Merhabalar. Bu yazımda sizlere bilgim ve dilim yettiği kadarıyla elektronik projelerde sıkça kullanılan motor çeşitlerini ve birbirlerinden farklarını anlatmaya çalışacağım.

Projelerimizin çoğunda batarya veya DC adaptör kullandığımızdan kullandığımız motor çeşidi DC motordur. AC motorlar ise genellikle büyük çaplı uygulamalarda yer bulurlar. Peki DC motor çeşitleri nelerdir?

Fırçalı DC Motorlar:

mabuchi-540-rh-dc-motor-3444-15-O

En eski ve en sık kullanılan DC motor tipi fırçalı DC motordur. Şarjlı el matkaplarından oyuncak arabalara kadar birçok farklı alette kullanılır. Çalışma prensibi basitçe şu şekildedir: motorun ana milinin üzerinde bobinler bulunur. Motorun ana gövdesinin iç kısmında ise güçlü mıknatıslar yer alır. Şaft üzerinde yer alan bobinlere fırçalar (sanayi gibi ortamlarda “kömür”de denir) vasıtasıyla elektrik akımı uygulanır. Uygulanan elektrik akımıyla bobinlerde oluşan manyetik alan, mıknatısların manyetik alanıyla sürekli çakışacak şekilde bir etki gösterir ve bu sayede mil hareket etmiş olur.

Electric_motor

Bu tip motorlar doğrudan mil çıkışına sahip olabildikleri gibi, üzerlerinde redüktör (şanzıman, dişli kutusu) de barındırabilirler. Redüktörün kullanım amacı, genellikle motorun devir hızını azaltarak daha yüksek tork elde etmektir. Tam tersi şekilde çalışan, yani torku azaltan ve devir sayısını arttıran dişli sistemleri de mevcuttur.

Fırçalı DC motorların en büyük avantajı, motora uygulanan gerilimin büyüklüğü ve yönü değiştirilerek çok kolay bir biçimde hız ve yön kontrolü yapılabilir. Küçük boyutlu DC motorları mikrokontrolcü ile sürmek için L293D gibi uygun fiyatlı sürücü entegreler oldukça popüler olarak kullanılır.

Fırçalı motorların en büyük dezavantajı ise sürekli şafta sürtünen fırçaların aşınmasıdır. Bu fırçalar karbon veya bakırdan imal edilir ve performans beklenen uygulamalarda kullanılan motorların fırçaları kolayca değiştirilebilecek şekilde tasarlanır. Aynı zamanda bu sürtünme ısı yarattığından fırçalı motorların verimleri fırçasız motorlara göre daha düşüktür.

Fırçalı motorların:

  • Artıları: Basit sürücü devresi, kullanım kolaylığı ve uygun fiyat
  • Eksileri: Bakım gereksinimi ve verim

şeklinde özetlenebilir.

Fırçasız DC Motorlar:

bl-outrunnerf

Fırçasız DC motorların yapısını çok basit şekilde fırçalı motorun tam tersi şeklinde düşünebiliriz. Burada, mıknatıs kısmı motorun milinde bulunur ve sargılar (yani bobinler) sabit durur. Dikkatinizi çektiyse, fırçasız motorların 3 adet kablosu bulunur. Bu kablolar, motor içindeki sarımların farklı fazlarına bağlıdır. Farklı fazlara farklı sıralarla elektrik akımı verildiğinde, rotor (motorun dönen parçası) içindeki mıknatıslara ters şekilde bir manyetik alan oluşur ve bu sayede motor döner. Fırçalı motorların aksine, bobinlere uygulanan gerilim için aşınan bir parça barındırmadığından, sürtünmeye bağlı verim kaybı ve bakım gerektiren parça sayısı daha azdır.

Fırçasız DC motorlar, rotorlarının çeşidine göre inrunner veya outrunner olarak adlandırılırlar. Inrunner tipi motorlarda rotor, motorun iç kısmında bulunur. Görünüş olarak tıpkı fırçalı DC motorlara benzerler. Uzaktan kumandalı model arabalarda kullanılan fırçasız motorlar inrunner tiptedir. Outrunner tipi motorlarda ise sarımlar motorun iç kısmında yer alırken, rotor “çan” ismi verilen dış kısımdır. Model uçak ve helikopterle multikopterlerde kullanılan fırçasız motorlar bu tiptedir.

inrunner-outrunner-brushless-motors

Solda inrunner, sağda ise outrunner tipi fırçasız motor yer almaktadır.

Fırçasız motorlar, yüksek performansları sebebiyle RC model araçlarda oldukça sık kullanılır. Aynı zamanda bilgisayarlarımızda kullanılan fanlar da fırçasız motor barındırır.

Bu motorların en büyük dezavantajı, doğrudan gerilim verilerek kullanılamamalarıdır. Fırçasız motorlar çalışmak için mutlaka bir sürücüye ihtiyaç duyarlar. Bu sürücü devresine, modelciler kısaca ESC ismini vermiştir (electronic speed control). Farklı büyüklükteki motorların çalışmak için ihtiyaç duydukları akım ve gerilim değerleri değişiklik göstereceğinden, farklı akım ve gerilim değerlerine çıkabilen ESC’ler mevcuttur.

esc_631347f

Fırçasız motorların:

  • Artıları: Yüksek performans, bakım kolaylığı
  • Eksileri: Sürücü ile kullanma zorunluluğu, maliyet

olarak özetlenebilir.

Servo Motorlar:

hp_ds13_servo

Servo motorlar, endüstriyel uygulamalarda çok daha farklı çeşitlerde ve büyüklüklerde kullanılsa da bu yazımızın konusu daha çok hobi elektroniğinde kullanılan servo motorlar olduğundan, bu büyük motorlardan bahsetmeyeceğim.

Servo motorlar, ilk olarak uzaktan kumandalı model araçlarda kullanılmıştır. Arabanın direksiyonunu, uçağın kanatlarını ve helikopterlerin swashplate dediğimiz mekanizmasını hareket ettirmede kullanılırlar. Genellikle 180° gibi çalışma açılarına sahiptirler. İstenilen konuma gitmesi ve o herhangi başka bir komut gelmediği sürece o konumda sabit kalması düşünülerek tasarlanmışlardır.

Servo motorlar, aslında içlerinde yine bir fırçalı veya fırçasız DC motor barındırırlar. Motorun dönüş hareketi bu motor ile sağlanır. Çoğunlukla çalışma gelirimleri 5V’tur. Bu motora ek olarak, servo motorların içinde bir dişli mekanizması, motor milinin dönüş miktarını ölçen bir potansiyometre ve motor sürme ve potansiyometreden konum bilgisini almak için bir devre bulunur. Servo içindeki motor hareket ettikçe potansiyometre döner ve kontrol devresi, istenilen konum ile motorun o anki konumunu karşılaştırarak motor sürme işlemini yapar.

how-servo-motors-work-fig2

Servo motorlar PWM sinyal ile çalışırlar. Bu PWM sinyal, bir model uzaktan kumanda setinden gelebileceği gibi, Arduino veya benzeri mikrokontrolcüler ile de sağlanabilir. PWM ile gelen sinyalin duty cycle değeri 1000 µs ise bu servo motorun 0° konumuna gitmesi anlamına gelir. Bu değer 2000 µs olduğunda ise motor hareket limitinin sınırına (çoğu servo için bu 180°’dir) ulaşmış olur.

servo_pwm

Özel amaçlı olarak 360° ve sürekli dönebilen servo motorlar da mevcuttur.

Servo motorların:

  • Artıları: hassas pozisyon kontrolü, sürücüye ihtiyaç duymaması
  • Eksileri: Kısıtlı hareket imkanı

şeklinde özetlenebilir.

Step Motorlar:

0J5627.1200

Step motorlar, fırçalı yada fırçasız DC motorlar gibi sürülebilen ve çok hassas konum kontrol imkanı sağlayan motorlardır. Hassas konumlandırma isteyen CNC tezgahları ve 3B yazıcı gibi cihazlarda kullanılırlar. Faz bağlantı şekillerine göre unipolar veya bipolar şekillerde olabilirler.

Unipolar motorların kablolarındandan birisi ortak uç (negatif) olarak kullanılır. Aynı fazlar her zaman aynı tip (pozitif veya negatif) gerilimle sürüldüğünden sürücü devresi olarak faz başına birer transistör kullanılabilir. Unipolar motorlar, kolay sürülebilmelerine karşın her bir adımda sadece fazlardaki sarımların yarısı aktif olacağından sağlayacağı maksimum tork elde edilemez.

Bipolar motorların sarımlarında ortak uç bulunmaz ve her fazı ayrı ayrı sürmek gerekir. Daha karmaşık sürücü yapısına (örneğin L293 gibi bir H-köprüsü entegresi) ihtiyaç duymalarına karşın, her fazdaki sarımların tamamı kullanıldığından motorun verebileceği torkun tamamı kullanılabilir.

FHEQ95XI0NOGMYK

Piyasada farklı sayıda kabloya sahip step motorlar bulunmaktadır. Bunlar genellikle 4, 5, 6 ve 8 kablolu şeklindedir:

  • 4 kablolu step motorlar sadece bipolar şekilde sürülebilir
  • 5 ve 6 kablolu step motorlar ortak uç bulundurup bulundurmamasına göre unipolar veya bipolar olarak sürülebilir. Motorun 5 kablolu olması, ortak uçların motor içinde birleştirildiği anlamına gelir.
  • 8 kablolu step motorlar ise genelde sık kullanılmasalar da, en esnek kullanımı sunarlar: unipolar 5 veya 6 kablolu kullanım imkanı sunmasının yanı sıra paralel veya seri bağlı bipolar olarak da sürülebilirler.

Step motorların:

  • Artıları: Çok hassas pozisyon ve hız kontrolü, düşük devirde yüksek tork
  • Eksileri: Verim, geribildirim mekanizması barındırmadığından harici konum limitlemeye gerek duyması

Yazıdan da anlaşılacağı üzere “mükemmel motor” diye birşey yoktur. Her motor tipinin birbirine göre hız, tork, konumlama ve sürüş imkanları gibi konularda avantaj ve dezavantajı olduğundan yapılmak istenen uygulamaya göre maliyet göz önüne alınarak motor seçimi yapılması gerekir.

14 Yorumlar

  1. Merhaba
    Paylaştığınız bilgiler için sağolunuz.Ben sabit devirle 12 volt aküden direkt akım alarak,suda pervane çevirmek için Redüktörle devrinide düşüreceğim,hangi tip DC motor kullanmalıyım,ilk çıkş gücü 0,2-3 KW civarında olabilir.İlginize şimdiden teşekkürler.Bana dönerseniz sevinirim.Esenlikler.
    Ayhankaptan

  2. Motor kontrolu icin bi duzenek yapmak gerekiyo ama nerden basliyacagimi bilmiyorum.yapacagm duzenek her turlu motoru kontrol edebilmeli. Simdiden tesekurler

    • Malesef “her türlü motor”u kontrol edebilen bir sürücü mevcut değildir. Projenizde kullanacağınız motor tipini seçtikten sonra, motorunuzun parametrelerine uygun bir sürücü tercih etmeniz gereklidir.

  3. hocam ben eletrıklı bisiklet projemde kullanmak için güçlü fırcasız dc motor arıyorum ama hangı uygun olur yada daha ıyı olur bılmıyorum 220 volta kadar akım vere bılırım
    bna yardımcı olursanız sevınırım

    • 220V fırçasız motor biraz fazla iyimser bir tercih olabilir 🙂 Hobbyking gibi sitelerde yer alan yüksek güçlü fırçasız motorları inceleyin.

  4. MERHABALAR ELİMDE MİNİANGLE STEPPER 23LM-355-20 2,3V/PHASE, 1,5A/PHASE, 1,8 DEG/STEP VE MINIANGLE STEPPER 23LM-C238-016,7V/PHASE, 0,42A/PHASE, 1,8 DEG/STEP DEĞERİ OLAN 2 TANE STEP MOTORU VAR BUNLARI UFAK BİR CNC PROJESİNDE KULLANMAK İSTİYORUM. ÇALIŞTIRMA GERİLİMİ NE OLMALI* BU MOTORLAR İÇİN HAZIR YOLVERİCİLER VAR MI? YOLVERİCİYİ BİLGİSAYAR KONTROLLÜ DEĞİL DE ELDEN KOMUTLA ÇALIŞTIRABİLİR MİYİM? ŞİMDİDEN TEŞEKKÜR EDERİM.

  5. merhabalar ben elektrikli bisiklet projesi için kullanacağım 48v 1000w ya da 36v 750w gibi bir motor arıyorum. Nasıl tipte motor kullanmalıyım sizce?

    • Merhaba, bahsettiğiniz proje için en ideal çözüm fırçasız DC motor, uygun bir sürücü kartı (ESC) ve lityum-polimer batarya kullanmak olacaktır. Montaj ve kullanım kolaylığı açısından arka tekerlek jant göbeğine monte edilen “hub” tipi motorlar kullanılabilir.

      • bu hub tipi motorları nereden bulabilirim istanbulda acaba?

        normal bir motoru dişli ve çark kullanarak çevirmek çok mu zor olur?

  6. Merhaba,

    bilgisayar güç kaynağından çıkardığım pervaneler ile DC motora takarak daha fazla hava akımı oluşturmak istiyorum. fırçasız dc motor mu kullanmalıyım. ve nasıl bir adaptör kullanmamı önerirsiniz. (kaç amperli olmalı) 3 tane motoru aynı anda çalıştırmak istiyorum. Motor tavsiyesini volt ve devir sayılarına göre örnekte bulunabilir misiniz? Çok pahalı olsun istemiyorum minimum motor için 15tl gibi bir bütçe iyi olur.

    • İhtiyaç duyacağınız akım değeri, kullandığınız motor ve pervane ile ilgili olacaktır. Bu yüzden kesin olarak 5A size yeterli olur gibi bir tavsiyede bulunamam. Fırçasız motorlar daha verimli çalışacaktır fakat, fırçasız motorun yanında bir sürücü devresi (ESC) ve ESC’ye sinyal gönderecek bir kumanda devresi de kurmanız gerektiği düşünülürse 15TL gibi bir bütçe ile fırçasız DC motor imkansız gibi gözüküyor. Normal fırçalı tipte bir DC motor kullanabilirsiniz.

CEVAP VER