Penerapan Motor Brushless DC (BLDC Motor) Pada Hardisk atau Penggerak Disket

Penerapan Motor Brushless DC (BLDC Motor) Pada Hardisk atau Penggerak Disket

BLDC motor digunakan pada motor penggerak hardisk yang membutuhkan kecepatan serta ketahanan yang tinggi. Salah satu jenis motor listrik yang paling banyak digunakan akhir-akhir ini adalah Bushless DC (BLDC) Motor dimana motor DC ini tidak menggunakan Brush (sikat) untuk proses komutasi. BLDC motor banyak digunakan pada teknologi otomasi mutakhir, seperti: otomasi industri manufaktur maupun otomasi non-manufaktur (Robot, UAV, ROV, aeromodeling, hingga RC cars). Konstruksi yang sangat simpel menjadi pertimbangan pemakaian BLDC motor pada pengembangan bidang otomasi tersebut. Selain itu, mobil listrik maupun mobil hybrid yang menjadi trend akhir-akhir ini, juga menggunakan BLDC motor sebagai tenaga penggerak karena mempunyai efisiensi yang sangat besar hingga mencapai 95%.

BLDC motor sangat cocok untuk diaplikasikan pada produk yang menuntut reliabilitas dan efisiensi yang tinggi. Secara umum, dapat dikatakan bahwa BLDC motor dapat menghasilkan torsi yang besar dan mempunyai range RPM yang tinggi. BLDC motor merupakan salah satu jenis motor sinkron dimana medan magnet yang dihasilkan oleh stator dan medan magnet yang dihasilkan oleh rotor berputar pada frekuensi yang sama.

Secara umum motor BLDC terdiri dari dua bagian, yakni, rotor, bagian yang bergerak, yang terbuat dari permanen magnet dan stator, bagian yang tidak bergerak, yang terbuat dari kumparan 3 fasa. Walaupun merupakan motor listrik synchronous  AC  3  fasa,  motor  ini  tetap  disebut  dengan  BLDC  karena  pada implementasinya BLDC menggunakan sumber DC sebagai sumber energi utama yang kemudian diubah menjadi tegangan AC dengan menggunakan inverter 3 fasa.  Tujuan  dari  pemberian  tegangan  AC  3  fasa  pada  stator  BLDC  adalah menciptakan medan magnet putar stator untuk menarik magnet rotor.

Oleh karena tidak adanya brush pada motor BLDC, untuk menentukan timing komutasi yang tepat pada motor ini sehingga didapatkan torsi dan kecepatan yang konstan, diperlukan 3 buah sensor Hall dan atau encoder. Pada sensor Hall, timing komutasi ditentukan dengan cara mendeteksi medan magnet rotor dengan menggunakan 3 buah sensor hall untuk mendapatkan 6 kombinasi timing yang berbeda, sedangkan pada encoder, timing komutasi ditentukan dengan cara menghitung jumlah pola yang ada pada encoder.

Cara  kerja Motor Brushless DC :

Motor BLDC ini dapat bekerja ketika stator yang terbuat dari kumparan diberikan arus 3 phasa. Akibat arus yang melewati kumparan pada stator timbul medan magnet (B):

Di mana N merupakan jumlah lilitan, i merupakan arus, l merupakan panjang lilitan dan merupakan permeabilitas bahan. Karena arus yang diberikan berupa arus AC 3 phasa sinusoidal, nilai medan magnet dan polarisasi setiap kumparan akan berubah – ubah setiap saat. Akibat yang ditimbulkan dari adanya perubahan polarisasi dan besar medan magnet tiap kumparan

adalah terciptanya medan putar magnet dengan kecepatan   :

Di mana f merupakan frekuensi arus input dan p merupakan jumlah pole rotor.

Berdasarkan gambar 2.3, medan putar magnet stator timbul akibat adanya perubahan polaritas pada stator U, V, dan W. Perubahan polaritas ini terjadi akibat adanya arus yang mengalir pada stator berupa arus AC yang memiliki polaritas yang berubah - ubah.

Berdasarkam gambar 2.4, ketika stator U diberikan tegangan negatif maka akan timbul medan magnet dengan polaritas negatif sedangkan V dan W yang diberikan tegangan positif akan memiliki polaritas positif. Akibat adanya perbedaan polaritas antara medan magnet kumparan stator dan magnet rotor, sisi positif magnet rotor akan berputar mendekati medan magnet stator U, sedangkan sisi negatifnya akan berputar mengikuti medan magnet stator V dan W. Akibat tegangan yang digunakan berupa tegangan AC sinusoidal, medan magnet stator U, V, dan W akan berubah – ubah polaritas dan besarnya mengikuti perubahan tegangan sinusoidal AC. Ketika U dan V memiliki medan magnet negatif akibat mendapatkan tegangan negatif  dan W memiliki medan  magnet positif akibat tegangan positif, magnet permanen rotor akan berputar menuju ke polaritas yang bersesuaian yakni bagian negatif akan berputar menuju medan magnet stator W dan sebaliknya bagian positif akan berputar menuju medan magnet stator U dan V. Selanjutnya ketika V memiliki medan magnet negatif dan U serta W memiliki medan magnet positif, bagian positif magnet permanen akan berputar menuju V dan  bagian  negatif  akan  menuju  U  dari  kumparan  W.  Karena  tegangan  AC sinusoidal yang digunakan berlangsung secara kontinu, proses perubahan polaritas tegangan pada stator ini akan terjadi secara terus menerus sehingga menciptakan medan putar magnet stator dan magnet permanen rotor akan berputar mengikuti medan putar magent stator ini. Hal inilah yang menyebabkan rotor pada BLDC dapat berputar.

Sumber :

1. Motor Brushless DC

2. Motor BLDC