Apa Itu Motor Dc Tanpa Sikat

 

A motor DC tanpa sikat (BLDC)merupakan produk khas mekatronika yang terdiri dari body motor dan driver. Disebut juga "motor tanpa komutator" karena tidak memiliki sikat dan tidak ada komutator (atau cincin kolektor).

 

Sejarah motor brushless dimulai pada abad kesembilan belas. Saat itu, penemu Amerika Nikola Tesla menemukan motor asinkron pada tahun 1887. Meski ada yang menyebut motor asinkron sebagai "salah satu pendahulu motor brushless", keterbatasan teknologi saat itu membuat perkembangan motor menjadi proses yang relatif lambat. . Baru pada pertengahan abad ke-19 terjadi terobosan dalam teknologi motor dengan penemuan dan penerapan transistor. Melalui penggunaan rangkaian pergantian transistor sebagai pengganti sikat dan komutator tradisional, motor DC pergantian elektronik secara resmi lahir. Motor tanpa sikat baru ini tidak hanya mengatasi cacat teknis motor asinkron, tetapi juga sangat meningkatkan efisiensi dan keandalan.

 

Saat ini, motor DC brushless banyak digunakan di bidang perkakas listrik, peralatan rumah tangga, dan otomasi industri karena keunggulan efisiensinya yang tinggi, perawatan yang rendah, dan umur yang panjang.

 

 

1. Mode pengaturan kecepatan

Motor tanpa sikat dapat menggantikan motor DC sikat tradisional untuk pengaturan kecepatan, dan bahkan menggantikan sistem pengaturan kecepatan motor inverter + inverter atau motor asinkron + peredam. Tidak memerlukan peralatan pengubah kecepatan tambahan dan secara langsung mewujudkan pengaturan kecepatan yang efisien.

 

2. Konstruksi sikat karbon dan cincin selip

Motor yang disikat menggunakan sikat karbon dan cincin selip untuk mewujudkan transmisi energi listrik, dan bagian-bagian ini akan aus seiring penggunaan, sehingga meningkatkan pekerjaan pemeliharaan. Motor tanpa sikat, sebaliknya, menghilangkan sikat karbon dan struktur cincin selip, menghilangkan keausan komponen-komponen ini dan meningkatkan masa pakai dan keandalan motor.

 

3. Operasi berkecepatan rendah dan berdaya tinggi

Motor tanpa sikat dapat mencapai keluaran daya tinggi pada kecepatan rendah dan dapat langsung menggerakkan beban besar tanpa peredam kecepatan, sehingga mengurangi kompleksitas dan ukuran peralatan mekanis.

 

4. Volume dan berat

Motor tanpa sikat berukuran kecil dan ringan, namun memiliki keluaran daya yang sangat tinggi, sehingga memberikan keunggulan pada perangkat portabel dan ringkas.

 

5. Karakteristik torsi

Motor brushless memiliki karakteristik torsi yang sangat baik, terutama pada kecepatan rendah dan menengah. Torsi start yang tinggi dan arus start yang rendah membuatnya cocok untuk skenario aplikasi yang memerlukan start dan stop yang sering.

 

6. Pengaturan kecepatan dan kapasitas beban berlebih

Motor tanpa sikat memiliki fungsi pengaturan kecepatan stepless, pengaturan kecepatan yang luas, dan memiliki kapasitas beban berlebih yang kuat, beradaptasi dengan berbagai kondisi kerja yang kompleks.

 

7. Karakteristik start dan pengereman

Motor tanpa sikat dengan karakteristik soft-start dan soft-stop yang baik dapat menghilangkan kebutuhan akan perangkat pengereman mekanis atau elektromagnetik tradisional, sehingga semakin menyederhanakan kompleksitas sistem.

 

8. Efisiensi dan konservasi energi

Motor tanpa sikat sangat efisien karena tidak ada sikat karbon atau kehilangan eksitasi. Pada saat yang sama, karena motor tanpa sikat menghilangkan kebutuhan akan pengurangan kecepatan multi-tahap, penghematan daya gabungan dapat mencapai 20% hingga 60% atau bahkan lebih tinggi.

 

9. Keandalan dan stabilitas

Motor tanpa sikat stabil, mudah diperbaiki dan dirawat, mudah beradaptasi, dan bekerja dengan baik di berbagai lingkungan yang keras, seperti saat bergelombang dan bergetar.

 

10. Kebisingan dan seumur hidup

Motor tanpa sikat bekerja lebih senyap dan halus, dengan lebih sedikit getaran dan kebisingan, serta memiliki masa pakai lebih lama dibandingkan motor sikat karena tidak ada sikat karbon yang aus.

 

11. Percikan dan Ledakan

Motor yang disikat dapat menghasilkan percikan api karena kontak dengan sikat karbon, sedangkan motor tanpa sikat tidak mengalami masalah ini dan sangat cocok untuk lokasi yang memerlukan perlindungan terhadap ledakan. Selain itu, motor tanpa sikat dapat dipilih dengan medan magnet trapesium atau sinusoidal sesuai kebutuhan untuk lebih mengoptimalkan kinerja.

 

 

Setelah memahami konsep dasar dan kelebihan motor DC brushless, kita juga harus memahami cara kerjanya. Tidak seperti motor sikat tradisional, motor ini menggunakan sistem kontrol elektronik untuk mengatur arus dan pergantian untuk menggerakkan rotor. Berikut ini pengenalan cara kerja motor DC brushless beserta komponen utamanya.

 

1. Sistem pergantian elektronik

Fitur utama dari motor DC brushless adalah tidak adanya sikat dan komutator mekanis yang ditemukan pada motor konvensional. Sebaliknya, ada sistem pergantian elektronik, yang dikendalikan oleh rakitan PCB. Sistem mengubah arah arus sesuai dengan posisi rotor, sehingga memungkinkan putaran rotor secara terus menerus. Posisi rotor biasanya dipantau melalui sensor Hall atau detektor posisi lainnya, dan pengontrol elektronik secara terus menerus menyesuaikan arus belitan sesuai dengan sinyal sensor.

 

2. Interaksi stator-rotor

Stator motor DC brushless bersifat tetap dan terdiri dari inti stator dan belitan yang melingkarinya. Ketika arus melewati belitan, medan magnet berputar dihasilkan. Medan magnet yang dihasilkan oleh stator ini berinteraksi dengan magnet (magnet permanen) pada rotor untuk menggerakkan rotor.

 

stator:Gulungan stator menghasilkan medan elektromagnetik yang berputar mengikuti arus, yang digerakkan oleh pengontrol pergantian elektronik.

 

Rotor:Rotor terdiri dari magnet dan inti rotor. Ketika medan elektromagnetik stator berubah, magnet permanen pada rotor terkena gaya tarik menarik dan tolak menolak dan mulai berputar.

 

3. Langkah-langkah penting dalam pengoperasian

Mulai:Ketika arus melewati belitan stator, medan magnet yang dihasilkan oleh belitan stator berinteraksi dengan magnet permanen pada rotor, menghasilkan torsi yang memulai putaran rotor. Motor tanpa sikat mempunyai torsi awal yang tinggi dan arus awal yang relatif rendah.

 

Operasi tanpa beban:Dengan tidak adanya beban eksternal, motor beroperasi pada efisiensi tinggi dan pengontrol elektronik menyesuaikan arus pada belitan sesuai dengan umpan balik sensor untuk menjaga rotor tetap berputar.

 

Berjalan di bawah beban:Ketika motor dihubungkan dengan suatu beban, maka rotor akan menghasilkan torsi yang lebih besar untuk mengatasi beban tersebut. Komutator elektronik secara otomatis menyesuaikan arus sesuai dengan perubahan beban, memastikan motor berjalan lancar pada beban yang berbeda.

 

4. Karakteristik torsi dan pengaturan kecepatan

Motor DC brushless memberikan karakteristik torsi yang sangat baik, terutama pada kecepatan rendah dan menengah. Karena fungsi pengaturan kecepatan stepless dan rentang kecepatan yang lebar, motor mampu mempertahankan keluaran torsi yang stabil pada kecepatan yang berbeda. Fitur ini membuat motor BLDC cocok untuk berbagai aplikasi yang memerlukan kontrol presisi tinggi, seperti otomasi industri dan perkakas listrik.

 

5. Keuntungan dari kontrol elektronik

Umur dan efisiensi motor BLDC meningkat pesat karena sistem pergantian elektronik yang menggantikan sikat karbon dan komutator pada motor konvensional. Tidak ada sikat yang aus pada motor, sehingga mengurangi kebutuhan perawatan, serta mengurangi kebisingan dan interferensi elektromagnetik. Selain itu, pengontrol elektronik memungkinkan start yang lembut dan penghentian yang lembut, menghasilkan pengoperasian motor yang lebih lancar dan dampak yang lebih kecil pada struktur mekanis.

 

 

Dalam proses pembuatan motor DC brushless, perakitan komponen-komponen utama merupakan dasar untuk memastikan pengoperasian motor yang efisien. Berikut ini adalah struktur khas dan proses pembuatan salah satu motor DC brushless rotor internal (VSD) kami.

 

Pengenalan komponen utama

1. penutup ujung depan 2. rumahan 3. belitan 4. inti stator

5. magnet permanen 6. inti rotor 7. kumparan kumparan belakang dan kumparan kumparan depan 8. rakitan PCB

9. bantalan depan dan bantalan belakang 10. penutup ujung belakang 11. poros 12. penjarak dan cincin penahan

 

proses manufaktur

Rakitan rakitan stator

Pertama, inti stator dipasang pada rumahan, dilanjutkan dengan melilitkan belitan pada inti stator dan menggunakan kumparan belitan depan dan belakang untuk memasang belitan untuk memastikan bahwa kumparan sejajar dengan rapi dan tidak terpengaruh oleh getaran atau gesekan eksternal. Setelah penggulungan selesai, rakitan PCB dihubungkan untuk memberikan dukungan pengaturan arus dan pengendalian motor.

 

Rakitan rakitan rotor

Magnet permanen dipasang pada inti rotor untuk memastikan kesesuaiannya. Inti rotor dipasang pada poros untuk memastikan celah yang tepat antara magnet permanen dan belitan stator untuk memastikan aksi medan magnet yang efektif.

 

Perakitan bantalan dan penyangga lainnya

Pasang bantalan depan dan belakang pada tutup ujung depan dan tutup ujung belakang untuk menunjang kelancaran putaran poros motor. Selain itu, pasang spacer dan snap ring pada tempatnya untuk memastikan bantalan dan bagian lainnya aman dan tidak kendor.

 

Perakitan mesin lengkap

Rakit casing, stator, rotor, poros, serta penutup ujung depan dan belakang secara berurutan. Pastikan setiap bagian terpasang erat, terutama celah antara stator dan rotor harus disesuaikan secara tepat untuk memastikan pengoperasian motor yang efisien.

 

Pengujian dan Debug

Setelah motor dirakit, motor diuji pengoperasiannya, meliputi uji tanpa beban, uji beban, dan uji karakteristik torsi, untuk memastikan bahwa motor memenuhi persyaratan desain dan beroperasi dengan lancar tanpa kelainan apa pun.

 

 

Untuk memastikan pengoperasian yang benar dan kinerja yang stabil dari motor DC brushless yang dibuat dengan baik, status motor perlu diperiksa secara berkala. Berikut cara umum pengecekan motor DC brushless :

 

1. Pengujian tanpa beban

Uji tanpa beban adalah untuk memeriksa pengoperasian motor DC brushless ketika tidak ada beban eksternal yang dihubungkan untuk memastikan bahwa motor akan hidup dan berjalan dengan baik. Langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:

 

Langkah Tes:

Hubungkan motor ke catu daya penggerak, jangan sampai ada beban eksternal.

 

Tingkatkan tegangan masukan secara bertahap dan amati apakah motor dapat hidup dengan lancar.

 

Memantau kecepatan motor dan arus pengoperasian untuk memastikan bahwa kecepatan dan arus motor berada dalam kisaran normal untuk tegangan pengenal.

 

Pos pemeriksaan:

Apakah motor berjalan lancar pada seluruh rentang tegangan.

 

Apakah ada suara bising yang tidak normal atau panas berlebih saat pengaktifan.

 

Apakah arus tanpa beban memenuhi persyaratan teknis, jika arus tanpa beban terlalu besar, hal ini dapat mengindikasikan adanya gangguan pada belitan atau rangkaian.

 

2. Pengujian beban

Uji beban adalah untuk memeriksa kinerja motor di bawah beban untuk memastikan dapat memenuhi persyaratan desain. Operasi spesifiknya adalah sebagai berikut:

 

Langkah Tes:

Hubungkan motor ke beban eksternal seperti penggerak, peralatan, atau alat uji.

 

Jalankan motor pada kondisi beban yang berbeda dan catat kecepatan, torsi, dan arus motor.

 

Tingkatkan beban secara bertahap dan amati respons dan stabilitas motor pada beban yang berbeda.

 

Pos pemeriksaan:

Apakah motor mampu beroperasi dengan lancar secara terus menerus pada beban tetapan.

 

Apakah arus dan torsi motor berubah sesuai yang diharapkan ketika beban dinaikkan.

 

Periksa apakah ada getaran yang tidak normal, panas berlebih, atau kebisingan, dan pastikan motor tidak mengalami penurunan kualitas saat diberi beban.

 

3. Uji karakteristik torsi

Uji Karakterisasi Torsi adalah untuk mengevaluasi keluaran torsi motor DC brushless pada kecepatan yang berbeda untuk memastikan bahwa motor mampu memberikan daya yang cukup selama penyalaan dan pengoperasian.

 

Langkah Tes:

Gunakan peralatan pengukuran torsi untuk memantau keluaran torsi motor pada kecepatan dan beban yang berbeda.

 

Uji torsi awal motor untuk memastikan torsi yang cukup dengan arus awal yang rendah.

 

Uji karakteristik torsi motor pada pengoperasian kecepatan rendah dan menengah untuk memeriksa apakah persyaratan desain terpenuhi.

 

Pos pemeriksaan:

Apakah terdapat torsi awal yang cukup selama penyalaan untuk memastikan peralatan dapat dihidupkan dengan lancar.

 

Apakah torsi tetap stabil pada kecepatan rendah dan menengah, dan apakah sesuai dengan kondisi pengoperasian motor dalam jangka waktu lama.

 

Terjadi atau tidaknya keluaran torsi selama pengujian mungkin terkait dengan kegagalan belitan atau rangkaian kontrol.

 

Melalui tiga pengujian di atas, pada dasarnya Anda dapat memperoleh pemahaman komprehensif tentang kinerja motor DC brushless untuk memastikan motor tersebut dapat bekerja secara stabil dan andal dalam kondisi pengoperasian yang berbeda. Inspeksi rutin membantu menentukan waktu penemuan potensi masalah dan memperpanjang masa pakai motor.