Fırçasız (Brushless) Motorlar

Elektrik motorları elektriğin manyetik alan özelliğini kullanarak elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren makinelerdir. Fırçasız motorlar adından da anlaşılacağı gibi fırça olmadan elektronik aksamlar içeren motorlardır. Bunların, fırçalı motorlardan farkı akım çeviricilerin fırça değil elektronik olmasıdır. Daha sessiz çalışmaları, fırçaların meydana getirdiği sürüklemenin ve ısıdan kaynaklanan kayıpların, fırçaların meydana getirdiği kıvılcımların olmaması, kolay soğutulabilmeleri fırçalı motorlara göre  üstünlükleridir.

Fırçasız motorlar diğer DC motorlar gibi direk bataryaya bağlanarak çalıştırılamazlar. Böyle bir yanlışlığın yapılması motorun yanmasına neden olur. Bu sebepten fırçasız motorların çalıştırılabilmesi için ESC’lere ihtiyaç duyulur.

Fırçasız motorlar inrunner ve outrunner olmak üzere ikiye ayrılırlar. Inrunner motorlar, rotoru motorun merkezinde olan sabit sargıları dış kısımda bulunan motorlardır. Yani motorun dış çeperi sabitken iç kısmı hareket eder. Outrunner motorlarda ise motor sargıları motorun merkezinde ve sabitken, rotor üzerinde mıknatısları da barındıracak şekilde motorun dış çeperindedir.Yani motorun dış kısmı hareket ederken iç kısmı sabittir. Genellikle multikopter sistemlerinde kullanılan fırçasız motor tipleri outrunnerdır (Şekil 1).

           

Şekil 1

            Motor etiket bilgileri

Motorların özelliklerini içeren bazı parametreler vardır. Bunlardan ilki V kısaltmasıyla anılan elektrik akımının basıncı olarak tanımlanan potansiyel farktır. Yani kısaca gerilim değerini gösterir. Modelcilikte kullanılan motorlar üzerinde ya da özellik tablosunda genellikle voltaj değerleri lipo pil hücre sayısına göre verilir.

İkinci parametre akım değeridir. A kısaltmasıyla anılan amper bir noktadan birim sürede akan elektrik yük miktarını gösterir. Yani birim zamandaki yük miktarına akım denir. Bu parametreye göre ESC ve pil simi yapılır.

Üçüncü parametre güç değeridir. W kısaltmasıyla anılan watt motorun pervaneyi çevirebilmesi için ihtiyaç duyacağı gücü ifade eder. Akım ve gerilimin çarpılmasıyla elde edilir.

Kv değeri fırçasız elektrik motorları için geçerli olan devir katsayısını gösteren değerdir. Voltaja göre devir sayısının hesaplanmasını sağlar. Yani motorun 1V başına 1 dakikada çevireceği devir sayısını gösteren parametredir. Örneğin 10 V ile çalışan bir motorun Kv değeri 700 ise bu motorun dakikadaki devir sayısı= 10x700=7000 devir/dakika’ dır. Genellikle dev/dakika yerine rpm (revolution per minute) kullanılır.

Diğer bir parametre Kt değeri diye tabir edilen tork katsayısıdır. Bu değer bir motorun amper başına vereceği tork değerini ounce-inch cinsinden ifade eder. Örneğin 0,60 oz-inc/A Kt değerine sahip bir motor 10 A de 6 oz-inc tork verir.

Kv değeri ile Kt değeri arasında ters orantı vardır. Yani Kv değeri yüksek olan bir motorun amper başına vereceği tork değeri düşük olur. Bu sebepten yüksek Kv değerli motorlarda tork değerinin artırılması için küçük pervaneler ya da ek dişli sistemleri kullanılmalıdır.

Fırçasız motorların etiketlerinde ya da özellikler tablosunda optimum verim için kullanılması gereken pervane ölçütleri de belirtilir. Kullanılacak pervanelerin bu özellikler dahilinde olması verimi artırmaktadır.