Faktor-Faktor Apa Saja yang Mempengaruhi Efisiensi Motor Brushless?

Bahan magnetik yang digunakan pada rotor motor tanpa sikat memainkan peran besar dalam efisiensinya. Kebanyakan motor tanpa sikat berperforma tinggi menggunakan magnet permanen bumi langka seperti neodymium besi boron. Bahan-bahan ini memiliki sifat magnetik yang kuat yang membantu motor menghasilkan medan magnet yang stabil dan kuat dengan kehilangan energi yang lebih sedikit. Jika bahan magnetik berkualitas rendah—seperti memiliki kerapatan magnetik tidak merata atau kemagnetan lemah—motor tanpa sikat akan membutuhkan arus lebih besar untuk mempertahankan torsi yang dibutuhkan. Hal ini tidak hanya membuang energi, tetapi juga membuat motor bekerja lebih panas, sehingga semakin menurunkan efisiensi. Sebagai contoh, beberapa motor tanpa sikat murah menggunakan magnet ferit kualitas rendah alih-alih magnet bumi langka. Magnet ferit ini kehilangan kekuatan magnetik lebih cepat pada suhu tinggi, yang berarti motor harus bekerja lebih keras hanya untuk menjaga operasi dasar. Memilih motor tanpa sikat dengan bahan magnetik berkualitas tinggi dan tersertifikasi (seperti yang memenuhi standar industri) merupakan kunci untuk menjaga efisiensi tetap tinggi.

Cara motor tanpa sikat dikendalikan dan seberapa baik sistem penggeraknya cocok dengannya secara langsung memengaruhi efisiensi. Sistem penggerak yang baik menggunakan strategi kontrol yang presisi untuk menyesuaikan arus dan tegangan motor secara waktu nyata. Sebagai contoh, kontrol puncak arus—di mana penggerak menjaga siklus kontrol tetap konstan dan membuat arus stator mengikuti arus yang ditentukan—membantu motor tanpa sikat beroperasi dengan lancar tanpa pemborosan energi yang tidak perlu. Jika sistem penggerak kurang sesuai, seperti menggunakan pengendali generik yang tidak sesuai dengan kisaran daya motor, motor tanpa sikat dapat mengalami aliran arus yang tidak stabil. Hal ini dapat menyebabkan kerugian hambatan stator yang lebih tinggi dan efisiensi keseluruhan yang lebih rendah. Beberapa motor tanpa sikat canggih bahkan dilengkapi dengan sistem penggerak khusus yang dikalibrasi berdasarkan parameter motor tertentu, seperti kurva torsi dan kisaran kecepatannya. Pencocokan ini memastikan motor tanpa sikat selalu beroperasi pada zona paling efisien, baik saat berjalan pada kecepatan rendah dengan torsi tinggi maupun kecepatan tinggi dengan beban ringan.

Desain stator dan rotor motor brushless memiliki dampak besar terhadap efisiensi penggunaan energi. Mari mulai dengan stator: jika lilitan diatur sedemikian rupa sehingga menciptakan medan magnet yang tidak merata—seperti menggunakan lilitan yang berantakan dan tidak teratur—akan terjadi kerugian tembaga akibat hambatan. Di sisi lain, lilitan terkonsentrasi berjarak penuh (concentrated full pitch windings) yang dirancang dengan baik membantu motor brushless menghasilkan ggl balik (gaya gerak listrik) bentuk trapesium yang halus, sehingga mengurangi kehilangan energi selama operasi. Desain rotor juga penting. Rotor dengan rasio saliency tinggi (rasio antara induktansi sumbu d terhadap sumbu q) dapat meningkatkan torsi reluktansi motor brushless. Artinya, motor tetap dapat mempertahankan efisiensi tinggi meskipun kinerja magnet permana mengalami sedikit penurunan. Sebagai contoh, beberapa motor brushless menggunakan struktur rotor yang memperkuat sirkuit magnet, memastikan kerapatan fluks magnet pada celah udara seragam. Hal ini mencegah panas berlebih lokal dan menjaga motor tetap beroperasi secara efisien dalam waktu lama.

Motor tanpa sikat kehilangan efisiensi saat terlalu panas, sehingga suhu operasi dan disipasi panas merupakan faktor-faktor kritis. Sebagian besar motor tanpa sikat menggunakan magnet permanen yang melemah seiring kenaikan suhu. Jika motor kepanasan—mungkin karena bekerja di lingkungan panas atau di bawah beban berat terlalu lama—kekuatan magnetik magnet akan menurun. Hal ini memaksa motor menarik arus lebih besar untuk menghasilkan torsi yang sama, yang menyebabkan kerugian energi lebih tinggi dan efisiensi lebih rendah. Disipasi panas yang baik membantu menjaga motor tanpa sikat pada suhu yang stabil dan dingin. Ini dapat mencakup hal-hal seperti rumah logam yang menghantarkan panas dengan baik, sirip pendingin yang terpasang, atau bahkan kipas kecil untuk pendinginan aktif. Sebagai contoh, motor tanpa sikat industri yang digunakan pada peralatan otomasi sering memiliki casing aluminium yang mampu menyebar panas dengan cepat. Jika motor tanpa sikat tidak memiliki disipasi panas yang memadai, motor tersebut bisa mati secara tak terduga atau mengalami kerusakan permanen pada magnetnya, yang merusak efisiensinya secara permanen.

Beban yang dibawa oleh motor tanpa sikat dan kecepatan kerjanya juga memengaruhi efisiensi. Setiap motor tanpa sikat memiliki 'zona operasi efisien'—yaitu kisaran beban dan kecepatan di mana motor tersebut menggunakan energi secara paling efektif. Jika motor dijalankan pada kecepatan jauh lebih tinggi atau lebih rendah dari kisaran optimalnya, atau jika diberi beban yang terlalu berat (atau terlalu ringan), maka efisiensinya akan menurun. Sebagai contoh, motor tanpa sikat yang dirancang untuk beban sedang dan kecepatan sedang akan membuang energi jika digunakan untuk beban ringan pada kecepatan sangat tinggi. Motor tersebut tetap akan menarik arus listrik untuk mempertahankan kecepatan tinggi, tetapi karena bebannya ringan, sebagian besar arus tersebut tidak digunakan untuk melakukan kerja yang bermanfaat. Di sisi lain, membebani motor tanpa sikat secara berlebihan membuatnya bekerja di luar kapasitasnya, menyebabkan arus yang lebih tinggi dan kehilangan tembaga yang lebih besar. Untuk menjaga efisiensi tetap tinggi, penting untuk memilih motor tanpa sikat yang sesuai dengan kebutuhan beban dan kecepatan aktual Anda. Misalnya, jika Anda membutuhkan motor untuk sabuk konveyor yang berjalan pada kecepatan sedang yang stabil, pilihlah motor tanpa sikat dengan zona efisien yang sesuai dengan operasi spesifik tersebut.