Prinsip Kerja Motor Brushless DC (BLDC Motor)

KONSTRUKSI

Desain konstruksi BLDC motor sebenarnya hampir sama seperti motor listrik konvensional. Berikut konstruksi umum dari BLDC motor.

Stator

Stator adalah bagian motor yang diam/statis dimana fungsinya sebagai medan putar motor untuk memberikan gaya elektromagnetik pada rotor sehingga motor dapat berputar. Stator pada BLDC motor hampir sama dengan stator motor listrik konvensional, hanya berbeda pada lilitannya. Stator terbuat dari tumpukan baja yang dilaminasi dan berfungsi sebagai tempat lilitan kawat. Lilitan kawat pada BLDC motor biasanya dihubungkan dengan konfigurasi bintang atau Y.

Gambar 2: Contoh Stator (www.mathworks.com)

Gambar 2: Contoh Stator (www.mathworks.com)

Rotor

Rotor adalah bagian motor yang berputar karena adanya gaya elektromagnetik dari stator. Rotor pada motor BLDC berbeda dengan rotor pada motor DC konvensional yang hanya tersusun dari satu buah elektromagnet yang berada di antara brushes (sikat). Rotor terdiri dari beberapa magnet permanen yang saling direkatkan dengan epoxy, serta jumlahnya dapat di-variasikan sesuai dengan desain. Jumlah kutub magnet berbanding lurus dengan torsi motor, namun berbanding terbalik dengan RPM. Semakin banyak jumlah kutub magnet pada rotor, semakin tinggi pula torsi yang akan dihasilkan, namun konsekuensinya RPM motor akan turun.

Gambar 3: Contoh Desain Rotor BLDC Motor (www.zeva.com.au)

Gambar 3: Contoh Desain Rotor BLDC Motor (www.zeva.com.au)

Selain itu, torsi juga dipengaruhi oleh besar kecilnya dari “densitas fluks magnet”. Semakin besar densitas fluks magnet, semakin besar pula torsinya. Oleh karena itu, diperlukan material yang mempunyai sifat magnetis yang bagus untuk membuat magnet permanen dapat menghasilkan fluks magnet dengan kerapatan yang tinggi. Sebelumnya, logam ferrit dipilih karena mempunyai sifat magnetis yang cukup bagus dan juga harganya murah. Namun seiring kemajuan teknologi material, didapatkan material yang memiliki sifat magnetis yang sangat bagus seperti “Neodymium (Nd)”. Logam ferrit mulai ditinggalkan karena mempunyai densitas fluks yang lebih rendah daripada Neodymium, sehingga untuk mendapatkan perbandingan “Size to Weight” yang besar, para engineer motor listrik menggunakan logam seperti Neodymium, sehingga bobot motor dapat berkurang secara drastis.

Gambar 4: Contoh Magnet Neodymium untuk Rotor (www.magnet-sdm.com)

Gambar 4: Contoh Magnet Neodymium untuk Rotor (www.magnet-sdm.com)

Sensor Hall

Berbeda dengan motor listrik DC konvensional, sistem komutasi dari motor BLDC harus diatur secara elektronik karena lilitan kawat pada stator harus dinyalakan-dimatikan (on-off) atau di-energize secara berurutan dan teratur. Oleh karena itu, dibutuhkan sensor yang dapat memberikan informasi secara presisi kepada kontroler untuk mengatur lilitan mana yang harus dialiri listrik.

Gambar 5: Skema Sensing pada Motor BLDC (www.learnengineering.org)

Gambar 5: Skema Sensing pada Motor BLDC (www.learnengineering.org)

Motor BLDC menggunakan tiga sensor Hall yang dipasang dengan jarak 120o pada stator untuk mendeteksi bagian rotor yang mana akan terimbas oleh fluks magnet. Sensor Hall adalah suatu transduser yang menghasilkan tegangan bervariasi ketika terjadi perbedaan medan magnet. Ketika rotor berputar, perubahan besar medan magnet antara magnet permanen dan gaya elektromagnetik dari lilitan kawat akan dideteksi oleh sensor Hall sebagai input kontroler. Sehingga proses komutasi dapat berjalan secara simultan dan kontinyu.

Rangkaian Kontroler dan Driver

Kontroler pada motor BLDC ibarat otak pada manusia. Tugas kontroler antara lain mengatur proses komutasi. Setelah mendapat input dari sensor, kontroler dapat menentukan lilitan mana yang harus dialiri listrik agar motor dapat berputar. Selain itu, kontroler juga berfungsi sebagai pengatur tegangan input pada motor, sehingga kecepatan putar motor dapat berubah-ubah sesuai keinginan pengguna. Sedangkan driver merupakan rangkaian yang berada dalam kendali kontroler yang berfungsi sebagai pembantu kontroler dalam proses komutasi.

Gambar 6: Contoh Rangkaian Kontroler

Gambar 6: Contoh Rangkaian Kontroler

COMMENTS

Loading Facebook Comments ...