Dronlar için yüksek güç yoğunluklu manyetik malzeme tabanlı fırçasız DC motor tasarımı
High power density magnetic material based brushless DC motor design for drones
Yazar: DUYGU BİLGE KARAOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMET GARİP
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Günümüzde insansız hava araçları olarak da tanımlanan dronlar; havacılık ve uzay uygulamamaları, taşımacılık, tarım, doğal afetlerle mücadele ve hobi alanlarında her geçen gün daha da artan bir popülerlik kazanmıştır. Bu alandaki gelişmelerin kalbinde, dronların hareket kabiliyetlerini, hızlarını ve genel performanslarını doğrudan etkileyen motor teknolojisi yer almaktadır. Bu teknolojiler arasında özellikle fırçasız doğru akım (BLDC) motorları, yüksek enerji verimliliği, uzun çalışma ömrü ve bakım gereksiniminin az olması gibi önemli avantajları nedeniyle dron motorları için mükemmel bir seçim olarak değerlendirilebilir. 
Motor ve malzeme teknolojisindeki ilerlemeler, elektrik makinelerine olumlu etkiler sağlamaktadır. Bu ilerlemeler, mıknatıslar, laminasyon malzemeleri, bakır iletken teknolojisi ve sarım yöntemleri gibi çeşitli alanlarda kendini göstermektedir. Bu çalışma kapsamında yeni nesil laminasyon malzemeleri kullanılarak dıştan rotorlu BLDC motor tasarımını yapılmıştır. Her iki motor tasarımı için stator, rotor ve sargı parametreleri aynı tutulup laminasyon malzemesinin tasarıma olan etkileri değerlendirilmiştir. İki farklı yeni nesil laminasyon malzemesi için elektromanyetik ve termal analiz çalışmaları tamamlanmıştır.
Tez genel içeriğinde, dron motorlarının tarihçesi ve önemiyle başlanıp, BLDC motorlar ile ilgili yapılan literatür çalışmaları incelenmiştir. İkinci bölümde fırçasız doğru akım motorlarının özellikleri, çalışma prensipleri ve motor tasarımında geleneksel olarak kullanılan laminasyon malzemeleri hakkında detaylı bilgiye yer verilmiştir. Fırçasız doğru akım motorunun hedeflenen parametrik gereksinimleri değerlendirilerek yapılan tasarım, optimizasyon ve analizler sonuçları üçüncü bölümde yer almıştır. Son olarak analiz sonuçlarından elde edilen veriler ve gelecek çalışmalar için öneriler son bölümde özetlenmiştir.

Abstract:
Today, drones, also known as unmanned aerial vehicles, are gaining increasing popularity in fields such as aviation and space applications, transportation, agriculture, disaster management, and hobbies. At the heart of advancements in this field lies motor technology, which directly affects the maneuverability, speed, and overall performance of drones. Among these technologies, brushless direct current (BLDC) motors stand out as an excellent choice for drone motors due to their significant advantages, including high energy efficiency, long operational life, and low maintenance requirements.
Advancements in motor and material technologies positively impact electric machines. These advancements are evident in various areas, such as magnets, lamination materials, copper conductor technology, and winding methods. This study involves the design of an external rotor BLDC motor using new-generation lamination materials. For both motor designs, stator, rotor, and winding parameters were kept the same, and the effects of the lamination material on the design were evaluated. Electromagnetic and thermal analyses were completed for two different new-generation lamination materials.
The overall content of the thesis begins with the history and importance of drone motors, followed by a review of current studies related to BLDC motors. The second section provides detailed information on the characteristics and working principles of brushless direct current motors, and the traditionally used lamination materials in motor design. The third section includes the design, optimization, and analysis results carried out by evaluating the targeted parametric requirements of the brushless direct current motor. Finally, the data obtained from the analysis results and recommendations for future studies are summarized in the last section.