masalah  kesehatan  global.  Meskipun Indonesia memiliki tingkat PM2.5 yang lebih rendah dibandingkan dengan rata-rata global, emisi kendaraan masih menjadi penyumbang polusi udara yang signifikan. Dengan pertimbangan lingkungan dan kesehatan, penggunaan motor listrik ramah lingkungan,  terutama  motor  dengan interior  permanent  magnet  brushless  direct  current (IPM  BLDC),  dianggap  sebagai solusi yang menjanjikan untuk sistem penggerak kapal yang lebih bersih dan efisien, yang akan memberikan manfaat bagi lingkungan serta mata pencaharian nelayan. Penelitian ini secara menyeluruh mengevaluasi efisiensi dan kinerja motor IPM BLDC dalam penggerak kapal, dengan menggunakan analisis elemen hingga ( finite element analysis - FEA ) melalui ANSYS Maxwell. Simulasi FEA pada ANSYS Maxwell dirancang untuk berfokus pada variabel desain yang krusial, seperti torsi motor, kecepatan, dan manajemen termal.  Hal tersebut bertujuan  untuk memastikan bahwa spesifikasi motor memenuhi kebutuhan operasional kapal listrik dalam aktivitas penangkapan dan pencarian ikan. Pada kecepatan yang diinginkan, yaitu 5.000 rpm, motor mencapai torsi 15 Nm dengan torsi cogging hanya sebesar 7% dan mempertahankan efisiensi rata-rata sebesar 89%. Secara signifikan, motor ini beroperasi pada suhu yang aman tanpa memerlukan sistem pendingin tambahan. Selain  itu,  hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  motor  dapat  berfungsi  secara  efektif  pada  kecepatan  yang  lebih  tinggi, khususnya  6.300  rpm,  memberikan  peluang  untuk  memperbaiki  sistem  penggerak  kapal  melalui  peningkatan  kecepatan motor.
KATA KUNCI — Ansys Maxwell, Polusi Udara, Motor BLDC, Torsi Cogging , Perahu Listrik, FEA, IPM-V.

## I. PENDAHULUAN
Polusi udara telah menjadi topik diskusi hangat di seluruh dunia.  Menurut  Organisasi  Kesehatan  Dunia  (World  Health Organization  -  WHO),  parameter  PM2.5  adalah  parameter polutan  udara  yang  paling  berpengaruh  terhadap  kesehatan manusia, dengan berpedoman pada kualitas udara 10 μg/m³ [1]. Menurut laporan State of Global Air untuk tahun 2020, polusi udara  telah  meningkat  setiap  tahun.  Pada  tahun  2019, konsentrasi  PM2.5  global  mencapai  hingga  42,6  μg/m³  [2]. Sebaliknya,  pada  tahun  yang  sama,  Indonesia  mencatat konsentrasi sebesar 19,4 μg/m³. Secara khusus, 19% dari polusi di Indonesia dihasilkan oleh kendaraan bermotor [3], terutama dari  emisi  gas  buang  kendaraan  berbahan  bakar  fosil  [4]. Berdasarkan  data  penelitian,  terjadi  penurunan  signifikan dalam produksi dan ketersediaan bahan bakar fosil pada tahun 2020  [5].  Jika  dibandingkan  dengan  tahun  2019,  produksi bahan bakar fosil pada tahun 2020 mengalami penurunan tajam, dengan  tingkat  penurunan  sebesar  5%.  Hal  tersebut memengaruhi semua jenis bahan bakar fosil, terutama minyak bumi, yang mengalami penurunan sebesar 7% akibat turunnya permintaan transportasi selama krisis kesehatan global.
Saat ini, sebagian besar kendaraan masih bergantung pada bahan bakar  tak  terbarukan  sebagai  dampak dari  penggunaan bahan bakar fosil sebagai sumber tenaga penggerak kendaraan darat, air, dan udara yang sudah berlangsung lama. Contohnya adalah  penggunaan mesin  diesel  pada  perahu  berbahan  bakar diesel.  Pemanfaatan  bahan  bakar  mesin  diesel  memiliki dampak  negatif  terhadap  aspek  ekonomi  dan  kesehatan. Kelangkaan  bahan  bakar  diesel  yang  sering  terjadi  dapat memberikan dampak buruk bagi para nelayan. Sementara itu, gas polutan yang dihasilkan oleh mesin diesel dan kebisingan
yang  ditimbulkannya  dapat  menimbulkan  bahaya  kesehatan bagi nelayan [6]. Oleh karena itu, sangat penting untuk beralih dari  mesin  diesel  berbahan  bakar  diesel  ke  sistem  propulsi alternatif yang lebih ramah lingkungan dan tidak membahayakan  kesehatan  nelayan.  Salah  satu  alternatif tersebut adalah dengan mengadopsi penggunaan motor listrik untuk transportasi air (perahu).
Seiring  berjalannya  waktu,  penerapan  teknik  peningkatan kinerja  guna  mengoptimalkan  kinerja  mesin  listrik,  yang berperan  sebagai  perangkat  listrik  yang  sangat  berharga, menjadi  strategi  krusial  untuk  menjawab  tantangan  ini  [7]. Penerapan  penggunaan  magnet  permanen  dalam  mesin  telah menarik perhatian banyak peneliti dan produsen motor listrik. Mesin  magnet  permanen  dapat  dikategorikan  ke  dalam  dua jenis  utama,  yaitu  fluks  radial  dan  fluks  aksial  [8].  Motor magnet  permanen  fluks  aksial  menawarkan  keuntungan  yang berbeda,  berupa  kepadatan  daya  yang  tinggi,  efisiensi  dan respons  dinamis  yang  cepat,  dan  semua  hal  tersebut  dikemas dalam  bentuk  yang  lebih  ringkas  dibandingkan  dengan  fluks radial.  Sementara  itu,  motor  magnet  permanen  fluks  radial menawarkan daya dan kepadatan torsi yang luar biasa sekaligus memberikan kemudahan kontrol kecepatan  [9]. Terlebih lagi, strukturnya  yang  relatif  sederhana  menjadikannya  alternatif menarik  untuk  dikembangkan  dan  diproduksi  secara  lokal  di Indonesia.
Di  antara  berbagai  varian  motor  magnet  permanen  fluks radial,  motor  dengan permanent  magnet  brushless  direct current (PM BLDC) telah muncul sebagai pilihan yang lebih disukai  dalam  aplikasi  otomotif  karena  tingkat  efisiensi  yang tinggi  serta  keandalan  yang  baik  [9]-[11].  Motor  PM  BLDC juga  menghasilkan  torsi  yang  signifikan  pada  rentang
kecepatan  yang  luas,  menjadikannya  sebagai  alternatif  yang menguntungkan  untuk  motor  dc  tradisional  dengan  sikat  dan motor induksi saat digunakan pada kendaraan listrik, terutama dalam  transportasi  air  [12],  [13].  Motor  dengan interior permanent  magnet  brushless  direct  current (IPM  BLDC) dirancang dengan magnet permanen yang tersemat dalam inti rotor,  yang menghasilkan  torsi  magnet  dan reluctance  torque yang  mencapai  kepadatan  daya  yang  lebih  tinggi  daripada desain  tradisional  [14]-[16].    Selain  itu,  motor  ini menyuguhkan  rentang  kecepatan  operasional  yang  lebar dengan  menerapkan  kontrol  pelemahan  medan.  Kurangnya pemahaman di kalangan produsen motor listrik lokal terhadap desain  motor  listrik  yang  menggunakan  magnet  permanen, yang disertai dengan keterbatasan akses terhadap bahan baku (terutama  magnet  permanen)  di  pasar  Indonesia,  menjadi tantangan  signifikan  bagi  produsen  dalam  negeri  dalam mengembangkan motor BLDC.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengevaluasi  efektivitas motor  BLDC  untuk  transportasi  air  serta  untuk  mencapai kinerja  yang  sesuai  dengan  spesifikasi  perahu,  memastikan efisiensi  yang  optimal,  dan  mencegah  panas  berlebih  dengan desain  yang  mudah  diproduksi  oleh  produsen  regional  di Indonesia.  Hasil  simulasi  kinerja,  seperti  torsi,  torsi cogging , arus stator, daya masukan dan keluaran, termasuk efisiensi dan suhu  motor  dapat  menjadi  acuan  atau  pertimbangan  yang penting  ketika  merumuskan  sistem  kelistrikan  atau  catu  daya perahu.  Upaya  ini  mendukung  inisiatif  konversi  mesin pembakaran  internal  (MPI)  menjadi  kendaraan  listrik  guna mengurangi tingkat polusi di Indonesia.

## II. PERSYARATAN DESAIN
Menurut  Statistik  Perikanan  Tangkap  Indonesia,  kategori dan ukuran kapal penangkap ikan dibedakan berdasarkan dua kategori  utama  untuk  setiap  jenis  alat  tangkap,  yaitu  perahu atau  kapal  dengan  atau  tanpa  tenaga  motor  [17].    Perahu bertenaga motor tempel diklasifikasikan berdasarkan ukurannya, mulai dari kurang dari 5 GT hingga lebih dari 1.000 GT. Penelitian ini difokuskan pada kapal berkapasitas kurang dari  5  GT  yang  dilengkapi  dengan  motor  tempel  yang menghasilkan  tenaga  kurang  dari  15  DK.  Spesifikasi  motor tempel yang digunakan diuraikan dalam Tabel I [18].
Agar  sesuai  dengan  persyaratan  khusus  yang  sudah  ada berkenaan  dengan  motor  tempel  yang  dipasang  pada  perahu yang akan dikonversi, pengadopsian motor IPM BLDC sebagai suatu  unit  pendorong  dapat  menjadi  pilihan  yang  optimal. Untuk memenuhi persyaratan khusus terkait motor tempel yang akan dipasang pada perahu yang akan dikonversi, penggunaan motor  IPM  BLDC  sebagai  unit  pendorong  dapat  menjadi pilihan yang optimal. Motor IPM BLDC memiliki keunggulan dalam  hal  efisiensi,  keandalan,  dan  rasio  daya  terhadap  berat yang  tinggi.  Selain  itu,  integrasi  magnet  permanen  yang terpasang  di  dalam  struktur  rotor  memberikan  motor  IPM BLDC  kapasitas  untuk  menghasilkan  torsi  yang  lebih  besar pada  berbagai  rentang  kecepatan  operasional.  Konfigurasi strategis  magnet  permanen  dalam  susunan  bentuk  V mengoptimalkan kekuatan medan magnet dan memungkinkan volume  magnet  yang  lebih  besar  [19].  Pengaturan  ini memungkinkan  motor  IPM  BLDC  untuk  menghasilkan  torsi keluaran  yang  lebih  tinggi,  yang  secara  efektif  memenuhi kinerja yang diharapkan dari motor perahu listrik.
Rotor  IPM  BLDC  menghasilkan  medan  magnet  yang berputar pada frekuensi stabil. Pemakaian secara berkelanjutan atau  beban  yang  melebihi  kapasitas  yang  diizinkan  dapat
meningkatkan  suhu  di  dalam  motor  [20].  Kenaikan  suhu tersebut  dapat  mengurangi  efisiensi  kinerja  motor  dan berpotensi  merusak  isolasi  pada  lilitan  motor,  sehingga meningkatkan risiko panas berlebih.
Pengurangan  panas  yang  dihasilkan  akibat  beban  pada motor  dan  pemanfaatan  kecepatan  maksimum  memiliki peranan  yang  sangat  signifikan  dalam  perancangan  motor listrik.  Beberapa  faktor  turut  berperan  dalam  memengaruhi pembuangan panas yang tidak efisien pada motor, antara lain suhu operasional yang tinggi, kondisi lingkungan kerja, ruang instalasi,  dan  tantangan  dalam  meningkatkan  daya  serta kepadatan  torsi.  Upaya  untuk  mengurangi  suhu  motor memerlukan  desain  rumah  motor  yang  kreatif.  Penelitian- penelitian yang ada terutama berfokus pada sistem pendingin yang  menggunakan  media  seperti  air,  udara,  cairan,  dan minyak.  Pendinginan  air  dan  sistem  berbasis  kipas  telah terbukti  berdampak positif terhadap pendinginan motor BLDC.
Pendingin berbahan oli memberikan pendinginan inti stator yang sangat baik, sehingga meningkatkan kinerja pada kondisi terukur  [20].  Salah  satu  alternatif  yang  mungkin  dilakukan adalah  menambahkan  sirip  pada  rumah  motor  listrik.  Sirip tersebut  dapat  meningkatkan  laju  perpindahan  panas  dan membantu mengurangi suhu pada lilitan ujung [21]. Penelitian ini  mengevaluasi  daya  tahan  operasional  motor  dalam menangkap  ikan  selama  satu  jam  dan  melakukan  pencarian selama  dua  jam.  Untuk  mengurangi  berat  sistem  pendorong, kapal  penangkap  ikan  dengan  tonase  kotor  di  bawah  5  GT menggunakan  motor  elektrik berdesain kecil.  Desain  tersebut memerlukan  tingkat  perlindungan ingress  protection (IP) sebesar 67 untuk melindunginya dari cipratan air laut di lokasi terbuka.  Sebuah  motor  listrik  dengan  pendingin  udara  alami sangat cocok untuk penggerak kapal.

## III. DESAIN MOTOR PM BLDC
Perancangan  motor  PM  BLDC  dimulai  dengan  seleksi mesin traksi dan evaluasi kondisi operasional pendorong kapal. Mengingat  kebutuhan  akan  torsi  yang  tinggi  pada  kecepatan tinggi serta perlunya sistem pendinginan alami, motor dengan kepadatan torsi yang tinggi menjadi suatu keharusan.
Analisis literatur yang mendalam menemukan bahwa motor PM BLDC layak digunakan karena memiliki kepadatan daya, efisiensi, dan kapasitas torsi yang tinggi. Motor dengan interior permanen magnet (IPM) dan motor dengan surface permanent magnet (SPM) adalah dua jenis motor PM BLDC yang sering digunakan dalam aplikasi traksi. Sejumlah parameter menjadi pertimbangan dalam perbandingan antara motor IPM dan SPM [22].
Dibandingkan  dengan  motor  SPM,  motor  IPM  memiliki kepadatan daya, efisiensi, dan torsi yang unggul. Desain rotor magnet  yang  tertanam  atau  terkubur  pada  motor  IPM memaksimalkan  pemanfaatan  magnet  dan  keluaran  daya  per volume  [22].  Motor  IPM  lebih  efisien  pada  kecepatan  tinggi
T ABEL I P ARAMETER M OTOR T EMPEL Parameter Nilai Satuan Daya keluaran maksimal 11 (15) kW (hp) Rentang pengoperasian throttle penuh 4.500 – 5.000 rpm Sistem pendinginan Air - Torsi poros baling-baling pada 2.500 rpm 29,43 Nm Torsi mesin pada 5.000 rpm 14,57 Nm
karena distribusi fluks yang lebih baik serta lokasi magnet yang optimal [23].
Motor  IPM  memiliki  riak  torsi  yang  lebih  rendah dibandingkan  dengan  motor  SPM.  Penataan  magnet  pada motor IPM, terutama dalam konfigurasi tipe datar dan bentuk V,  mengurangi  fenomena cogging dan  meningkatkan  kinerja secara  keseluruhan,  terutama  pada  kecepatan  tinggi  [23]. Gambar 1 menampilkan topologi mesin listrik [24].
Menurut hasil investigasi terbaru, desain magnet bentuk V semakin  populer  dalam  aplikasi  traksi  seperti  propulsi  kapal listrik  [25]. Data  penelitian  yang  substansial  menunjukkan bahwa distribusi magnet yang akurat dari konfigurasi bentuk V dapat  mengurangi  torsi cogging .  Dengan  meminimalkan variasi  medan  magnet  selama  rotasi  rotor,  konfigurasi  ini menghasilkan  torsi  keluaran  yang  lebih  merata  pada  setiap putaran. Susunan bentuk V memiliki kepadatan torsi yang lebih tinggi  dibandingkan  susunan  lainnya.  Keluaran  torsi  yang tinggi  per  satuan  volume  sangat  penting  pada  aplikasi  traksi. Selama  proses  manuver,  tuntutan  permintaan  kecepatan  pada pendorong  perahu  cenderung fluktuatif,  sehingga  fleksibilitas ini  sesuai  dengan  hal  tersebut.  Berdasarkan  uraian,  motor magnet  permanen  dalam  penelitian  ini  adalah  suatu  motor BLDC dengan IPM berbentuk V (motor IPM-V).
Proses perancangan dimulai dengan melakukan konfigurasi motor,  yaitu  menentukan  pengaturan  motor  IPM-V.  Faktor- faktor  seperti  jumlah  kutub,  dimensi  stator  dan  rotor,  serta pengaturan  magnet  dianalisis  untuk  mengoptimalkan  daya, efisiensi,  dan  torsi.  Setelah  melakukan  konfigurasi  motor, perancangan  desain  difokuskan  pada  jumlah  lilitan  dan pengaturan  lilitan  stator  yang  secara  signifikan  memengaruhi karakteristik  tegangan  dan  arus.  Berbagai  konfigurasi  lilitan dieksplorasi guna menemukan kinerja yang optimal.
Berdasarkan  materi  yang  tersedia,  kinerja  motor  harus dioptimalkan.  Langkah  selanjutnya  adalah  melakukan pemodelan dan simulasi untai magnetik, dengan menganalisis menggunakan  elemen  hingga  ( finite  element  analysis -  FEA) terhadap  sebuah  model  lengkap  guna  mengevaluasi  fluks magnetik,  kekuatan  medan,  dan  rugi-rugi,  dengan  tujuan memperbaiki  parameter  desain.  Analisis  kinerja  melibatkan evaluasi terhadap daya masukan dan keluaran, torsi, efisiensi, dan  permasalahan  suhu  untuk  memastikan  kinerja  yang sesungguhnya. Metodologi yang digunakan dalam perancangan  motor  BLDC  dengan  memanfaatkan  Ansys Maxwell ditunjukkan pada Gambar 2.
Penelitian  ini  berfokus  pada  analisis  motor  IPM-V menggunakan  FEA.  FEA  merupakan  metode  pemodelan  dan simulasi  berbagai  parameter  motor  listrik.  Metode  ini memfasilitasi  representasi  konfigurasi  geometris  motor  serta pemahaman  terhadap  interaksi  yang  kompleks  antara  medan magnetik, kumparan, dan komponen-komponen lainnya [26].

## A. DESAIN MOTOR IPM-V
Pada  bagian  ini,  komponen  motor  IPM-V,  termasuk  inti rotor, inti stator dan lilitannya, dirancang dan dihitung dengan cermat.

## 1) ROTOR
Konfigurasi  magnet  pada  rotor  mampu  memengaruhi distribusi  medan  magnet  serta  interaksi  fluks  dengan  stator, sehingga  memengaruhi  torsi,  tegangan  gerak  listrik  (TGL) balik,  dan  daya  keluaran  [22].  Distribusi  torsi  dan  fluks magnetik  juga  dapat  dipengaruhi  oleh  bentuk  kutub  rotor. Perhitungan  untuk  menentukan  diameter  rotor (𝐷 𝑟 ) [27] merujuk pada (1).
𝑇 = 𝑘𝐷 𝑟 𝐿 (1)
dengan T adalah torsi, k adalah konstanta, dan L adalah panjang aksial  motor.  Berdasarkan  (1),  diameter  rotor  dan  panjang motor yang sesuai dengan torsi yang diinginkan dapat dihitung.

## 2) STATOR
Desain stator mencakup geometri dan pengaturan lilitannya. Parameter  geometri  stator,  seperti  jumlah  dan  dimensi  slot, bentuk inti, dan dimensi yoke sangat penting untuk memastikan distribusi  fluks  magnetik  yang  optimal,  meminimalkan  rugi- rugi magnetik, dan meningkatkan kinerja motor [28].
Perancangan  slot  stator  perlu  menentukan  ukuran  dan bentuknya. Slot stator yang digunakan untuk mengakomodasi lilitan  stator  memiliki  dampak  besar  terhadap  distribusi  fluks magnetik  di  dalam  mesin.  Oleh  karena  itu,  pemilihan  desain slot sangat memengaruhi parameter-parameter penting, seperti faktor ruang lilitan, saturasi magnetik, dan rugi-rugi tembaga. Konfigurasi  slot  yang  berbeda,  seperti  bentuk  bulat,  persegi panjang,  atau  trapesium,  dapat  dievaluasi  untuk  menentukan desain yang paling sesuai  [29]. Diameter stator bagian dalam ( D is ) [27] mengacu pada (2).
𝐷 𝑖𝑠 = 𝐷 𝑟 + 2𝛿 (2)
dengan 𝛿 adalah  celah  udara.  Penentuan  diameter  stator  luar juga  memperhitungkan  diameter  stator  dalam  dan  ruangan yang tersedia di dalam rumah dari mesin perahu.
Desain stator juga mencakup desain gigi stator. Lebar gigi stator ( t ) [30] didefinisikan oleh (3).
𝑡 = 𝜏 × 𝜆 (3)
dengan 𝜆 adalah  jarak  antar  gigi  dan 𝜏 adalah  rasio  lebar  gigi terhadap jarak antar slot ( slot pitch ).
(a)
(b)
Gambar 1. Topologi motor BLDC, (a) SPM, (b) IPM tipe datar dan bentuk V.
Gambar 2 . Prosedur desain motor BLDC menggunakan Ansys Maxwell.
Desain Motor Pemilihan Material Pemodelan dan Simulasi Rangkaian Magnetik Analisis Kinerja
Secara  umum,  motor  BLDC  menunjukkan  tiga  jenis  torsi yang berbeda, yaitu torsi mutual, reluctance torque , dan torsi cogging. Reluctance torque , yang  timbul dari interaksi antara magnet  permanen  yang  tertanam  dalam  rotor  dan  slot  stator, merupakan karakteristik intrinsik dari motor BLDC, terutama pada motor dengan konfigurasi motor IPM-V [31].
Beragam metode telah diterapkan dalam perancangan slot stator  guna  mengurangi  torsi cogging. Metode  tersebut melibatkan  penghilangan  slot,  penggunaan  slot  miring  atau berbentuk  tidak  beraturan,  serta  pemilihan  jumlah  slot  dan kutub  dengan  cermat.  Penerapan  desain  yang  efisien  telah menunjukkan potensi untuk mengurangi torsi cogging [32].
Parameter  yang  signifikan,  seperti  jumlah  slot  ( 𝑁 𝑠 dan sudut  kemiringan (𝛼 𝑠𝑘 ) [33],  dapat  ditentukan  dengan menggunakan (4).
𝛼 𝑠𝑘 = 360⁰ 𝑁𝑠𝑁𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 (4)
dengan 𝑁 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 adalah periode torsi cogging pitch slot tunggal . Persamaan  (4)  menunjukkan  keterkaitan  antara 𝑁 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 dan sudut kemiringan ideal untuk meminimalkan torsi cogging . Periode torsi cogging pitch slot tunggal dinyatakan dengan 𝑁 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 [33].  Persamaan  (5)  menjelaskan  pengaruh 𝑁 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 terhadap  sudut  kemiringan  yang  ideal  untuk  meminimalkan torsi cogging. Faktor  sekutu  tertinggi  antara  kutub  dan  slot stator dinyatakan dengan HCF .
𝑁 𝑝𝑒𝑟𝑖𝑜𝑑 = 𝑁𝑝 𝐻𝐶𝐹(𝑁𝑠,𝑁𝑝) . (5)
Dengan  menggunakan  (3)  dan  (4),  sudut  kemiringan sebesar 15° dihitung untuk motor IPM-V yang memiliki 12 slot stator dan 8 kutub.  Penggunaan sudut kemiringan sebesar 15° dapat menyulitkan dan bisa meningkatkan biaya produksi.
Berdasarkan  penelitian  sebelumnya, motor  BLDC  dengan sudut  kemiringan  antara  6°  dan  15°  dapat  mempertahankan
torsi cogging di  bawah  10%  dari  torsi  yang  terukur  [34]. Dengan  merujuk  pada  konsep  tersebut,  penelitian  ini melakukan  analisis  teoretis  dan  perhitungan  akurat  terhadap motor  BLDC  yang  memiliki  12  slot  stator  dan  8  kutub. Tujuannya  adalah  untuk  mencapai  keseimbangan  antara peningkatan  kinerja  dan  efisiensi  produksi.  Pada  penelitian dengan sudut kemiringan berkisar antara 6° hingga 15°, batas maksimum  torsi cogging ditetapkan  sebesar  10%  dari  torsi yang terukur [34].
Penelitian  (ini)  menyarankan  penggunaan  motor  dengan sudut kemiringan antara 6° dan 15° dengan mempertimbangkan  kemudahan  dalam  proses  produksinya. Dengan  menggunakan  rentang  tersebut,  torsi cogging dapat dikurangi  sekaligus  mempermudah  proses  pabrikasi  [34]. Strategi  ini  menciptakan  keseimbangan  yang  tepat  antara pemahaman teoretis dan keterbatasan dalam praktik pabrikasi.

## 3) LILITAN
Penyusunan  lilitan  merujuk  pada  lilitan  stator  yang didistribusikan di dalam slot. Terdapat dua jenis susunan lilitan yang umum digunakan: lilitan terpusat dan lilitan terdistribusi. Lilitan terpusat menempatkan semua lilitannya pada satu slot, sedangkan  lilitan  terdistribusi  membagi  lilitannya  di  antara beberapa slot. Pilihan penyusunan kumparan berdampak pada faktor-faktor  seperti  faktor  lilitan,  rugi-rugi  tembaga,  dan kinerja elektromagnetik. Pemilihan susunan lilitan yang sesuai dengan kebutuhan spesifik motor dan pengoptimalan distribusi medan magnet merupakan hal yang penting [35].
Bagian  integer  menggunakan  persamaan  berikut  untuk menentukan rentang nominal [27] dalam slot.
𝑆 = 𝑚𝑎𝑥 (𝑓𝑖𝑥 ( 𝑁𝑠 𝑝 ) , 1) (6)
dengan 𝑁 𝑠 adalah jumlah slot stator dan p adalah jumlah kutub. Fungsi max (.,.) memastikan  bahwa  ketika  jumlah  slot  stator kurang  dari  jumlah  kutub,  nilai  rentang  kumparan  adalah minimal satu slot.
Setelah perhitungan dilakukan, diputuskan untuk menggunakan susunan lilitan terdistribusi pada motor IPM-V. Parameter desain motor disajikan dalam Tabel II. Desain motor IPM-V diperoleh dari desain stator, lilitan, rotor, dan magnet permanen, sebagaimana diperlihatkan pada Gambar 3.

## B. PEMILIHAN MATERIAL
Agar  kinerja  dan  masa  pakai  motor  perahu  listrik  IPM-V dapat ditingkatkan, bahan-bahan dipilih dengan teliti, terutama untuk  komponen  intinya.  Salah  satunya  adalah  inti  stator, sebuah komponen motor yang dibuat dari lembaran baja listrik terlaminasi  berkualitas  tinggi  dengan  rugi-rugi  inti  rendah. Material  yang  digunakan  untuk  stator  dan  inti  rotor  adalah 50JN1300 karena karakteristik materialnya sesuai untuk motor listrik, seperti permeabilitas magnetik yang tinggi, konduktivitas  listrik  yang  baik,  dan  kekuatan  mekanis  yang tinggi pula. Hal ini membuat 50JN1300 menjadi pilihan paling
T ABEL II
P ARAMETER D ESAIN M OTOR
No Parameter Nilai Satuan 1 Tipe motor BLDC IPM-V - 2 Tegangan 72 Vdc 3 Jumlah fase 3 - 4 Jumlah slot 12 - 5 Jumlah kutub 8 - 6 Diameter luar stator 175 mm 7 Diameter luar rotor 98,8 mm 8 Panjang laminasi 105 mm 9 Sudut miring stator 10 ˚ 10 Tebal magnet 3 mm 11 Lebar magnet 14.3 mm
(a) (b) Gambar 3. Desain motor IPM-V, (a) 2D, (b) 3D. T ABEL III M ATERIAL M OTOR BLDC No Komponen Material 1 Inti stator 50JN1300 2 Inti rotor 50JN1300 3 Kabel Tembaga 4 Magnet permanen NdFe52 (hingga 120 ˚C 5 Kelas isolasi H
tepat untuk memastikan konversi energi yang efisien serta daya tahan yang baik dalam pengoperasian motor listrik. Slot rotor diisi dengan magnet permanen menggunakan material NdFeB, atau  dikenal  sebagai  magnet  neodimium  tipe  NdFe52,  yang memiliki  keunggulan  dalam  sifat  magnetiknya,  seperti kekuatan  magnetik  dan  koersivitas  yang  tinggi.  Magnet  ini sudah  sering  digunakan  pada  perangkat  kerja  dan  sistem propulsi  kendaraan  berkinerja  tinggi  [36].  Hasil  pemilihan material disajikan dalam Tabel III.

## C. PEMODELAN DAN SIMULASI UNTAI MAGNETIK
Tujuan  dari  simulasi  elektromagnetik  adalah  untuk memperoleh  dan  menganalisis  sejumlah  parameter  yang berbeda  menggunakan  Ansys  Maxwell,  seperti  torsi,  torsi cogging , arus, daya keluaran dan masukan, efisiensi, distribusi medan magnet, dan suhu motor.

## 1) TORSI
Ansys  Maxwell  memperkirakan  torsi  elektromagnetik dengan  memodelkan  interaksi  elektromagnetik  stator-rotor. Karakteristik  torsi  diprediksi  secara  akurat  menggunakan kekuatan medan magnet, posisi rotor, dan arus lilitan.

## 2) TORSI COGGING
Ansys  Maxwell  dapat  menyimulasikan  torsi cogging dengan memeriksa magnet permanen pada rotor dan gigi stator. Hal ini berguna untuk mengidentifikasi masalah dalam desain motor yang terkait dengan cogging .

## 3) ARUS
Ansys Maxwell dapat menyimulasikan distribusi arus pada lilitan  motor  dalam  berbagai  kondisi  beban  dan  kecepatan. Simulasi  ini  merinci  perilaku  arus  dengan  memperhitungkan induksi dan resistansi elektromagnetik.

## 4) DAYA KELUARAN
FEA  menghitung  daya  keluaran  dengan  menyimulasikan interaksi  mekanis  motor,  seperti  rotasi  rotor  dan  kerja  beban. Pendekatan  ini  mengevaluasi  keluaran  mekanis  motor.  Daya keluaran  motor  dapat  dihitung  dari  torsi  simulasi  Ansys Maxwell dan data kecepatan terhadap waktu seperti pada (7).
𝑃 𝑜𝑢𝑡 = 𝑆  × 𝑇 (7)
dengan S adalah jumlah kecepatan putaran dalam  rpm,  dan T adalah torsi dalam Nm.

## 5) DAYA MASUKAN
FEA menawarkan kemampuan untuk membuat model daya masukan  motor,  mengukur  rugi-rugi  dalam  untai  magnetik, rugi-rugi tembaga lilitan, dan rugi-rugi inti untuk memperkirakan  total  daya  masukan  dalam  berbagai  situasi operasional.  Dalam  perangkat  lunak  Ansys  Maxwell,  (8)  dan (9) digunakan untuk menghitung daya masukan.
𝑃 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙𝐿𝑜𝑠𝑠 = 𝑃 𝐶𝑜𝑟𝑒𝐿𝑜𝑠𝑠 + 𝑃 𝑆𝑡𝑟𝑎𝑛𝑑𝑒𝑑𝐿𝑜𝑠𝑠 (8)
𝑃 𝑖𝑛 = 𝑃 𝑜𝑢𝑡 + 𝑃 𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐿𝑜𝑠𝑠 (9)
dengan P TotalLoss adalah  rugi-rugi  total  dalam  simulasi elektromagnetik, yang meliputi rugi-rugi inti yang disimbolkan dengan P CoreLoss dan  rugi-rugi  tembaga  yang  disimbolkan dengan P StrandedLoss .  Selanjutnya,  perhitungan  daya  masukan dilakukan dengan menjumlahkan (7) dan (8).
6) EFISIENSI
Efisiensi  motor  dapat  diukur  menggunakan  hasil  simulasi FEA dengan membagi daya keluaran terhadap daya masukan, seperti yang ditunjukkan pada (10).
𝐸𝑓𝑓 = 𝑃𝑜𝑢𝑡 𝑃𝑖𝑛 × 100% . (10)

## 7) DISTRIBUSI MEDAN MAGNETIK
Ansys  Maxwell  unggul  dalam  memvisualisasikan  serta menganalisis  distribusi  medan  magnet  dalam  motor.  Hal  ini termasuk menilai kerapatan fluks, yang memiliki peran penting dalam mengoptimalkan kinerja motor.

## 8) SUHU MOTOR
FEA  dapat  digunakan  untuk  menganalisis  suhu  dengan memperhitungkan sifat bahan, terjadinya panas akibat rugi-rugi, dan mekanisme perpindahan panas di dalam motor. Metode ini memungkinkan  prediksi  distribusi  suhu,  memastikan  bahwa motor beroperasi dalam batas suhu yang aman [37].

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil simulasi motor IPM-V dianalisis secara komprehensif untuk  menilai  kinerja  dan  efisiensinya.  Evaluasi  kinerja digunakan untuk mengukur tingkat keberhasilan desain motor IPM-V  memenuhi  tujuan  desainnya.  Sebaliknya,  penilaian efisiensi  menggunakan  hasil  simulasi  perangkat  lunak  FEA untuk mengevaluasi tingkat efisiensi motor.
Hasil  investigasi  komprehensif  ini  dianggap  cukup mewakili  karena  menggunakan  data  rata-rata  dari  operasi motor yang stabil. Parameter keluaran simulasi mencakup torsi, torsi cogging , arus, daya keluaran, daya masukan, efisiensi, dan distribusi medan magnet. Simulasi FEA mencakup kecepatan yang  dinginkan  dan  kecepatan  maksimum.  Analisis  pada kecepatan  yang  diinginkan  mengevaluasi  kinerja  motor  pada kondisi  yang  serupa  dengan mesin  pembakaran  internal  yang ada, sedangkan analisis pada kecepatan maksimum memeriksa potensi  dan  kinerja  motor  dalam  mengembangkan  sistem propulsi untuk kapal yang menggunakan mesin yang ada.
Penelitian  ini  memperkirakan  suhu  motor  menggunakan simulasi  sebagai  tambahan  dari  metrik  kinerja  dan  efisiensi. Kecepatan  dan  durasi  motor  digunakan  untuk  menilai perubahan  suhu.  Skenario  simulasi  ini  didasarkan  pada pemahaman  yang  mendalam  tentang  operasi  kapal  listrik  di dunia nyata, termasuk penangkapan ikan dan pencarian ikan.

## 1) TORSI
Dalam sistem propulsi, salah satu parameter penting yang harus  dipenuhi  oleh  motor  dalam  menjalankan  kinerjanya adalah torsi. Dalam penelitian ini, parameter torsi motor IPM- V  dianalisis  berdasarkan  kebutuhan  sistem  propulsi  kapal. Torsi motor IPM-V ditunjukkan pada Gambar 4.
Setelah  mencapai  kondisi  operasional  yang  stabil,  yang terjadi  dalam  durasi  5  ms,  terlihat  bahwa  torsi  rata-rata  pada 5.000 rpm mencapai 15,15 Nm. Sementara itu, pada 6.300 rpm, torsi  rata-rata  tercatat  12,19  Nm.  Dibandingkan  dengan persyaratan  torsi  untuk  traksi  kapal  listrik,  motor  ini menghasilkan torsi sekitar 15 Nm pada 5.000 rpm, sedangkan pada 6.300 rpm, torsi yang dihasilkan sekitar 11,9 Nm. Dengan demikian,  dapat  disimpulkan  bahwa  motor  IPM-V  ini memenuhi  kriteria  torsi  yang  diperlukan  untuk  aplikasi propulsi perahu listrik.

## 2) TORSI COGGING
Torsi cogging adalah torsi periodik yang muncul saat rotor motor BLDC bergerak. Penggunaan sudut kemiringan 10° pada stator bertujuan untuk mengurangi torsi tersebut hingga kurang dari 10% dari torsi terukur atau  torsi maksimum. Kurva torsi cogging ditunjukkan pada Gambar 5.
Hasil  simulasi  menunjukkan  bahwa  torsi cogging dari puncak  ke  puncak  adalah  sebesar  1,386  Nm  dengan
memperhitungkan  torsi  terukur  sebesar  15,15  Nm,  sehingga menghasilkan persentase torsi cogging sekitar 8,49%. Hasil ini sesuai dengan target yang telah ditentukan, yaitu memastikan bahwa torsi cogging harus tetap berada di bawah 10% dari torsi terukur.

## 3) ARUS STATOR
Arus  stator  merujuk pada  aliran  arus  listrik  melalui  stator motor  IPM-V,  yang  merupakan  komponen  motor  yang  tidak bergerak  dan  tidak  berputar.  Fungsi  utama  arus  stator  adalah menciptakan medan magnet di dalam stator. Medan magnet ini berinteraksi dengan rotor untuk menghasilkan gerakan mekanis. Arus stator terdiri atas tiga fase yang mendorong proses rotasi. Oleh  karena  itu,  penting  untuk  memeriksa  arus  stator  guna memahami  perubahan  intensitas  dan  polaritas  medan  magnet selama  putaran  motor.  Kurva  arus  stator  dapat  dilihat  pada Gambar 6.
Pada Gambar 6 terlihat bahwa saat motor IPM-V beroperasi pada 5.000 rpm, motor tersebut menghasilkan torsi 15,15 Nm dalam  kondisi  stabil  dengan  menggunakan  arus  rata-rata 102,48  A  dan  arus  maksimum  176,85  A.  Ketika  mencapai 6.300  rpm,  motor  ini  membutuhkan  arus  rata-rata  114,16  A dengan  arus  maksimum  196,38  A  untuk  menghasilkan  torsi sebesar  12,19  Nm.  Gelombang  arus  stator  yang  tergambar menunjukkan  distribusi  yang  seimbang  di  antara  ketiga  fase, yang berpengaruh pada polaritas medan magnet dan kehalusan putaran  motor.  Dari  hasil  simulasi  ini,  terlihat  bahwa peningkatan kecepatan putaran membutuhkan adanya peningkatan  arus.  Temuan  dari  simulasi  ini  dapat  menjadi panduan  dalam  memilih  baterai  yang  cocok  untuk  sistem propulsi kapal listrik .

## 4) DAYA KELUARAN
Interaksi  antara  medan  magnet  dan  material  magnetik dalam  motor  dapat  menghasilkan  daya  mekanis  yang  dapat diukur.  Analisis  daya  mekanis  ini  penting  dilakukan  guna memahami  daya  keluaran  yang  dihasilkan  oleh  motor  listrik. Daya  mekanis  ini  dapat  dihitung  dengan  mengalikan  data kecepatan  putar  motor  dengan  torsi  motor.  Kurva  keluaran daya  untuk  kecepatan  5 . 000  rpm  dan  6 . 300  rpm  ditampilkan pada Gambar 7.
Daya keluaran motor listrik dihitung ketika putaran motor listrik telah stabil, yaitu setelah 5 ms. Daya keluaran rata-rata yang  tercatat  saat  putaran  motor  mencapai  5.000  rpm  adalah 7,93 kW, sementara pada putaran 6.300 rpm adalah 8,04 kW.

## 5) DAYA MASUKAN
Analisis  daya  masukan  pada  motor  IPM-V  dilakukan dengan  menggunakan  metode  yang  telah  ditentukan,  seperti yang  dibahas  pada  Bagian  III,  dengan  menjumlahkan  daya keluaran  dan  rugi-rugi.  Rugi-rugi yang  diperhitungkan  dalam FEA  berbasis  elektromagnetik  adalah  rugi-rugi  inti  dan  rugi- rugi tembaga. Berdasarkan hasil dari simulasi FEA, nilai daya masukan ditunjukkan pada Gambar 7.
Daya masukan motor listrik dihitung ketika putaran motor listrik mencapai kestabilan dalam waktu 5 ms. Daya masukan rata-rata  yang  tercatat  saat  motor  berputar  pada  kecepatan
Gambar 4. Grafik torsi motor IPM-V.
Gambar 5. Grafik torsi cogging motor IPM-V. (a)
(b) Gambar 6. Grafik arus motor IPM-V, (a) 5.000 rpm, (b) 6.300 rpm.
(a)
(b)
Gambar 7. Grafik daya masukan dan keluaran motor IPM-V, (a) 5.000 rpm, (b) 6.300 rpm.
5.000  rpm  adalah  8,82  kW,  sementara  pada  6.300  rpm mencapai 8,95 kW.

## 6) EFISIENSI
Efisiensi  pada  motor  IPM-V  merujuk  pada  kemampuan motor dalam mengonversi daya masukan, yakni total daya yang diserap  oleh  motor  dari  sumber  energi  listrik  menjadi  daya keluaran dalam bentuk daya mekanis berupa torsi dan putaran. Hasil perhitungan efisiensi disajikan pada Gambar 8.
Efisiensi motor listrik dihitung setelah putaran motor stabil, yang biasanya terjadi dalam waktu 5 ms. Pada kecepatan 5.000 rpm, efisiensi rata-rata yang diperoleh adalah 89,34%, dengan efisiensi  terendah  mencapai  82,32%  dan  tertinggi  mencapai 94,28%.  Pada  kecepatan  6.300  rpm,  efisiensi  rata-rata  turun menjadi 88,90%, dengan efisiensi terendah mencapai 77,17% dan tertinggi mencapai 93,65%.  Tingkat efisiensi motor yang lebih  tinggi  menandakan  konversi  daya  listrik  yang  lebih efisien  menjadi  daya  mekanis  yang  berguna.  Terlihat  bahwa peningkatan  kecepatan  berhubungan  dengan  penurunan efisiensi, khususnya karena peningkatan rugi-rugi.

## 7) DISTRIBUSI MEDAN MAGNET
Plot medan magnet yang dihasilkan menggambarkan pola dan  intensitas  medan  magnet  di  berbagai  bagian  motor. Distribusi  medan  magnet  yang  merata  dan  terkonsentrasi  di area  yang  diinginkan  menunjukkan  efektivitas  desain  magnet permanen dalam menghasilkan medan magnet yang diperlukan untuk  mengubah  energi.  Hasil  simulasi  distribusi  medan magnet disajikan pada Gambar 9.
Dari hasil simulasi FEA, pada kecepatan putar 5.000 rpm, kerapatan  fluks  tertinggi  yang  tercatat  adalah  2,492  T  untuk
rotor  dan  2,09  T  untuk  stator.  Sementara  itu,  pada  kecepatan putar  6.300  rpm,  kerapatan  fluks  tertinggi  yang  tercatat mencapai 2,526 T untuk rotor dan 2,11 T untuk stator.
Hasil  simulasi  ini  menunjukkan  bahwa  peningkatan kecepatan putaran mengakibatkan peningkatan kerapatan fluks di dalam motor. Tingginya kerapatan fluks dapat menyebabkan peningkatan energi panas yang dihasilkan di dalam motor. Hal ini dapat menyebabkan suhu motor menjadi lebih tinggi  [38]. Peningkatan suhu dapat mempercepat proses penuaan berbagai komponen  motor,  seperti  kabel  lilitan,  insulasi,  dan  magnet permanen. Oleh karena itu, analisis suhu motor sebagai akibat dari  tingginya  kerapatan  fluks  pada  motor  penting  untuk dilakukan.

## 8) SUHU MOTOR
Pemanfaatan  motor  IPM-V  dalam  aplikasi  perahu  listrik dimaksudkan  untuk  mengandalkan  sistem  pendingin  udara alami.  Oleh  karena  itu,  perlu  dipastikan  bahwa  suhu  motor
Gambar 8. Grafik efisiensi motor IPM-V
(a) (b) Gambar 9 . Grafik distribusi medan magnet, (a) 5.000 rpm, (b) 6.300 rpm.
(a) (b) Gambar 10 . Grafik suhu, (a) 5.000 rpm, (b) 6.300 rpm. T ABEL IV R INGKASAN H ASIL S IMULASI No Parameter Kecepatan (rpm) 5.000 6.300 1 Torsi (Nm) 15,15 12,19 2 Torsi cogging (Nm) 1,386 3 Arus stator (rata-rata) (A) 102,48 114,16 4 Daya masukan kW 8,82 8,95 5 Daya keluaran kW 7,93 8,04 6 Efisiensi (rata-rata) (%) 89,34 88,90 7 Kerapatan fluks stator (T) 2,09 2,11 8 Suhu tertinggi (˚C) a. Operasi satu jam - Stator dan lilitan 53,59 56,62 - Rotor dan magnet permanen 47,15 49,90 b. Operasi dua jam - Stator dan lilitan 59,73 62,83 - Rotor dan magnet permanen 54,21 57,18
IPM-V  tetap  stabil  dalam  batas  yang  aman  saat  beroperasi, sebagaimana  ditentukan  melalui  simulasi  suhu.  Berdasarkan kebutuhan  desain,  ada  dua  skenario  operasional,  yaitu penangkapan  ikan  dengan  waktu  operasi  satu  jam  dan pencarian ikan dengan waktu operasi dua jam. Simulasi suhu dilakukan pada dua kecepatan yang berbeda, yakni 5.000 rpm dan  6.300  rpm.  Kondisi  untuk  simulasi  suhu  motor  IPM-V adalah sebagai berikut.
• Pendingin motor : udara alami
• Suhu sekitar
: 33 °C
• Suhu awal : 33 °C
Hasil  simulasi  yang  disajikan  dalam  artikel  ini  berfokus pada titik-titik penting, seperti lilitan, inti stator, inti rotor, dan magnet.  Hal  ini  dilakukan  karena  faktor-faktor  tersebut memengaruhi  resistansi  lilitan,  pengawamagnetan  magnet permanen, dan masa pakai komponen. Gambar 10 menyajikan hasil simulasi suhu pada kecepatan 5.000 rpm dan 6.300 rpm
Berdasarkan hasil simulasi suhu, pada kecepatan 5.000 rpm selama satu jam, suhu tertinggi terjadi pada inti stator dan lilitan, yaitu  mencapai  53,59  °C.  Sementara  itu,  suhu  tertinggi  yang tercatat pada inti rotor dan magnet permanen adalah 47,15 °C. Ketika  kecepatan  meningkat  menjadi  6.300  rpm  selama  satu jam, suhu paling tinggi yang tercatat pada inti stator dan lilitan mencapai 56,62 °C. Adapun suhu tertinggi yang tercatat pada inti rotor dan magnet permanen adalah 49,90 °C.
Untuk  simulasi  yang  berlangsung  pada  kecepatan  5.000 rpm selama dua jam, suhu paling tinggi terdeteksi di inti stator dan lilitan, yang mencapai 59,73 °C, sedangkan pada inti rotor dan  magnet  permanen,  suhu  puncak  yang  tercatat  adalah 54,21 °C. Pada percobaan terakhir dengan kecepatan 6.300 rpm selama  dua  jam,  temperatur  tertinggi  diamati  kembali  di  inti stator dan lilitan, yakni mencapai 62,83 °C. Sementara itu, pada inti rotor dan magnet permanen, suhu maksimum yang tercatat adalah 57,18 °C.
Hasil  simulasi  FEA  menunjukkan  bahwa  motor  IPM-V tetap  pada  suhu  yang  aman  saat  digunakan  selama  satu  jam dalam  operasi  penangkapan  ikan  dan  dua  jam  dalam  operasi pencarian ikan. Hal tersebut sesuai dengan penggunaan insulasi kelas  H  dan  tingkat  magnet  permanen  yang  dapat  mencapai suhu hingga 120 °C. Rangkuman hasil simulasi motor IPM-V pada kecepatan 5.000 rpm dan 6.300 rpm dapat dilihat dalam Tabel IV.

## V. KESIMPULAN
Penelitian pada model motor BLDC IPM-V di perahu listrik dilakukan menggunakan simulasi Ansys Maxwell FEA untuk mengamati torsi, torsi cogging , arus stator, daya keluaran, daya masukan,  efisiensi,  distribusi  medan  magnet,  dan  suhu.  Dari hasil simulasi tersebut, diketahui bahwa motor BLDC IPM-V mampu  beroperasi  pada  5.000  rpm  dengan  daya  masukan sebesar  8,82  kW  dan  daya  keluaran  7,93  kW,  serta menghasilkan torsi sebesar 15,62 Nm, sesuai dengan parameter desain yang ditetapkan untuk aplikasi perahu listrik. Simulasi menunjukkan  bahwa  motor  memiliki  efisiensi  daya  rata-rata sebesar  89%  dan  arus  stator  yang  seimbang  untuk  putaran motor yang lancar.
Perhitungan juga menunjukkan bahwa motor BLDC IPM- V dapat mencapai 6.300 rpm, menghasilkan torsi sebesar 12,19 Nm,  daya  masukan  8,95  kW,  daya  keluaran  8,04  kW,  serta efisiensi daya mencapai 88,90%. Ketika mencapai 8,49% dari torsi  nominal,  nilai  torsi cogging yang  didapat  dari  simulasi berada  dalam  ambang  batas  10%.  Simulasi  distribusi  medan magnet menunjukkan batasan operasional yang aman. Dari segi
batasan  material,  motor  beroperasi  dengan  aman.  Hasil simulasi  untuk  setiap  parameter  menunjukkan  kualitas  motor yang  baik.  Namun  demikian,  sangat  penting  untuk memvalidasi  temuan  pemodelan  ini  dengan  melakukan eksperimen nyata pada motor.

## KONFLIK KEPENTINGAN
Para  penulis  menyatakan  tidak  ada  konflik  kepentingan terkait artikel ini.

## KONTRIBUSI PENULIS
Konseptualisasi, Dewi Rianti Mandasari dan Cuk Supriyadi Ali  Nandar;  metodologi,  Dewi  Rianti  Mandasari  dan  Budi Sudiarto;  perangkat  lunak,  Dewi  Rianti  Mandasari;  validasi, Dewi  Rianti  Mandasari  dan  Cuk  Supriyadi  Ali  Nandar; investigasi,  Cuk  Supriyadi  Ali  Nandar;  sumber  daya,  Cuk Supriyadi Ali Nandar; kurasi data, Dewi Rianti Mandasari dan Lia  Amelia;  penulisan  –  penyusunan  draf  asli,  Dewi  Rianti Mandasari  dan  Lia  Amelia;  penulisan  –  peninjauan  dan penyuntingan,  Budi  Sudiarto;  visualisasi,  Dewi  Rianti Mandasari;  pengawasan,  Budi  Sudiarto;  administrasi  proyek, Lia Amelia; akuisisi pendanaan, Cuk Supriyadi Ali Nandar

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Badan Riset dan Inovasi Nasional (BRIN) yang telah mendukung penelitian ini.

## REFERENSI
[1] (2021) WHO global air quality guidelines: particulate matter (PM2.5 and PM10),  ozone,  nitrogen  dioxide,  sulfur  dioxide  and  carbon  monoxide, [Online],  https://iris.who.int/handle/10665/345329,  tanggal  akses:  20- Sep-2023.
[2] (2020) Situs web State of Global Air, [Online], https://www.stateofglobalair.org/data/#/air/plot,  tanggal  akses:  20-Sep- 2023.
[3] N.A.  Istiqomah  dan  N.N.N.  Marleni,  “Particulate  air  pollution  in Indonesia: Quality index, characteristic, and source identification,” IOP Conf.  Ser.,  Earth  Environ.  Sci. ,  2020,  hal.  1–8,  doi:  10.1088/1755- 1315/599/1/012084.
[4] (2023) Solusi untuk Polusi Udara di Jakarta, [Online], www.vitalstrategies.org/source-apportionment-report, tanggal akses: 20-
Sep-2023. [5] (2023) World Energy Balances: Overview, [Online], https://www.iea.org/reports/world-energy-balances-overview, tanggal akses: 20-Sep-2023.
[6] D. Vinezzia, “Identifikasi bahaya keselamatan dan kesehatan kerja pada aktivitas nelayan,” J. Penelit. Perawat Profesional , vol. 3, no. 1, hal. 117– 126, Feb. 2021, doi: 10.37287/jppp.v3i1.345.
[7] S.A.K.M.  Niapour  dkk.,  “Review  of  permanent-magnet  brushless  dc motor  basic  drives  based  on  analysis  and  simulation  study,” Int.  Rev. Elect. Eng. (I.R.E.E.) , vol. 9, no. 5, hal. 930–957, Sep./Okt. 2014.
[8] A.Y. Hassan, A.G. Rohieem, dan S.M.S. Salem, “Direct torque control of  non-salient  pole  AFPMSMs  with  SVPWM  inverter,” Int.  J.  Power Electron. Drive Syst. (IJPEDS) , vol. 13, no. 4, hal. 2014–2023, Des. 2022, doi: 10.11591/ijpeds.v13.i4.pp2014-2023.
[9] B.V.R. Kumar dan K.S. Kumar, “Design of a new dual rotor radial flux BLDC motor with Halbach array magnets for an electric vehicle,” 2016 IEEE Int. Conf. Power Electron. Drives Energy Syst. (PEDES) , 2016, hal. 1–5, doi: 10.1109/PEDES.2016.7914552.
[10] M.A.  Khalid  dkk.,  “Performance  analysis  of  brushless  dc  motor  with optimum magnetic energy for bicycle application,” Int. J. Power Electron. Drive  Syst.  (IJPEDS) ,  vol.  12,  no.  4,  hal.  2113–2122,  Des.  2021,  doi: 10.11591/ijpeds.v12.i4.pp2113-2122.
[11] E.  Elakkia,  S.J.  Anita,  R.G.  Ganesan,  dan  S.  Saikiran,  “Design  and modelling  of  BLDC  motor  for  automotive  applications,” Int.  J.  Elect. Electron. Eng. Telecommun., vol. 1, no. 1, hal. 42–48,  Mar. 2015.
[12] J.M. Patel, H.V. Hirvaniya, dan M. Rathod, “Simulation and analysis of brushless dc motor based on sinusoidal PWM control,” Int. J. Innov. Res. Elect. Electron. Instrum. Control Eng., vol. 2, no. 3, hal. 1236–1238, Mar. 2014.
[13] A.  Tashakori,  M.  Ektesabi,  dan  N.  Hosseinzadeh,  “Characteristics  of suitable  drive  train  for  electric  vehicle,” Int.  Conf.  Instrum.  Meas. Circuits Syst. (ICIMCS 2011), 2011, hal. 535–541, doi:
10.1115/1.859902.paper119.
[14] H. Kim dan B. Kwon, “Optimal design of motor shape and magnetisation direction to obtain vibration reduction and average torque improvement in IPM BLDC motor,” IET Elect. Power Appl. , vol. 11, no. 3, hal. 378– 385, Mar. 2017, doi: 10.1049/iet-epa.2016.0618.
[15] J. Hur dan B.-W. Kim, “Rotor shape design of an interior PM type BLDC motor  for  improving  mechanical  vibration  and  EMI  characteristics,” J. Elect.  Eng.  Technol. ,  vol.  5,  no.  3,  hal.  462–467,  Sep.  2010,  doi: 10.5370/JEET.2010.5.3.462.
[16] C. He dan T. Wu, “Permanent magnet brushless dc motor and mechanical structure design for the electric impact wrench system,” Energies , vol. 11, no. 6, hal. 1–24, Jun. 2018, doi: 10.3390/en11061360.
[17] K.F. Rahmantya dkk., “Kelautan dan perikanan dalam angka tahun 2022,” Pusat Data, Statistik dan Informasi, Kementerian Kelautan dan Perikanan, Jakarta, Indonesia, 2022, vol. 1.
[18] Yamaha 9.9c 15c Service Manual, Yamaha Motor Corporation, Cypress, AS, 2003.
[19] X.  Liu,  H.  Chen,  J.  Zhao,  dan  A.  Belahcen,  “Research  on  the performances and parameters of interior PMSM used for electric vehicles,” IEEE Trans. Ind. Electron. , vol. 63, no. 6, hal. 3533–3545, Jun. 2016, doi: 10.1109/TIE.2016.2524415.
[20] Safril dkk., “Design of cooling system on brushless dc motor to improve heat  transfers  efficiency,” Evergreen ,  vol.  9,  no.  2,  hal.  584–593,  Jun. 2022, doi: 10.5109/4794206.
[21] J. Kuria dan P. Hwang, “Investigation of thermal performance of electric vehicle BLDC motor,” Int. J. Mech. Eng. , vol. 1, no. 1, hal. 1–17, 2012.
[22] J. Dong, Y. Huang, L. Jin, dan H. Lin, “Comparative  study of surface- mounted  and  interior  permanent-magnet  motors  for  high-speed applications,” IEEE Trans. Appl. Supercond. , vol. 26, no. 4, hal. 1–4, Jun. 2016, doi: 10.1109/TASC.2016.2514342.
[23] H.-I.  Park,  J.-Y.  Choi,  K.-H.  Jeong,  dan  S.-K.  Cho,  “Comparative analysis of surface-mounted and interior permanent magnet synchronous motor  for  compressor  of  air-conditioning  system  in  electric  vehicles,” 2015  9th  Int.  Conf.  Power  Electron.  ECCE  Asia  (ICPE-ECCE  Asia) ,
2015, hal. 1700–1705, doi: 10.1109/ICPE.2015.7168006.
[24] Z.Q.  Zhu dan Y.X.  Li,  “Modularity  techniques  in  high  performance permanent magnet machines and applications,” CES Trans. Elect. Mach. Syst. , vol. 2, no. 1, hal. 93–103, Mar. 2018, doi: 10.23919/TEMS.2018.8326455.
[25] Y.  Yang  dkk.,  “Design  and  comparison  of  interior  permanent  magnet motor  topologies  for  traction  applications,” IEEE  Trans.  Transp. Electrific. , vol. 3, no. 1, hal. 86–97, Mar. 2017, doi:
10.1109/TTE.2016.2614972.
[26] S.  Li,  W.  Tong,  S.  Wu,  dan  R.  Tang,  “Analytical  model  for electromagnetic  performance  prediction  of  IPM  motors  considering different rotor topologies,” IEEE  Trans.  Ind.  Appl. ,  vol.  59,  no.  4,  hal. 4045–4055, Jul./Agu. 2023, doi: 10.1109/TIA.2023.3268639.
[27] D.C. Hanselman, Brushless Permanent Magnet Motor Design , Cranston, AS: The Writers' Collective, 2003.
[28] Y. Guo dkk., “Parameter determination and performance analysis of a PM synchronous generator by magnetic field finite element analysis,” 2007 Australas.  Univ.  Power  Eng.  Conf. ,  2007,  hal.  1–4,  doi: 10.1109/AUPEC.2007.4548111.
[29] W. Purwanto dkk., “Optimal design of stator slot geometry for high-speed spindle  induction  motor  applications,” 2019  Int.  Conf.  Inf.  Commun.
Technol. (ICOIACT) , 2019, hal. 811–816, doi: 10.1109/ICOIACT46704.2019.8938493.
[30] J.R.  Hendershot  dan  T.J.E.  Miller, Design  of  Brushless  Permanent- Magnet Machines , 2nd ed. Venice, AS: Motor Design Books LLC, 2010.
[31] S. Leitner, H. Gruebler, dan A. Muetze, “Cogging torque minimization and performance of the sub-fractional HP BLDC claw-pole motor,” IEEE Trans.  Ind.  Appl. ,  vol.  55,  no.  5,  hal.  4653–4664,  Sep./Okt.  2019,  doi: 10.1109/TIA.2019.2923569.
[32] M.  Zhou dkk.,  “Influence  of  magnet  shape  on  the  cogging  torque  of  a surface-mounted permanent magnet motor,” Chin. J. Elect. Eng. , vol. 5, no. 4, hal. 40–50, Des. 2019, doi: 10.23919/CJEE.2019.000026.
[33] Y. Dönmezer dan L.T. Ergene, “Skewing effect on interior type BLDC motors,” The XIX Int. Conf. Elect. Mach. - ICEM 2010 , 2010, hal. 1–5, doi: 10.1109/ICELMACH.2010.5607848.
[34] D.R. Mandasari dkk., “Design and optimization of brushless dc motor for electric  boat  thruster,” Evergreen, vol.  10,  no.  3,  hal.  1928–1937,  Sep. 2023, doi: 10.5109/7151773.
[35] J.K. Tangudu dan T.M. Jahns, “Comparison of interior PM machines with concentrated  and  distributed  stator  windings  for  traction  applications,” 2011  IEEE  Vehicle  Power  Propul.  Conf. ,  2011,  hal.  1–8,  doi: 10.1109/VPPC.2011.6043171.
[36] M. Toren, “Comparatıve analysis of the magnet effects on the permanent magnet BLDC motor performance used in electric vehicles,” Elect. Eng. , vol.  104,  no.  5,  hal.  3411–3423,  Okt.  2022,  doi:  10.1007/s00202-022- 01536-1.
[37] S.  Madhavan,  R.  Devdatta  P  B,  E.  Gundabattini,  dan  A.  Mystkowski, “Thermal analysis and heat management strategies for an induction motor, a  review,” Energies, vol.  15,  no.  21,  hal.  1-20,  Nov.  2022,  doi: 10.3390/en15218127.
[38] F. Zhou dkk. , “Study on steady-state temperature rise characteristics of motor heat balance under load rate,” Int. Trans. Elect. Energy Syst. , vol. 2022, hal. 1–11, Jun. 2022, doi: 10.1155/2022/1147096.