Gbr.1A. Brushless dc motor = Permanent magnet ac motor + Electronic commutator

Gbr 1B. Gambar Sistem Drive Motor DC Brushless menggunakan sistem jembatan tiga phase, microprocessor,dan posisi kontrol.

•Prinsip Kerja brushless DC motor

Prinsip kerja brushless DC motor adalah sebagai pengendali EMF memanfaatkan umpan balik melalui tahap utama sambungan dari pada sensor efek Hall yang dapat untuk menentukan posisi dan kecepatan. Dan intinya koil dari motor ini dihubungkan dengan stator, dan komutatornya dikontrol oleh elektronik. Saat motor ini diberi tegangan, stator akan menerima tegangan, sehingga permanen magnet pada rotor akan membentuk gaya gerak listrik, dan rotor yang dikendalikan oleh elektronik dan sensor efek hall akan bekerja sehingga motor pun akan berputar.

Gbr 2 Gambar Motor DC Brushless Tiga Fasa Kutub Tunggal

Dengan memperhatikan motor DC Brushless Tiga Fasa-Kutub Tunggal kita dapat dengan mudah memahami prinsip kerja dari motor DC Brushless. Pada gambar 4 dibawah ini menunjukkan bahwa menggunakan sensor optic (phototransistor) sebagai penentu posisi.Tiga buah phototransistor PT1, PT2, PT3 yang diletakkan pada ujung plat yang membentuk lingkaran dengan interval 120° secara bergantian akan terkena cahaya sesuai dengan urutan melalui shutter motor yang berputar dan dihubungkan dengan shaft motor.

Pada gambar tersebut, kutub selatan berhadapan dengan kutub menonjol P2 dari stator, phototransistor PT1 mendeteksi cahaya dan menyebabkan transistor Tr1 on. Dalam kondisi ini kutub selatan yang terbentuk pada kutub menonjol stator P1 karena arus listrik yang mengalir melalui W1 akan menarikkutub utara rotor sehingga bergerak melawan arah jarum jam.Ketika kutub utara pada posisi berhadapan dengan kutub menonjol stator P1, maka shutter ikut berputar dengan rotor akan menutupi PT1 hingga tertutup oleh cahaya, dan PT2 terbuka terhadap cahaya, maka arus akan mengalir melalui transistor Tr2. Ketika arus mengalir melalui lilitan W2, dan menciptakan kutub selatan pada kutub menonjol stator P2. Pada saat ini shutter akan menutupi PT2 dan phototransistir PT3 akan terkena cahaya.

Kondisi ini menyebabkan arus berpindah dari W2 ke W3. Kemudian kutub menonjol P2 kehilangan energi sementara itu kutub menonjol P3 diberi energy dan menciptakan kutub selatan. Begitu seterusnya kutub rotor akan berjalan dari P2 ke P3 tanpa berhenti. Dengan mengulang proses switching sesuai urutan seperti terlihat pada gambar 5 maka rotor permanent magnet akan berputar terus menerus.

Gbr 3. Switching dan Rotasi Medan Magnet Stator

Pada gambar 3 hubungan antara phototransistor (PT1,PT2, dan PT3) dan transistor disusun sebagai berikut :

PT1-Tr1 : Untuk mengendalikan arus yang melalui W1PT2-Tr2 : Untuk mengendalikan arus yang melalui W2PT3-Tr3 : Untuk mengendalikan arus yang melalui W3Hubungan ini menyebabkan motor berputar

berlawanan arah jarum jam.Jika hubungan diubah menjadi :PT1-Tr3PT2-Tr1PT3-Tr2Maka arah putaran akan berlawanan dengan arah

sebelumnya (searah jarum jam).

TABEL Iurutan switching untuk arah putaran searah dan berlawanan arah jarum

jam

Perubahan antara hubungan yang satu dengan hubungan yang lainnya dapat dilakukan dengan menggunakan rangkaian gerbang logic.

Metode pembalikkan arah putaran pada Motor DC Brushless tidak semudah dengan menggunakan motor DC konvensional karena pada motor DC Brushless menggunakan komponen semi konduktor seperti transistor. Umumnya, komponen semikonduktor merupakan switch unidirectional. Karena itu beberapa rangkaian diperlukan untuk motor yang akan dioperasikan denngan putaran berlawanan.

•Bagian – bagian brushless DC motor1. StatorSebuah fase tiga dasar stator Brushless DC Motor memiliki tiga

gulungan. Dalam banyak motor jumlah kumparan adalah direplikasi untuk memiliki riak torsi yang lebih kecil. Gambar 4 menunjukkan skema listrik dari stator. Ini terdiri dari tiga kumparan masing-masing termasuk tiga unsur dalam seri, induktansi, resistansi dan satu gaya gerak listrik kembali.

Gbr.4.Konfigurasi Listrik stator (Tiga tahap, tiga kumparan)

2. RotorRotor pada Brushless DC motor terdiri dari banyak jumlah magnet

permanen. Jumlah kutub magnet di rotor juga mempengaruhi ukuran langkah dan riak torsi dari motor. Kutub lebih memberikan langkah-langkah kecil dan riak torsi kurang. Magnet permanen pergi dari 1 sampai 5 pasang kutub. Dalam kasus tertentu bisa naik ke 8 pasang kutub.

Gbr.5.Tiga fase, tiga kumparan stator dan rotor pada Brushless DC Motor

Kumparan stasioner sedangkan magnet berputar. Rotor dari motor BLDC lebih ringan dari pada rotor dari motor DC konvensional yang universal di mana kumparan ditempatkan pada rotor.

3. Hall SensorUntuk estimasi posisi rotor, motor ini dilengkapi dengan

tiga sensor hall. ruang ini sensor ditempatkan setiap 120 °L. Dengan sensor ini, 6 commutations berbeda yang mungkin. Pergantian fase tergantung pada nilai-nilai sensor hall. Power supply dengan perubahan kumparan ketika ruang sensor nilai-nilai perubahan. Dengan benar disinkronkan commutations, torsi tetap hampir konstan dan tinggi.

Gbr.6. Sensor hall sinyal untuk rotasi CW

4. Phase CommutationsUntuk menyederhanakan penjelasan tentang bagaimana

untuk mengoperasikan tiga fase Brushless DC motor, motor ini khas dengan hanya tiga kumparan dianggap. Seperti yang ditunjukkan sebelumnya, fase pergantian tergantung pada nilai dari sensor hall . Ketika kumparan motor dengan benar diberikan tegangan, medan magnet dibuat untuk menggerakan rotor. Pergantian paling dasar menjalankan motor ini dengan metode yang harus digunakan untuk Brushless DC motor adalah suatu kontrol on-off.

Skemanya adalah sebuah kumparan baik melakukan atau tidak melakukan. Hanya dua gulungan diberikan pada waktu yang sama dan berliku ketiga adalah mengambang. Menghubungkan kumparan dengan kekuatan dan terminal netral menginduksi aliran arus. Hal ini disebut sebagai pergantian trapesium atau pergantian blok.

Untuk perintah DC brushless motor, tahap daya yang digunakan terbuat dari 3 jembatan setengah. Gambar 7 menunjukkan bahwa 3 setengah skematik jembatan.

Gbr.7. Power Stage

Untuk motor dengan beberapa kutub rotasi listrik tidak sesuai dengan rotasi mekanik. Sebuah empat tiang Brushless DC motor yang menggunakan empat siklus rotasi listrik untuk memiliki satu mekanik rotasi.

Kekuatan medan magnet menentukan kekuatan dan kecepatan motor. Dengan memvariasikan aliran arus melalui kumparan, kecepatan dan torsi motor dapat disesuaikan.

Cara yang umum untuk mengontrol aliran arus adalah dengan mengontrol aliran arus rata-rata melalui kumparan. PWM (Pulse Width Modulation) digunakan untuk mengatur tegangan rata-rata dan dengan demikian rata-rata

saat ini, mendorong kecepatan. Sebagai contoh, frekuensi PWM yang dipilih adalah berkisar dari 10kHz sampai dengan 200kHz sesuai dengan aplikasi (pergantian kerugian, frekuensi terdengar).

Untuk tiga fase kumparan Brushless DC motor, memutar bidang dijelaskan dalam Gambar 8.

Gbr.8. Commutation steps dan rotating field

Pergantian step demi step membuat medan berputar. Langkah 1 Tahap U adalah tegangan terhubung ke terminal DC positif oleh Q1 dan Tahap V dihubungkan ke tanah oleh Q4, Fase W unpowered. Dua fluks vektor yang dihasilkan oleh fase U (panah merah) dan fase V (panah biru). Jumlah dari dua vektor memberikan fluks stator vektor (panah hijau). Kemudian rotor mencoba untuk mengikuti fluks stator. Segera setelah rotor mencapai posisi tertentu, aula sensor negara perubahan nilai dari "010" menjadi "011" sebuah pola tegangan baru dipilih dan diterapkan ke motor BLDC. Kemudian Fase V unpowered dan Tahap W terhubung ke tanah, sehingga fluks stator vektor baru 'Step2'.

Dengan mengikuti pergantian skema Gambar 8 kita memperoleh enam fluks stator berbeda

sesuai dengan langkah-langkah pergantian enam vektor. Enam langkah menyediakan satu revolusi rotor.

TERIMA KASIH