Pentingnya Desain Rotor pada Motor Brushless Berkecepatan Tinggi

Rotor motor tanpa sikat berkecepatan tinggi biasanya beroperasi pada kecepatan berkisar antara 20.000 hingga 100.000 RPM. Desain motor berkecepatan tinggi sangat berbeda dengan motor konvensional berkecepatan rendah dan frekuensi rendah. Analisis dinamis terhadap sistem rotor dan bantalan sangat penting untuk keandalan operasional motor berkecepatan tinggi.

Desain rotor adalah kunci dalam desain motor brushless berkecepatan tinggi, dengan pertimbangan utama meliputi: pemilihan diameter dan panjang rotor, pilihan bahan magnet permanen, dan metode perlindungan yang digunakan (karena magnet permanen tidak dapat menahan gaya sentrifugal besar yang ditemui pada kecepatan tinggi dan harus dilindungi dengan bahan berkekuatan tinggi). Hal ini melibatkan analisis kekuatan dan kekakuan rotor serta desain bantalan (karena motor brushless berkecepatan tinggi tidak dapat menggunakan bantalan standar dan harus menggunakan jenis non-kontak seperti bantalan udara atau magnet).

Untuk motor brushless berkecepatan tinggi, desain rotor magnet permanen harus mempertimbangkan aspek elektromagnetik dan mekanis. Artinya, rotor magnet permanen harus menyediakan medan magnet rotasi yang cukup kuat untuk belitan stator, sekaligus mampu menahan gaya sentrifugal besar yang dihasilkan oleh putaran berkecepatan tinggi.

Kecepatan tinggi motor brushless umumnya memiliki kutub yang lebih sedikit, biasanya menggunakan 2 atau 4 kutub. Motor 2 kutub memfasilitasi penggunaan struktur padat untuk magnet permanen guna memastikan simetri mekanis dan elektromagnetik. Selain itu, medan magnet inti stator serta arus dan frekuensi belitan motor 2 kutub hanya setengah dari motor 4 kutub, sehingga membantu mengurangi rugi-rugi besi dan tembaga pada stator motor. Namun kelemahan utama motor 2 kutub adalah belitan statornya lebih panjang dan memerlukan area inti stator yang lebih besar.

Pilihan dari bahan magnet permanen pada motor brushless berkecepatan tinggi mempengaruhi ukuran dan kinerja motor secara signifikan. Saat memilih bahan magnet permanen, pertimbangannya meliputi:

1. Untuk meningkatkan kepadatan dan efisiensi daya motor, bahan dengan kerapatan fluks sisa, koersivitas, dan produk energi magnetik yang tinggi harus dipilih.

2. Kurva demagnetisasi bahan magnet permanen harus berubah secara linier dalam kisaran suhu pengoperasian yang diijinkan. Untuk memastikan suhu pengoperasian rotor magnet permanen tidak melebihi suhu demagnetisasi magnet, bahan magnet permanen yang tahan suhu tinggi harus digunakan.

Mengingat gaya sentrifugal yang sangat besar yang harus ditahan oleh rotor magnet permanen motor brushless berkecepatan tinggi, sifat mekanik bahan magnet juga penting. Mengingat persyaratan teknis dan biaya bahan, boron besi neodymium sinter, sejenis bahan magnet permanen metalurgi serbuk, biasanya digunakan. Metode perlindungan untuk magnet ini termasuk menambahkan selubung pelindung non-magnetik berkekuatan tinggi di luar magnet, yang dipasang erat di atasnya. Metode perlindungan lainnya melibatkan penggunaan pita serat karbon untuk mengamankan magnet.