Fırçasız BLDC Motorlar ve Drone Teknolojisindeki Yeri
- Furkan Sağlam
- 1 gün önce
- 3 dakikada okunur
Mühendisler, elektrikli sistemlerle mekanik hareket üretmeye çalışırken, elektrik sinyallerinin nasıl fiziksel harekete dönüştüğünü dikkate alır. Bu dönüşümde en önemli araçlar aktüatörler ve motorlardır; özellikle motorlar, elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirir. Bu yazımızda insansız hava aracı platformlarında da yaygın olarak kullanılan fırçasız DC motorları kapsamlı bir şekilde ele alacağız.
İçindekiler
Fırçasız DC (BLDC) Motorlar Nedir?
Fırçasız DC motorlar, elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirir. BLDC motor (fırçasız DC motor), yüksek verimliliğe, yüksek torka ve uzun ömre sahip bir motordur. Düşük gürültü faktörü ve yüksek verimlilikle elde edilen güç tasarrufu yeteneği nedeniyle ev aletlerinde, endüstriyel ekipmanlarda ve otomotiv bileşenlerinde yaygın olarak kullanılır. BLDC motor genel olarak iki tür yapıya ayrılır: küçük fan motorlarında yaygın olarak kullanılan tek fazlı BLDC motor ve klimalarda, elektrikli aletlerde ve İHA'larda yaygın olarak kullanılan üç fazlı BLDC motor. Bu yazımız üç fazlı fırçasız DC (BLDC) motorlar hakkında bilgi sunmaktadır.
Fırçasız DC (BLDC) Motorlar Nasıl Çalışır?
Fırçasız motorlar (BLDC), temel olarak iki ana bileşenden oluşur: stator (duran kısım) ve rotor (dönen kısım). Rotor genellikle iki kutuplu kalıcı mıknatıstan oluşurken, stator ise elektrik akımıyla mıknatıs özelliği kazanan bobinlerden meydana gelir.
Bobinlerden geçen elektrik akımı, yönüne bağlı olarak bir manyetik alan üretir. Bu manyetik alan, rotor üzerindeki mıknatısla etkileşime girerek çekim ve itme kuvvetleri oluşturur. Eğer bobinler sırayla uyarılırsa, rotor sürekli dönmeye devam eder.
Verimliliği artırmak için zıt konumdaki bobinler birlikte sarılarak daha güçlü çekim kuvveti elde edilir. Böylece sadece üç faz (üç bobin grubu) kullanılarak stator üzerinde altı farklı manyetik kutup oluşturulabilir. Aynı anda iki fazı çalıştırmak, bir fazın çekerken diğerinin itmesini sağlar ve motorun hareketi daha verimli hale gelir.
Rotorun tam bir dönüş yapması (360° dönmesi) için altı farklı adım gerekir. Bu adımlar, her biri belirli bir faz kombinasyonu ile motoru yönlendiren elektrik sinyalleri ile kontrol edilir. Her adımda:
-Bir faz pozitif akım alır,
-Diğeri negatif akım alır,
-Üçüncü faz ise pasif kalır.
Bu sistemde, motor sargıları yıldız bağlantısı ile bağlanır: Üç fazın birer ucu içeride ortak bir noktada birleştirilir (nötr nokta), diğer uçları ise dışarıya çıkar. Bu yüzden BLDC motorlardan üç çıkış kablosu gelir.
Motorun çalışması için her adımda iki uygun fazın aktif hale getirilmesi gerekir. Bu işlemi gerçekleştiren elektronik birim ise ESC (Elektronik Hız Kontrolörü) olarak adlandırılır. ESC, motorun hızını ve yönünü kontrol etmek için uygun fazlara doğru akımı zamanlı olarak gönderir.
ESC (Elektronik Hız Kontrolörü) Nedir?
Elektronik Hız Kontrol Cihazı (ESC), elektrikli tahrik sistemlerinin vazgeçilmez bir bileşenidir. Uçuş kontrolcüsünden gelen komutları alarak motorun ne hızda dönmesi gerektiğini belirler ve bu yönüyle adeta sistemin karar verici birimi gibi çalışır.
RC araçlar ve dronelar gibi küçük ölçekli sistemlerde ESC olarak anılan bu cihaz, daha büyük endüstriyel sistemlerde motor kontrol ünitesi, invertör ya da elektronik kontrol modülü gibi isimlerle de karşımıza çıkar. Görevi aynı kalsa da kullanım alanına göre isimlendirmesi değişir.
BLDC Motorların Drone Sistemlerindeki Yeri
Son yıllarda drone endüstrisi hızla büyüyerek sadece hobi amaçlı kullanımı değil, profesyonel alanlarda da geniş uygulama alanları buldu. Bu gelişimin arkasındaki temel unsurlardan biri, drone'ların kalbinde yer alan fırçasız DC motorlar (BLDC) oldu.
İlginizi Çekebilir: İnsansız Hava Aracı Nedir, Tarihçesi ve Başlıca Kullanım Alanları Nelerdir?
1. Yüksek Verimlilik ve Serin Çalışma
BLDC motorlar, fırçasız yapıları sayesinde daha az enerji kaybıyla çalışır. Sürtünme yaratacak fırçaların olmaması, motorların daha serin ve uzun süre çalışmasına olanak tanır. Bu da pil ömrünü uzatır ve uçuş süresini artırır.
2. Güç-Ağırlık Dengesinde Üstünlük
BLDC motorlar, küçük boyutlarına rağmen yüksek güç üretir. Bu sayede drone'lar hem hafif kalır hem de kamera veya sensör gibi ek yükleri rahatça taşıyabilir. Malzeme biliminin gelişmesiyle daha da hafif motorları yakın gelecekte görmemiz mümkün olacaktır.
3. Dayanıklılık ve Uzun Ömür
Hareketli parça sayısının az olması, bu motorları daha az arızalanır hale getirir. Bu da zorlu çevre koşullarında bile güvenilir performans sağlar.
4. Düşük Bakım İhtiyacı
Fırça değişimi gerekmediğinden, BLDC motorlar neredeyse bakım gerektirmez. Bu da operasyonel maliyetleri düşürür ve kesintisiz uçuş sağlar.
5. Hassas ve Sessiz Kontrol
Bu motorlar, hız değişimlerine hızlı ve hassas tepkiler verir. Bu da hem video çekimleri gibi hassas görevlerde hem de otonom uçuş sistemlerinde büyük avantaj sağlar. Ayrıca sessiz çalışmaları, özellikle gözetim ve yaban hayatı gözlemleri gibi durumlarda büyük artıdır.
DC motorların oldukça sessiz çalıştığından bahsettik ancak havada uçan bir drone sessini kolaylıkla duyabiliyoruz. Bunun ana sebebinin ise pervaneler olduğu unutulmamalıdır.
6. Endüstriyel Etki ve Gelecek
Drone’lara olan ilginin artması, BLDC motor üreticilerini daha hafif, güçlü ve verimli motorlar geliştirmeye teşvik ediyor. Bu motorlar sayesinde dronelar; haritalama, tarım, lojistik, arama-kurtarma ve daha pek çok alanda yaygın şekilde kullanılmaya devam edecek.
Eğer drone çözümleriyle ilgileniyorsunuz, Cartographero'nun benzersiz drone çözümleri hakkında bilgi almak üzere bizimle iletişime geçebilirsiniz.
Referanslar
Comments