## RANCANG BANGUN GENERATOR MAGNET PERMANEN FLUKSI AKSIAL SINGLE STATOR SINGLE ROTOR

## Muldi Yuhendri
Fakultas Teknik, Departemen Teknik Elektro Universitas Negeri Padang Email: muldiy@ft.unp.ac.id

## Dona Doni
Fakultas Teknik, Departemen Teknik Elektro Universitas Negeri Padang Email: donadoni@google.com

## Anne Fadia Ikhfa
Fakultas Teknik, Departemen Teknik Elektro Universitas Negeri Padang Email: annefadia143@gmail.com

## ABSTRAK
Generator sinkron magnet permanen adalah salah satu jenis generator yang banyak digunakan untuk  pembangkit  tenaga  listrik  skala  kecil,  karena  dapat  dioperasikan  dalam  kecepatan  rendah, sehingga tidak membutuhkan gearbox dalam pengoperasiannya. Paper ini mengusulkan pembuatan generator  sinkron  magnet  permanen  fluksi  aksial  kecepatan  rendah  yang  dapat  digunakan  untuk pembangkit tenaga listrik skala kecil. Generator dirancang dalam bentuk single stator single rotor . Stator  generator  dirancang  menggunakan fiberglass sebagai  dudukan  untuk  sembilan  kumparan, sedangkan rotornya dirancang dalam bentukan piringan dengan menggunakan alumunium sebagai dudukan  untuk  magnet  permanen Neodymium N52.  Rancangan  generator    divalidasi  melalui simulasi Finite  Element  Analysis menggunakan  solidwork  dan  diuji  melalui  eksperimen  dengan menggunakan motor induksi sebagai tenaga penggeraknya. Pengujian dilakukan dengan celah udara dan  kecepatan  putaran  yang  bervariasi.  Hasil  eksperimen  menunjukan  bahwa  generator  dapat menghasilkan  tegangan  sebesar  15,4  Volt  saat  generator  diputar  dengan  kecepatan  500  rpm. Generator juga dapat menghasilkan daya maksimum sebesar 400 Watt dengan celah udara 2 mm.
Kata kunci: Generator, magnet permanen, fluksi aksial, fiberglass

## ABSTRACT
Permanent  magnet  synchronous  generator  is  one  type  of  generator  that  is  widely  used  for small-scale  power  generation,  because  it  can  be  operated at  low  speed,  so  it  does  not  require  a gearbox in its operation. This paper proposes the manufacture of a low speed axial flux permanent magnet  synchronous  generator  that  can  be  used  for  small-scale  electric  power  generation.  The generator is designed in the form of a single stator single rotor. The generator stator is designed using fiberglass as the holder for the nine coils, while the rotor is designed in a disc shape using aluminum  as  the  holder  for  the  Neodymium  N52  permanent  magnet.  The  generator  design  was validated  through  Finite  Element  Analysis  simulation  using  solidwork  and  tested  through experiments using an induction motor as the driving force. Tests were carried out with varying air gaps and rotational speeds. The experimental results show that the generator can produce a voltage of 15.4 Volts when the generator is rotated at a speed of 500 rpm. The generator can also produce a maximum power of 400 Watts with an air gap of 2 mm
Keywords: generator, permanent magnet, axial flux, fiberglass

## 1. PENDAHULUAN
Generator adalah mesin listrik yang digunakan untuk menghasilkan daya listrik dengan cara mengkonversikan  daya  mekanik  menjadi  daya  listrik  berdasarkan  mekanisme  elektromagnetik. Daya  mekanik  yang  menjadi  input  generator  dapat  diperoleh  dari  berbagai  sumber  tenaga penggerak, seperti turbin angin, turbin air, turbin uap dan sebagainya. Banyak jenis generator yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik. Generator sinkron magnet permanen adalah salah satu jenis generator yang banyak digunakan pada pembangkit tenaga listrik berdaya kecil. Hal ini karena keunggulan  yang  dimilikinya,  antara  lain  dapat  dioperasikan  pada  kecepatan  putaran  rendah, sehingga dapat dihubungkan langsung dengan turbin putaran rendah tanpa menggunakan gearbox yang  akan  mengurangi  rugi  daya  pada  poros  dan  akan  meningkatkan  efisiensi  pembangkit  [1]. Berdasarkan keunggulan yang dimiliki generator magnet permanen ini, maka diusulkan pembuatan generator  magnet  permanen  kecepatan  putaran  rendah  yang  dapat  digunakan  pada  pembangkit putaran rendah tanpa gearbox , seperti pembangkit listrik tenaga angin, mikrohidro dan sebagainya. Generator  sinkron  magnet  permanen  merupakan  generator  yang  tidak  menggunakan  kumparan medan  sebagai  penghasil  medan  magnet.  Untuk  mendapatkan  medan  magnet,  generator  ini menggunakan magnet permanen yang dipasang pada stator atau rotor mesin tersebut. Banyak jenis magnet  permanen  yang  dapat  digunakan  untuk  generator  ini,  seperti  samarium, Neodymium , keramik dan magnet Alnico [2]. Magnet permanen jenis Neodymium lebih populer digunakan untuk generator, karena tahan lama dan medan magnet yang dihasilkan juga lebih kuat dibandingkan jenis magnet lain [3].
Tegangan yang dihasilkan oleh generator sinkron magnet permanen ini ditentukan oleh jumlah lilitan pada kumparan stator dan kuat medan magnet yang mengenai kumparan stator tersebut. Kuat medan magnet yang mengenai kumparan stator ini ditentukan oleh  fluksi yang dihasilkan magnet permanen dan jarak antara magnet permanen dengan kumparan stator [4].  Fluksi yang dihasilkan oleh  magnet  permanen  ini  ditentukan  oleh  jenis  dan  ukuran  magnet  yang  digunakan.    Magnet permanen yang digunakan dalam pembuatan generator ini adalah magnet Neodymium N52 ukuran 30 x 20 x 4 mm, dimana magnet jenis ini memiliki intensitas medan magnet yang sangat kuat [5], sehingga diharapkan dapat meningkatkan fluksi yang dihasilkan oleh magnet permanen tersebut.
Berdasarkan arah fluksi yang dihasilkan magnet permanen, maka generator magnet permanen dapat  dikategorikan  atas  fluksi  aksial  dan  fluksi  radial  [1]. Generator  fluksi  aksial  memiliki  arah fluksi yang sejajar dengan poros generator, sebaliknya arah fluksi generator fluksi radial tegak lurus terhadap porosnya. Dalam paper ini, generator magnet permanen diusulkan dalam bentuk arah fluksi aksial. Bentuk ini dipilih karena lebih sederhana dan mudah dalam pembuatan [6]. Generator magnet permanen fluksi aksial memiliki struktur rotor dan stator dalam bentuk disk atau lempengan piringan yang  saling  berhadapan  satu  sama  lainnya  [7].  Pada  bagian  piringan  stator  dipasang  kumparan, sedangkan  pada  bagian  piringan  rotor  dipasang  magnet  permanen.  Untuk  mengurangi  torsi  awal yang  besar,  maka  inti  stator  dibuat  dari  bahan  non  magnetik,  seperti  bahan diamagnetic atau paramagnetic [8]. Hal ini akan mengurangi tarikan medan magnet terhadap stator. Dalam penelitian ini, inti stator dirancang dengan menggunakan fiberglass, sehingga diharapkan dapat mengurangi torsi awal yang besar pada saat generator mulai berputar.
Untuk mendapatkan tegangan generator yang lebih besar pada kecepatan putaran rendah, maka dapat dilakukan beberapa strategi, yaitu memperbanyak jumlah kutub, memperbanyak jumlah lilitan kumparan  stator  dan  memperbanyak  jumlah  piringan  stator  dan  rotor  [9].  Telah  banyak  jenis generator sinkron magnet permanen yang telah dikembangkan berdasarkan jumlah piringan stator dan rotornya, seperti generator sinkron magnet permanen single stator single rotor, single stator dual rotor  [10], dual stator single rotor  [11]  dan multistage stator  rotor  [12].  Dalam  penelitian  ini, generator  dirancang  dalam  bentuk single stator single rotor.  Untuk  meningkatkan  nilai  tegangan yang dihasilkan kumparan stator pada kecepatan rendah, maka generator dirancang dalam jumlah kutub yang banyak, yakni dua belas kutub. Sedangkan kumparan statornya dirancang untuk sistem tiga fasa dengan jumlah kumparan sembilan buah, sehingga masing-masing fasa memiliki tiga buah kumparan. Generator sinkron magnet permanen fluksi aksial yang dibuat dalam penelitian ini diuji dalam  berbagai  percobaan,  yakni  percobaan  dengan  kecepatan  yang  bervariasi  dan  percobaan
dengan  jarak  celah  udara  yang  bervariasi.  Untuk  mendapatkan  hasil  yang  sesuai  tujuan,  maka rancangan generator ini juga divalidasi melalui simulasi dengan menggunakan software solidwork . Dalam  paper  ini  dipresentasikan  perancangan,  pembuatan  dan  pengujian  generator  magnet permanen fluksi aksial.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  tentang  rancang  bangun  generator  sinkron  magnet  permanen  fluksi  aksial  ini dilakukan dalam bentuk eksperimen dengan beberapa tahapan kegiatan. Tahapan penelitian dimulai dari  tahapan  perancangan,  pembuatan  generator  dan  pengujian.  Dalam  penelitian  ini,  generator sinkron  magnet  permanen  fluksi  aksial  dirancang  dalam  bentuk  satu  stator  satu  rotor.  Generator dirancang untuk putaran rendah dengan rating daya 500 Watt dan rating tegangan 12 Volt. Generator dirancang  untuk  sistem  tiga  fasa  dengan  menggunakan  9  kumparan  pada  stator,  dimana  setiap fasanya  memiliki  tiga  kumparan  yang  ditempatkan  pada  stator.  Pada  rotor  ditempatkan  magnet permanen Neodymium N52 berukuran 30 x 20 x 4 mm sebanyak 12 buah. Gambar 1 menunjukan struktur generator sinkron magnet permanen fluksi aksial yang dibuat dalam penelitian ini.

## Gambar 1. Rancangan generator sinkron magnet permanen fluksi aksial
Stator generator sinkron magnet permanen fluksi aksial dirancang dengan sembilan kumparan untuk sistem tiga fasa. Jumlah lilitan tiap kumparan ( N ) dihitung berdasarkan nilai tegangan yang diinginkan E rms [13], yang dihitung dengan Persamaan :
(1)
Dimana  adalah fluksi yang dihasilkan magnet permanen, f adalah frekuensi, N ph adalah jumlah  fasa  dan N s adalah  jumlah  kumparan  perfasa.    Fluksi  maksimum  magnet  permanen ditentukan oleh luas area medan magnet ( A magn ) dan kerapatan medan maksimum ( B max ) [14], yang dirumuskan dengan :

## (2)
Kerapatan medan maksimum ( B max ) dan luas area magnet yang dilingkupi oleh rotor  ( A magn ) dan ini dapat dihitung dengan persamaan :
(3) (4)
Dimana r o dan r i adalah radius luar dan radius dalam magnet permanen,  f adalah jarak antar magnet  dan  nm  adalah  jumlah  magnet.  Jumlah  lilitan  setiap  kumparan  dihitung  berdasarkan Persamaan (1). Nilai fluksi magnet yang mengenai kumparan diperoleh dari hasil simulasi Finite Element Analysis menggunakan software solidwork [15]. Dalam simulasi ini dapat dilihat sebaran fluksi magnet yang dihasilkan magnet permanen yang mengenai kumparan stator. Dalam simulasi ini,  jarak  kumparan  stator  dengan  magnet  permanen  pada  rotor  dibuat  0,5  mm.  Gambar  2 menunjukan  hasil  simulasi  densitas  fluksi  magnet  yang  mengenai  kumparan  rotor  dengan menggunakan magnet Neodymium N52 ukuran 30 x 20 x 4 mm.
Gambar 2. Hasil simulasi densitas fluksi magnet
Gambar  2  menunjukan  bahwa  fluksi  magnet  yang dihasilkan  oleh  magnet  permanen  sangat rendah. Densitas fluksi magnet yang mengenai rotor hanya berwarna biru dan tidak sampai ke nilai maksimum  yang  berwarna  merah.  Warna  biru  ini  merupakan  takaran  densitas  fluksi  yang  paling rendah dalam grafik Gambar 2 di atas. Rendahnya densitas fluksi magnet yang dihasilkan magnet permanen disebabkan oleh ukuran magnet permanen yang digunakan tergolong kecil, yakni 30 x 20 x  4  mm.  Berdasarkan  nilai  fluksi  yang  diperoleh  dari  hasil  simulasi  ini  dan  berdasarkan  rating tegangan yang diinginkan dan jumlah kumparan yang akan digunakan, maka dengan menggunakan Persamaan (1) diperoleh hasil perhitungan jumlah lilitan setiap kumparan sebesar 235 lilitan. Untuk menentukan ukuran bodi stator, selanjutnya ditentukan diameter kawat yang akan digunakan untuk kumparan stator. Diameter kawat kumparan ini ditentukan dari rating arus dari generator, dimana rating arus ini ditentukan oleh rating daya dan rating tegangan dari generator yang dirancang [16]. Dalam penelitian ini, kawat kumparan dirancang dengan diameter 1 mm.

## 2.1. Rancangan Stator
Setelah  jumlah  kumparan,  jumlah  lilitan  setiap  kumparan  serta  diameter  kawat  kumparan diketahui,  selanjutnya  dilakukan  perancangan  ukuran  dan  bentuk  stator.  Inti  stator  dibuat  dari fiberglass untuk mengurangi tarikan magnet permanen terhadap inti. Bahan fiber ini terdiri dari resin dan katalis sebagai pengeras material. Gambar 3(a) menunjukan rancangan stator generator sinkron magnet  permanen  fluksi  aksial  yang  dibuat  dalam  penelitian  ini.  Bodi  stator  dirancang  dengan diameter luar 34 cm dan diameter dalam 31,6 cm. Gambar 3(b) menunjukan bodi stator yang telah dibuat menggunakan resin, dimana didalamnya terdapat sembilan kumparan yang terhubung untuk sistem tiga fasa.
(a)                                                                          (b) Gambar 3. Bentuk stator. (a) Rancangan stator, (b) Hasil pembuatan stator

## 2.2. Rancangan Rotor
Selanjutnya  dilakukan  perancangan  dan  pembuatan  rotor.  Pada  rotor  ini  dipasang  magnet permanen  sebagai  penghasil  medan  magnet  yang  akan  melingkupi  kumparan  stator.  Dalam penelitian ini, magnet permanen yang digunakan untuk rotor adalah magnet Neodynium (NdFeB) N52 ukuran 30 x 20 x 4 mm sebanyak 12 buah yang dipasang dalam bentuk melingkar, seperti yang ditunjukan oleh Gambar 4(a). Inti rotor dirancang menggunakan plat aluminium dengan diameter 28 cm dan ketebalan 8 mm. Berdasarkan jumlah magnet yang digunakan, maka diperoleh radius luar magnet  permanen  sebesar  13,05  cm  dan  radius  dalam  magnet  permanen  sebesar  10,05  cm. Sedangkan  jarak  antara  masing-masing  magnet  permanen  adalah  sebesar  4,97  cm.  Gambar  4(b) menunjukan piringan rotor yang dibuat dari aluminium .
(a)                                                                  (b)
Gambar 4. Bentuk rotor. (a) Rancangan rotor, (b) Hasil pembuatan rotor
Bagian  atas  magnet  permanen  dilapisi  dengan  resin  tipis  agar  tidak  lepas  dari  inti  rotor. Piringan rotor dihubungkan dengan poros yang terbuat dari stainless diameter 1 inchi, sedangkan inti kumparan stator dipasangkan pada bodi generator yang terbuat dari plat besi. Bahan poros dipilih dari  stainless  yang  bersifat  diamagnetic  dengan  untuk  menghindari  tertariknya  magnet  permanen dari  dudukannya.  Gambar  5  menunjukan  hasil  jadi  rakitan  generator  sinkron  magnet  permanen fluksi aksial yang dibuat dalam penelitian ini.

## Gambar 5. Hasil perakitan generator

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah  pembuatan  generator  selesai  dilakukan,  selanjutnya  dilakukan  pengujian.  Dalam pengujian ini, generator sinkron  magnet permanen fluksi aksial diuji dengan kecepatan yang yang bervariasi dan jarak celah udara yang bervariasi. Dalam eksperimen ini, generator digerakan dengan motor  induksi  tiga  fasa,  dimana  kecepatan  motor  induksi  ini  dibuat  bervariasi  dengan  mengatur tegangannya menggunakan autotrafo tiga fasa. Gambar 6 menunjukan instalasi pengujian generator yang dilakukan dilaboratorium.

## Gambar 6. Pengujian generator
Pengujian dilakukan untuk  operasi  tanpa beban  dan operasi  berbeban  dengan  menggunakan resistor variabel tiga fasa. Pengujian pertama dilakukan operasi tanpa dengan dengan jarak celah udara 2 mm. Generator dioperasikan dengan  kecepatan bervariasi mulai dari 100 rpm sampai 500 rpm.  Tabel  1  menunjukan  tegangan  yang  dihasilkan  generator  ketika  celah  udara  2  mm  dalam kondisi tanpa beban.
Tabel 1. Tegangan generator dengan celah udara 2 mm
Putaran (Rpm) Tegangan rms (Volt) V RN V SN V TN 100 5,58 5,24 5,34 200 7,97 7,77 7,72 300 10,4 10,3 10,2 400 12,9 12,6 12,9 500 15,5 15,3 15,2
Hasil pengujian pertama dalam operasi tanpa beban dengan celah udara sebesar 2 mm yang diuraikan dalam Tabel 1 menunjukan bahwa generator sinkron magnet permanen fluksi aksial yang dibuat dalam penelitian ini telah dapat menghasilkan tegangan sekitar 5 Volt pada saat generator diputar  dengan  kecepatan  100  rpm.  Sedangkan  pada  saat  kecepatan  500  rpm,  generator  dapat menghasilkan  tegangan  sekitar  15  Volt.  Hasil  ini  menunjukan  bahwa  generator  sinkron  magnet permanen  fluksi  aksial  yang  dibuat  dalam  penelitian  ini  telah  menghasilkan  tegangan  mendekati nilai tegangan yang dirancang. Generator ini dirancang untuk rating tegangan 12 Volt, dimana nilai tersebut  dapat  diperoleh  dalam  kecepatan  rendah,  yakni  sekitar  400  rpm.  Hasil  ini  menunjukan bahwa generator telah bekerja dengan baik sesuai dengan perencanaan. Dalam pengujian ini juga dilakukan  pengamatan  bentuk  gelombang  tegangan  generator  dengan  menggunakan  osiloskop portabel  yang  ditampilkan  pada  komputer.  Gambar  7  menunjukan  bentuk  gelombang  tegangan ketika celah udara 2 mm.
(a) (b)
(c)                                                                                           (d)
Gambar 7. Bentuk gelombang tegangan generator. (a) kecepatan 100 rpm,
(b) kecepatan 300 rpm, (c) kecepatan 400 rpm, (d) kecepatan 500 rpm
Gambar 7 menunjukan bahwa generator sinkron magnet permanen fluksi aksial yang dibuat dalam  penelitian  ini  juga  telah  menghasilkan  gelombang  tegangan  mendekati  sinusoidal  yang simetris  antar  fasa.  Hasil  ini  menunjukan  bahwa  susunan kumparan  stator  dan magnet permanen yang  ditempatkan  pada  rotor sudah  simetris,  sehingga  gelombang  tegangan yang  dihasilkan  juga simetris antar fasanya. Gambar 9 menunjukan bahwa gelombang tegangan yang dihasilkan generator ini belum sepenuhnya berbentuk sinusoidal murni. Cacat gelombang tegangan mungkin disebabkan oleh  bentuk  kumparan  stator  atau  sebaran  fluksi  dari  magnet  permanen  yang  tidak  merata  pada kumparan akibat struktur magnet permanen dalam bentuk persegi.
Selanjutnya  dilakukan  pengujian  dengan  jarak  celah  udara  antara  kumparan  stator  dengan magnet  permanen  yang  terdapat  pada rotor  sebesar  5  mm.  Dalam  pengujian  kedua  ini, generator magnet permanen fluksi aksial dioperasikan tanpa beban dengan kecepatan yang  bervariasi mulai dari 100 rpm sampai 500 rpm sesuai dengan kecepatan generator yang dibuat pada pengujian dengan celah udara 2 mm. Tabel 2 menunjukan tegangan setiap fasa generator dalam pengujian ini..
Tabel 2. Tegangan generator dengan celah udara 5 mm
Putaran (Rpm) Tegangan rms (Volt) V RN V SN V TN 100 4,1 4,05 4,1 200 6,3 6,2 6,3 300 8,7 8,7 8,8 400 9,8 10,1 10 500 13,2 13,2 13,1
Hasil pengujian kedua dalam operasi  tanpa beban dengan celah udara 5 mm yang diuraikan dalam  Tabel  2  menunjukan  bahwa  generator  sinkron  magnet  permanen  fluksi  aksial  dapat menghasilkan tegangan sekitar 4 Volt ketika kecepatan putaran generator 100 rpm dan sekitar 13 Volt  saat  kecepatan  generator  500  rpm.  Hasil  ini  menunjukan  bahwa  tegangan  yang  dihasilkan generator pada saat celah udara 5 mm lebih rendah dari tegangan yang dihasilkan generator ketika celah  udara  dibuat  2  mm.  Perbandingan  tegangan  yang  dihasilkan  generator  sinkron  magnet permanen fluksi aksial pada kedua percobaan ini dapat dilihat pada Gambar 8.

## Gambar 8. Tegangan generator dengan celah udara 2 mm dan 5 mm
Gambar 8 menunjukan bahwa celah udara antara kumparan stator dengan magnet permanen pada  rotor  berbanding  terbalik  dengan  nilai  tegangan  yang  dihasilkan  generator.  Generator menghasilkan  tegangan  yang  lebih  besar  ketika  jarak  celah  udaranya  diperkecil.  Hasil  ini menunjukan  bahwa  tegangan  yang  dihasilkan  oleh  generator  dipengaruhi  oleh  densitas  fluksi magnet  yang  mengenai  kumparan  rotor,  dimana  nilai  tegangan  yang  dihasilkan  kumparan  stator berbanding lurus dengan nilai fluksi yang mengenai kumparan tersebut, sedangkan densitas fluksi magnet  yang  mengenai  kumparan  stator  ini  berbanding  terbalik  dengan  jarak  celah  udara  antara kumparan  stator dengan  magnet  permanen.  Densitas  fluksi  yang  mengenai  kumparan  stator  akan semakin  besar  jika  jarak  antar  sumber  medan  magnet  semakin  dekat  dengan  objek  yang  akan dikenainya  [4].  Hasil  ini  sesuai  dengan  hasil  simulasi  densitas  fluksi  magnet  menggunakan solidwork  yang  ditunjukan  oleh  Gambar  2.  Densitas  fluksi  magnet  terkuat  berada  pada  sumber medan magnet. Oleh sebab itu, untuk mendapatkan nilai fluksi yang maksimal untuk meningkatkan tegangan output generator, maka jarak celah udara antara kumparan stator dengan magnet permanen pada  rotor  perlu  diperkecil.  Selain  dipengaruhi  celah  udara,  kuat  medan  magnet  yang  mengenai kumparan stator ini juga ditentukan oleh jenis magnet yang digunakan serta dimensi dari magnet tersebut. Dalam penelitian ini, magnet permanen yang digunakan adalah magnet Neodymium N52 yang merupakan jenis magnet permanen dengan medan magnet terkuat dibandingkan jenis magnet yang lain. Dimensi magnet permanen Neodymium N52 yang digunakan dalam pembuatan generator ini adalah 30 x 20 x 4 mm. Dimensi ini relative kecil, sehingga fluksi yang dihasilkan mengenai kumparan stator relatif rendah, seperti yang ditunjukan oleh Gambar 2. Oleh sebab itu, salah satu cara  yang  dapat  dilakukan  untuk  meningkatkan  nilai  tegangan  yang  dihasilkan  kumparan  stator adalah dengan memperbesar dimensi magnet permanen yang digunakan ini. Selain ditentukan oleh jenis  dan  dimensi  magnet  permanen,  nilai  tegangan  yang  dihasilkan  kumparan  stator  juga dipengaruhi oleh panjang kawat kumparan stator, dimana Panjang kawat kumparan ini ditentukan oleh  ukuran  kumparan  dan  jumlah  lilitan  setiap  kumparan.  Sesuai  dengan  Persamaan  (1),  nilai tegangan yang dihasilkan kumparan stator berbanding lurus dengan jumlah lilitan kumparan stator. Dalam penelitian ini, kumparan stator memiliki jumlah lilitan 235 lilitan setiap kumparannya. Jika ingin menaikan tegangan yang dihasilkan kumparan stator, maka jumlah lilitan ini bisa ditambah dengan cara memperkecil diameter kawat, sehingga dapat diperoleh jumlah lilitan yang lebih banyak dengan ukuran kumparan yang sama [12].
Hasil  pengujian  tanpa  beban  yang  diuraikan  dalam  Tabel  1  dan  2  juga  menunjukan  bahwa generator sudah dapat menghasilkan tegangan sesaui dengan rating tegangan yang dirancang pada kecepatan rendah. Hasil ini dapat diperoleh karena generator dirancang dengan jumlah kutub yang banyak,  yakni  12  kutub,  sehingga  dapat  dioperasikan  dengan  kecepatan  rendah.  Hasil  ini  juga menunjukan bahwa generator sudah dapat digunakan untuk pembangkit dengan kecepatan putaran rendah, seperti pembangkit listrik tenaga angin yang dihubungkan secara langsung dengan turbin tanpa gearbox .  Konfigurasi  ini  lebih  efisien  dari  generator  putaran  tinggi  yang  menggunakan gearbox yang akan menambah rugi daya pada gearbox tersebut.
Setelah  pengujian  tanpa  beban  selesai,  selanjutnya  dilakukan  pengujian  berbeban.  Dalam pengujian  ini,  generator  magnet  permanen  fluksi  aksial  yang  dibuat  dalam  penelitian  ini
dihubungkan  dengan  beban  resistor  variabel  tiga  fasa  seperti  yang  ditunjukan  oleh  Gambar  6, dimana beban resistor tersebut dirangkai dalam bentuk hubungan bintang. Pengujian berbeban ini dilakukan dengan jarak celah udara antara kumparan stator dengan magnet permanen yang terdapat pada rotor sebesar 2 mm dan kecepatan bervariasi mulai dari 100 rpm sampai 500 rpm sesuai dengan kecepatan  generator  yang  dibuat  pada  pengujian  pertama  dan  kedua.  Tabel  3  menunjukan  data tegangan fasa R ( V RN ) dan arus fasa R ( I R ) serta daya yang dihasilkan generator pada setiap percobaan berbeban ini.
Tabel 3. Pengujian berbeban Putaran (Rpm) Tegangan V RN (Volt) Arus I R (Ampere) Daya P (Watt) 100 5,2 2,4 30 200 7,5 4,2 75 300 10 6,7 150 400 12,5 8,3 250 500 15 10,5 400
Perubahan arus fasa R ( I R ) dan daya yang dihasilkan oleh generator sinkron magnet permanen fluksi aksial ( P ) dalam setiap percobaan berbeban ini ditunjukan oleh grafik yang terdapat dalam Gambar  9.  Hasil  pengujian  ketiga  dengan  operasi  berbeban  yang  diuraikan  dalam  Tabel  3  dan Gambar 9 menunjukan bahwa generator sinkron magnet permanen yang dibuat dalam penelitian ini telah dapat menghasilkan daya sebesar 400 Watt ketika generator dioperasikan dengan kecepatan 500 rpm dan celah udara 2 mm. Hasil ini menunjukan bahwa rating daya generator sudah mendekati rating daya yang direncanakan. Gambar 9 menunjukan bahwa arus yang mengalir ke beban sampai 10 Ampere ketika generator dioperasikan pada kecepatan 500 rpm. Nilai arus ini masih aman bagi kumparan  stator  yang  menggunakan  kawat  kumparan  dengan  diameter  1  mm.  Hasil  ini  juga menunjukan bahwa diameter kawat kumparan yang digunakan sudah sesuai dengan rating arus dari generator tersebut.
(a)                                                                                        (b) Gambar 9. Hasil pengujian berbeban. (a) Daya output generator, (b) Arus fasa R
Semua hasil pengujian menunjukan bahwa generator sinkron magnet permanen  fluksi aksial dalam  bentuk  satu  piringan  rotor  dan  satu  piringan  stator  yang  dibuat  dalam  penelitian  ini  telah bekerja dengan baik sesuai dengan yang direncanakan.

## 4. KESIMPULAN
Dalam  penelitian  ini dirancang  dan dibuat  generator  sinkron  magnet permanen fluksi  aksial dalam bentuk single stator single rotor dengan menggunakan magnet Neodymium N52 ukuran 30 x 20  x  4  mm.  Generator  dirancang  untuk  system  tiga  fasa  dengan  menggunakan 9  kumparan  pada stator  dan  12  magnet  permanen  pada  rotor.  Generator  yang  dibuat  divalidasi  melalui  pengujian dengan  kecepatan  putaran  dan  celah  udara  yang  bervariasi.  Hasil  pengujian  menunjukan  bahwa generator  sinkron  magnet  permanen  yang  dibuat  dalam  penelitian  ini  telah  bekerja  dengan  baik
sesuai  dengan  yang  direncanakan.  Generator  dapat  menghasilkan  tegangan  sekitar  12  Volt  pada kecepatan 400 rpm dan dapat menghasilkan daya sekitar 400 Watt ketika generator diputar dengan kecepatan 500 rpm.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] S.  Sun,  F.  Jiang,  and  T.  Li,  “Design  and  optimization  of  a  of  a  Novel  Axial-Radial  Flux Permanent Magnet Machine,” IEEE Trans. Appl. Supercond. , vol. 30, no. 4, pp. 1–11, 2020.
[2] P. Eklund, J. Sjolund, M. Berg, M. Leijon, and S. Eriksson, “Experimental Evaluation of a Rare Earth-Free Permanent Magnet Generator,” IEEE Trans. Energy Conversion. , vol. 36, no. 1, pp. 3–10, 2021.
[3] K.  Zhang,  X.  Huang,  L.  Wu,  Y.  Fang,  and  W.  Cao,  “Stator  design  aspects  for  permanent magnet superconducting wind power generators,” IEEE Trans. Appl. Superconductor. , vol. 29, no. 2, pp. 1–5, 2019.
[4] Bangun Giri Pamungkas, Suyitno, Daryanto, and Perdamean Sebayang, “Pengaruh Dimensi Magnet  Permanen  Ndfeb  dan  Jarak  Celah  Udara  Terhadap  Kinerja  Generator  Magnet Permanen Fluks Aksial Satu Fasa,” J. Electr. Vocat. Educ. Technol. , vol. 2, no. 2, pp. 32–36, 2020.
[5] B. Prasetiyo and T. H. Mulud, “Rancang Bangun Motor – Generator Magnet Permanen Jenis NdFeB,” Eksergi , vol. 15, no. 2, p. 60, 2019.
[6] M. Yuhendri, M. Muskhir, Taali, and Ahyanuardi, “Implementation of Three Phase Axial Flux Disc Permanent Magnet Generator for Low-Speed Horizontal Axis Wind Turbine,” Int. J. Adv. Sci. Eng. Inf. Technol. , vol. 11, no. 4, pp. 1388–1394, 2021.
[7] L. Noprizal, M. Syukri, and S. Syahrizal, “Perancangan Prototype Generator Magnet Permanen 1 Fasa Jenis Fluks Aksial Pada Putaran Rendah,” Kitektro , vol. 1, no. 1, pp. 40–44, 2019.
[8] O. Shariati, A. Behnamfar, and B. Potter, “An Integrated Elitist Approach to the Design of Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Wind Generators (AFPMWG),” Energies , vol. 15, no. 9, 2022.
[9] S. J. Arand and M. Ardebili, “Multi-objective design and prototyping of a low cogging torque axial-flux PM generator with segmented stator for small-scale direct-drive wind turbines,” IET Electr. Power Appl. , vol. 10, no. 9, pp. 889–899, 2016.
[10] M. F. Khatab, Z. Zhu, H. Li, and Y. Liu, “Comparative study of axial flux magnetically geared machine  with  conventional  axial  flux  YASA  machine,” 2018  IEEE  Int.  Magn.  Conf. INTERMAG 2018 , vol. 2, no. 4, pp. 392–398, 2018.
[11] G. A. Haqq, T. Hardianto, and B. Sujanarko, “Rancang Bangun Generator Permanen Magnet Satu Fasa Dengan Daya 50 Watt Tipe Fluks Aksial Dual Rotor,” J. Arus Elektro Indones. , vol. 6, no. 1, p. 6, 2020.
[12] F. Angriawan and M. Yuhendri, “Rancang Bangun Multistage Generator Magnet Permanen Fluksi Aksial,” JTEIN J. Tek. Elektro Indonesia. , vol. 2, no. 2, pp. 245–249, 2021.
[13] H. Qiu, W. Yu, B. Tang, Y. Mu, W. Li, and C. Yang, “Study on the Influence of Different
Rotor  Structures  on  the  Axial-Radial  Flux  Type  Synchronous  Machine,” IEEE  Trans.  Ind. Electron. , vol. 65, no. 7, pp. 5406–5413, 2018.
[14] M. C. Gardner, M. Johnson, and H. A. Toliyat, “Comparison of Surface Permanent Magnet Coaxial  and  Cycloidal  Radial  Flux  Magnetic  Gears,” 2018  IEEE  Energy  Convers.  Congr.
Expo. ECCE 2018 , vol. 33, no. 4, pp. 5005–5012, 2018.
[15] J. Hou, W. Geng, Q. Li, and Z. Zhang, “3-D Equivalent Magnetic Network Modeling and FEA Verification of a Novel Axial-Flux Hybrid-Excitation In-wheel Motor,” IEEE Trans. Magn. , vol. 57, no. 7, pp. 1–12, 2021.
[16] A. A. Wijaya, Syahrial, and Waluyo, “Perancangan Generator Magnet Permanen dengan Arah Fluks Aksial untuk Aplikasi Pembangkit Listrik,” Reka Elkomika , vol. 4, no. 2, pp. 93–108,
2016.