Pengertian Motor Brushless
Motor Brushless (BLDC) adalah jenis motor listrik synchronous. Pada umumnya
motor BLDC ini bekerja dengan gaya tarik menarik antara dua magnet dengan kutub
yang sama. Secara konstruksi jenis motor ini terdiri dari rotor yang berupa
magnet permanen sehingga kutubnya tetap sedangkan stator berupa lilitan kawat
email sehingga kutub magnet tersebut dapat berubah tergantung polaritas arus
belitan stator yang diberikan. Motor jenis tersebut memiliki konstruksi berupa
duabelas belitan stator dan delapan kutub magnet permanen pada rotornya.
Konstruksi Motor Brushless
Berbeda dengan konstruksi motor DC Konvensional dan motor brushless adalah
penggantian komutator mekanis dengan rangkaian elektronis. Sehingga, motor BLDC
adalah jenis motor sinkron dalam artian bahwa medan magnet yang dihasilkan oleh
stator serta rotor berputar pada frekuensi yang sama. Sama seperti motor DC
pada umumnya, motor brushless terdiri dari dua bagian utama, yaitu stator dan
rotor. Magnet permanen dipasang pada rotor, serta stator terdiri dari lilitan
untuk kutub tertentu.
Rangkaian kontrol elektronik terhubung pada lilitan stator, tetapi terdapat
juga jenis brushless yang sudah ditanamkan sirkuit kontrol internal. Rangkaian
kontrol brushless tersebut yang dimaksud adalah ESC (Electronics speed
controller). ESC menyediakan frekuensi tiga frasa pada lilitan stator dengan
daya yang besar, sehingga menghasilkan daya untuk kutub stator pada titik waktu
tertentu.
Stator
Stator pada brushless mirip dengan motor induksi. Bagian tersebut terdiri dari
lapisan luminasi logam yang dipotong secara aksial untuk dililitkan pada
kumparan tembaga. Pada umumnya, stator terdiri dari tiga lilitan dengan
konfigurasi star maupun Y (tanpa titik netral).
Rotor
Pada bagian ini terdiri dari sebuah magnet permanen yang sangat kuat, biasanya
adalah magnet Neodinium (Nd), Samarium Cobalt (SmCo) serta panduan antara
Neodinium Ferrite dan Boron (NdFeB). Magnet permanen pada stator berjumlah
genap (biasanya 8 magnet) serta dipasang dengan kutub utara (N) dan Selatan (S)
dipasang secara bergantian.
Prinsip Kerja Motor Brushless
Prinsip kerja [ada motor BLDC sebenarnya sama dengan motor listrik DC
konvensional. Perbedaannya hanya terletak pada penggunaan brush (sikat). Pada
motor DC konvensional, sikap serta komutator mekanik digunakan elektronik dalam
proses komutasi nya, yaitu berupa sensor Hall dan kontroler. Secara garis
besar, proses kerja pada motor BLDC dapat dijelaskan di bawah ini.
Pertama, hall sensor H1 dan H2 bernilai 1 karena mengalami sebuah perubahan
pada medan magnet. Sehingga kontroler mengalirkan arus pada lilitan B dan C.
Lilitan B menjadi kutub utara serta lilitan C menjadi kutub selatan. Kutub
utara oleh lilitan B akan memberikan tolakan pada kutub utara pada magnet
rotor, sedangkan kutub selatan lilitan C akan menarik ke kutub utara pada
magnet rotor.
Kedua, hanya sensor H1 yang bernilai “High”, sehingga kontroler akan
menginstruksikan agar lilitan A dan B harus dialiri arus. Lilitan A
menghasilkan kutub selatan serta lilitan B tetap menghasilkan kutub utara.
Kutub selatan lilitan A akan menolak kutub selatan pada magnet rotor. Sedangkan
kutub utara lilitan B akan menolak kutub utara dari magnet rotor.
Ketiga, sensor H1 dan H2 yang memiliki nilai 1, sehingga kontroler akan
menginstruksikan agar lilitan A dan C dialiri arus. Lilitan A akan tetap
menghasilkan kutub selatan dan lilitan C akan menghasilkan kutub utara. Kutub
selatan lilitan A akan menolak kutub selatan serta menarik kutub utara pada
magnet rotor. Sedangkan kutub utara lilitan C akan menarik kutub selatan dari
magnet rotor.
Keempat, hanya sensor H2 yang memiliki nilai 1. Sehingga kontroler akan
menginstruksikan agar lilitan B dan C dialiri arus. Dan Lilitan B akan
menghasilkan kutub selatan serta lilitan C akan tetap menghasilkan kutub utara.
Kutub selatan lilitan B akan menolak kutub selatan pada magnet rotor. Sedangkan
kutub utara lilitan C akan menarik kutub selatan dari magnet rotor.
Kelima, sensor H2 dan H3 yang memiliki nilai 1. Sehingga kontroler akan
menginstruksikan agar lilitan A dan B dialiri arus. Lilitan A akan menghasilkan
kutub utara dan lilitan B tetap akan menghasilkan kutub selatan. Kutub utara
lilitan A akan menolak kutub utara serta menarik kutub selatan pada magnet
rotor. Sedangkan kutub selatan pada lilitan B akan menolak kutub selatan dari
magnet rotor.
Terakhir, hanya sensor H3 yang memiliki nilai 1. Sehingga kontroler akan
menginstruksikan agar lilitan A dan C dialiri arus. Lilitan A akan tetap
menghasilkan kutub utara dan lilitan C akan menghasilkan kutub selatan. Kutub
utara lilitas A akan menarik kutub selatan serta menolak kutub utara pada
magnet rotor. Sedangkan kutub selatan lilitan C akan menarik kutub utara dari
magnet rotor.
Keenam proses di atas akan mengalami pengulangan sampai membentuk sebuah
siklus, Hal tersebut yang akan menyebabkan motor terus berputar secara kontinyu
selama sumber arus DC masih ada.
Kontrol Kecepatan Motor Brushless
Kontrol kecepatan motor BLDC sangatlah penting untuk membuat motor bekerja pada
tingkat yang diinginkan. Tegangan input dc dapat mengontrol dengan dikendalikan
oleh kecepatan motor dc brushless. Semakin tinggi tegangan maka akan semakin
banyak kecepatannya. Ketika motor bekerja dalam mode normal maupun berjalan di
bawah kecepatan pengenal, tegangan input armature diubah melalui model PMW.
Ketika sebuah motor dioperasikan di atas kecepatan pengenal, fluks melemah
dengan memajukan arus keluar.
Sebuah kontrol kecepatan dapat berupa loop tertutup maupun kontrol kecepatan
loop terbuka. Open Loop Speed Control ini hanyalah mengendalikan tegangan dc
yang diterapkan ke terminal motor dengan memotong tegangan dc. Tetapi ini akan
menghasilkan beberapa bentuk pembatasan saat ini.
Kontrol kecepatan Loop tertutup ini akan melibatkan pengontrolan tegangan
suplai input melalui umpan balik kecepatan dari motor. Dengan demikian tegangan
suplai akan dikontrol tergantung dengan sinyal kesalahan. Kecepatan loop
tertutup terdapat dari beberapa komponen dasar. Sirkuit PWM untuk menghasilkan
pulsa PWM yang dibutuhkan. Ini dapat berupa mikrokontroler atau pengatur waktu
IC.
Kelebihan Motor Brushless
Sama dengan motor listrik pada umumnya, motor BLDC juga memiliki sebuah
kelebihan serta kekurangan yang dijabarkan seperti di bawah ini :
Efisien Tinggi
Dengan efisien yang tinggi tidak ada kehilangan tegangan oleh cincin komulator
dan brushless.
Hemat Biaya Perawatan
Dengan hal tersebut brushless seperti pada motor konvensional tidak digunakan
lagi.
Perbandingan Torsi-Ukuran Lebih Besar
Hal tersebut disebabkan medan tarik yang dihasilkan oleh stator sepenuhnya
diterima oleh rotor
karena rotor terbuat dari sebuah medan magnet permanen.
Polusi Suara yang Lebih Rendah
Dikarenakan gesekan yang dihasilkan brushless pada motor konvensional dapat
dieliminasi.
Perbandingan yang Lebih Mudah
Kabel pada motor BLDC akan menempel pada casing. Sehingga akan memudahkan
sistem pendinginan. Hal tersebut merupakan salah satu alasan pemilihan motor
BLCD untuk masa operasi yang panjang seperti motor listrik.
Tidak Terjadi Bunga Api
Hubungan antara brush dan komutator yang longgar akan menyebabkan terjadinya
sebuah percikan api, hal tersebut berbahaya jika sebuah motor digunakan pada
industri yang sensitif terhadap percikan api, namun dengan menggunakan BLDC
motor, dan dengan tidak adanya komutator dan brush menyebabkan tidak adanya
percikan api yang ditimbulkan oleh motor.
Kekurangan Motor Brushless
Sedangkan kekurangan dari motor brushless adalah sebagai berikut :
Biaya pembuatan yang mahal
Karena motor BLDC memiliki banyak komponen yang mahal.
Sistem pengendalian yang rumit dan mahal
Dalam hal ini dikarenakan pada penggunaan komutator elektronik yang
menggantikan komutator mekanik. Selain itu, pengontrol kecepatan motor BLDC
jauh lebih rumit dari pada motor pada DC konvensional, sehingga juga ikut dalam
menaikan harga.
Kontroler yang mahal
Seringkali, kontroler motor BLDC justru lebih mahal daripada motor itu sendiri.
Contoh Aplikasi Motor Brushless
-HB
-DC Cooling Fan seperti pada komputer
-CD atau DVD player
-Hardisk Drive
-Mobil, pesawat, helikopter, maupun kapal RC (Radio Controlled)
-Pesawat tanpa awak (UAV)
-Kapal selam tanpa awak (ROV)
-Printer
-Mobil Listrik atau Hybrid
Motor yang digunakan pada industri, aplikasi motor BLDC semakin meningkat.
Karena daya motor BLDC lebih kecil jika dibandingkan dengan motor AC. Dengan
tidak adanya kapasitor serta motor DC secara keseluruhan lebih efisien. Daya
yang lebih kecil, maka putarannya yang tinggi, serta torsi yang besar,
tersedianya berbagai macam ukuran, akan menjadikan produsen lebih memilih motor
BLDC dibandingkan dengan motor DC biasa.