Pengaruh Jumlah Magnet dan Air Gap terhadap Torsi dan Efisiensi 120 Angular Magnetic Bevel Gear Menggunakan Metode Elemen Hingga

Magnetic gear memiliki solusi atas permasalahan kegagalan pada roda gigi konvensional. Magnetic gear merupakan roda gigi yang menggunakan magnet permanen sebagai pengganti gigi-gigi sehingga tidak ada kontak yang terjadi pada pasangan roda gigi. Terdapat beberapa faktor yang menentukan baik tidaknya magnetic gear dalam mentransmisikan daya. Penelitian ini berfokus pada faktor jumlah magnet dan celah udara. Pada penelitian yang pernah dilakukan, tidak ada yang membahas mengenai bevel gear dengan sudut poros selain 90o. Selain itu, penelitian terdahulu tidak membandingkan roda gigi konvensional dengan magnetic gear. Pembahasan mengenai efisiensi pada magnetic gear masih kurang. Oleh karena itu, dilakukan penelitian mengenai 120o angular magnetic bevel gear. Penelitian ini dilakukan untuk merancang sebuah magnetic bevel gear dengan sudut poros sebesar 120o ¬yang memiliki geometri mendekati roda gigi konvensional produk KHK Gear tipe SAM3-20120. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh faktor tersebut terhadap torsi dan efisiensi 120o angular magnetic bevel gear. Analisa dilakukan dengan variabel jumlah magnet sebesar 4, 8 dan 16 buah dan celah udara sebesar 0,5; 1 dan 2 mm. Analisa meliputi pemodelan pada proses simulasi dan parameter yang diukur. Setelah dilakukan pemodelan pada software Autodesk Inventor, desain angular magnetic bevel gear dimasukkan ke dalam software simulasi yaitu, Ansoft Maxwell 3D. Simulasi dilakukan menggunakan penyelesaian magnetostatic dengan meshing berbentuk tetrahedral. Setelah hasil analisa magnetostatic menyatakan hasil yang konvergen, dilanjutkan dengan simulasi transient. Pada simulasi tipe transient, source magnet berputar dengan kecepatan sudut 100 rpm. Hasil simulasi dinyatakan berhasil apabila telah sesuai dengan parameter yang telah ditentukan. Dari hasil penelitian terlihat bahwa jumlah magnet memiliki pengaruh terhadap torsi yang dihasilkan magnetic gear. Jumlah magnet sebanyak 4 buah memiliki torsi terbesar yang dapat ditransmisikan. Celah udara sebesar 0,5 mm memiliki torsi terbesar yang dapat ditransmisikan. Konfigurasi jumlah magnet sebanyak 4 buah dan celah udara 0,5 mm mampu menghasilkan torsi sebesar 4,1705 Nm. Efisiensi terbaik terdapat pada jumlah magnet sebanyak 4 buah dan celah udara sebesar 2 mm. Rata-rata efisiensi jumlah magnet 4 buah sebesar 86,07% dan rata-rata efisiensi celah udara 0,5 mm sebesar 85,78%. Hal ini disebabkan oleh nilai flux density yang lebih besar, nilai flux density yang lebih stabil dan slip yang terjadi tidak sebesar variasi jumlah magnet dan celah udara lain. ============================================================ Magnetic gear is one of interesting topic to solve mechanical gear’s failure problem. Magnetic gear uses permanent magnets to replace gear’s teeth because there is no contact between primary and secondary gear. There are some factors that influence magnetic gear performance. This research is focus on number of magnet and air gap factors. Researchs that had been done didn’t compare magnetic gear to mechanical gear. Then, discussions about efficiency of magnetic gear are lack. So, this research will be done by designing a magnetic bevel gear with 120o shaft angle to know how those factors influence torque and efficiency. The analysis is done by two variables those are number of magnet and air gap. Variation used in number of magnet are 4, 8 and 16 pieces, then variation used in air gap are 0.5, 1 and 2 mm. The analysis consist of modelling in simulation and measuring parameter. After making models using Autodesk Inventor, the next step is inputting the models to Ansoft Maxwell 3D software. Simulation is done using magnetostatic solution using tetrahydral meshing. After magntostatic simulation finished that is indicated by convergency of meshing, the next step is simulating using transient solution. In this solution, the source magnet is moving at 100 rpm. The simulation is done when the parameter is measured. From this research, the number of magnet influence torque transmitted by magnetic gear. Using 4 pieces of magnets give the largest torque transmitted. Using 0.5 mm of air gap give the largest torque transmitted. Combination of 4 pieces magnets with 0.5 mm air gap can transmit 4.1705 Nm. The best efficiency can be achieved on 4 pieces of magnets and 2 mm air gap. The average efficiency of 4 pieces magnets is 86.07% and the average efficiency of 2 mm air gap is 85.78%. It is caused by higher flux density value, more stable flux density value and less slip happens than other combination of variations