Mini insansız hava araçları için sürekli mıknatıslı senkron motorun tasarımı, en uygunlaştırılması, mekanik ve ısıl başarımının tespiti
Design, optimization, and determination of mechanical and thermal performance of permanent magnet synchronous motor for mini unmanned aerial vehicle
Yazar: HASAN OĞUZ ÖZMEN
Danışman: PROF. DR. YASEMİN ÖNER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Aviyonik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Havacılık ve Uzay Mühendisliği = Aeronautical Engineering

Özet:
İnsansız hava araçları (İHA'lar) çağımızın popüler hava araçları arasında yer
almaktadır. Askeri faaliyetlerde, tarımsal uygulamalarda, sivil lojistik
faaliyetlerinde ve yangınla mücadele devriyelerinde kullanılabilirler. Motor
sistemlerinin performansı, İHA'ların verimliliğini ve operasyonel kullanımını
etkileyen en önemli parametrelerden biridir. Bu çalışma mini İHA sınıfı uçaklar
için BLDC motor tasarımı ve analizi üzerinedir. Öncelikle İHA'ların tarihçesi,
çeşitleri ve kullanım alanları anlatılmıştır. Daha sonra BLDC motorların özellikleri
ve insansız hava araçlarında kullanımının avantajları anlatılmıştır. BLDC motorlar
yüksek verimleri, düşük bakım maliyetleri ve uzun servis ömürleriyle İHA'lar için
ideal bir çözümdür. Tasarım yapılırken öncelikle uçağımızın operasyonel
faaliyetleri dikkate alınarak elektromanyetik ve mekanik hesaplamalar buna göre
yapılmıştır. Elektromanyetik tasarımlar Ansys Electromagnetics Suite programı
kullanılarak oluşturuldu. Performans analizi bölümünde motorun çalışma verilerine
odaklanılmış ve bu veriler incelenmiştir. Verimlilik, güç-tork dengesi, sıcaklık
xv
dağılımı ve değerleri simüle edildi. Mekanik simülasyonlar yapılırken Ansys
Workbench modülü kullanıldı. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde tasarlanan
BLDC motorun mini İHA sınıfı araçlar için yüksek performans ve güvenilirlik gibi
kriterleri karşıladığı görüldü. İyi düzeyde enerji verimliliği ve termal yönetim,
İHA'nın operasyonel yeteneklerini ve uçuş sürelerini olumlu yönde etkiler. Böylece
İHA daha operasyonel koşullarda görev yapabilecek ve daha uzun uçuşlar
yapabilecek. Sonuç olarak bu çalışmada İHA'lar için yüksek performanslı BLDC
motorların tasarlanması ve analiz edilmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmanın motor
sistemlerinin geliştirilmesine ve bu konudaki araştırmalara referans olması
beklenmektedir. İHA sistemlerinin geliştirilmesine daha güvenilir ve daha verimli
motorlar üzerinde çalışılarak devam edilecektir.

Anahtar Kelimeler: İnsansız hava araçları(İHA), BLDC motor,verimlilik,
simülasyon

Abstract:
Unmanned aerial vehicles (UAVs) are among the popular aerial vehicles of our age.
They can be used in military activities, agricultural applications, civil logistics
activities, and firefighting patrols. The performance of engine systems is one of the
most important parameters affecting the efficiency and operational use of UAVs.
This The study is on BLDC motor design and analysis for mini UAV class aircraft.
First of all, the history, types and usage areas of UAVs are explained. Then, the
features of BLDC motors and the advantages of using them in unmanned aerial
vehicles are explained. BLDC motors are an ideal solution for UAVs with their high
efficiency, low maintenance costs and long service life. While designing, primarily
the operational activities of our aircraft were taken into consideration, and
electromagnetic and mechanical calculations were made accordingly.
Electromagnetic designs were created using the Ansys Electromagnetics Suite
program. In the performance analysis section, the engine's operating data was
focused on and these data were examined. Efficiency, power-torque balance,
temperature distribution and values were simulated. Ansys Workbench module was
used while performing mechanical simulations. When the results obtained were
examined, it was seen that the designed BLDC engine met the criteria such as high
performance and reliability for mini UAV class vehicles. Good levels of energy
efficiency and thermal management positively affect the operational capabilities
and flight times of the UAV. Thus, the UAV can operate under more operational
conditions and make long flights. As a result, this study is aimed at designing and
analyzing high-performance BLDC engines for UAVs. This study is expected to be
a reference for the development of engine systems and research on this subject. The
development of UAV systems will continue by working on engines that are more
reliable and more efficient.

Keywords: Unmanned aerial vehicles(UAV),BLDC engine,efficiency,simulation