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.