تصور کنید یک پهپاد به طور پیوسته در هوا معلق است و وظایف مختلفی را انجام می دهد - از نظارت بر کشاورزی گرفته تا تحویل بسته ها و عکاسی هوایی. چه چیزی این ماشین‌های پرنده به ظاهر ساده را قادر می‌سازد تا با چنین کارایی و اطمینانی کار کنند؟ پاسخ در یکی از اجزای اصلی آنها نهفته است: موتور الکتریکی.

پهپادهای مدرن معمولا از موتورهای DC بدون جاروبک (موتورهای BLDC) استفاده می کنند. این موتورها مستقیماً با جریان متناوب (AC) کار نمی کنند. در عوض، آنها به یک کنترل کننده سرعت الکترونیکی (ESC) متکی هستند که جریان مستقیم (DC) از باتری را به انرژی الکتریکی مورد نیاز برای به حرکت درآوردن موتور تبدیل می کند. ESC نقش مهمی ایفا می کند - نه تنها تبدیل نیرو را انجام می دهد، بلکه سرعت و گشتاور موتور را دقیقاً کنترل می کند و مانورهای پروازی مختلف پهپاد را ممکن می کند.

موتور DC بدون جاروبک یک موتور سنکرون است که در آن سیم‌پیچ‌های استاتور یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می‌کنند، در حالی که روتور از آهنرباهای دائمی تشکیل شده است. بر خلاف موتورهای DC برس دار سنتی، موتورهای BLDC برس ها و کموتاتورها را حذف می کنند، در عوض از کموتاسیون الکترونیکی استفاده می کنند. این طراحی چندین مزیت قابل توجه دارد:

• راندمان بالا:موتورهای BLDC طراحی مدار مغناطیسی را بهینه می کنند و اصطکاک مکانیکی را کاهش می دهند و تبدیل انرژی را به طور قابل توجهی بهبود می بخشند. این بدان معناست که آنها برای همان خروجی انرژی کمتری مصرف می‌کنند و زمان پرواز هواپیماهای بدون سرنشین را افزایش می‌دهند - یک عامل حیاتی برای ماموریت‌های راه دور یا کارهایی که نیاز به شناور طولانی مدت دارند.
• تعمیر و نگهداری کم:بدون سایش برس، موتورهای BLDC در مقایسه با موتورهای برس دار که نیاز به تعویض منظم برس دارند، به حداقل تعمیر و نگهداری نیاز دارند. این امر هزینه های عملیاتی و حجم کار تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد، به ویژه برای پهپادهایی که مکرر استفاده می شوند.
• کنترل دقیق:ESC تنظیم دقیق سرعت و گشتاور موتور را امکان پذیر می کند و امکان کنترل دقیق پرواز هواپیماهای بدون سرنشین را فراهم می کند. ESC با تنظیم ولتاژ و جریان به سیم‌پیچ‌های موتور، واکنش سریع و عملکرد پایدار را تضمین می‌کند و به هواپیماهای بدون سرنشین کمک می‌کند موقعیت خود را حفظ کنند، مانورهای پیچیده را اجرا کنند و اختلالات خارجی را جبران کنند. بسیاری از موتورهای BLDC همچنین دارای رمزگذار یا سنسورهای دیگر برای ارائه بازخورد در مورد سرعت و موقعیت هستند و دقت کنترل را بیشتر می‌کنند.
• عملکرد بی صدا:موتورهای BLDC سر و صدای کمتری نسبت به موتورهای برس دار تولید می کنند و برای کاربردهای حساس به نویز مانند بازرسی مناطق مسکونی یا عکاسی هوایی ایده آل هستند.
• نسبت رانش به وزن بالا:موتورهای BLDC معمولاً چگالی توان بالایی را ارائه می دهند و نیروی رانش بیشتری را برای وزن خود ارائه می دهند. این امر برای پهپادهایی که باید در حین حمل محموله هایی مانند دوربین، حسگر یا سایر تجهیزات بر گرانش غلبه کنند، ضروری است.
• طول عمر طولانی:عدم سایش برس به موتورهای BLDC عمر عملیاتی قابل توجهی طولانی تری نسبت به موتورهای برس خورده می دهد و فرکانس تعویض و هزینه های مربوطه را کاهش می دهد.

به لطف عملکرد برتر، موتورهای BLDC به منبع انرژی استاندارد در سراسر برنامه‌های پهپاد تبدیل شده‌اند - از مدل‌های مصرف‌کننده تا سیستم‌های درجه صنعتی. موارد استفاده کلیدی عبارتند از:

• کشاورزی:نظارت بر محصولات زراعی و سم پاشی
• لجستیک:تحویل بسته برای بهبود کارایی حمل و نقل
• امنیت:عملیات گشت و مراقبت
• بازرسی:ارزیابی زیرساخت برای پل ها، خطوط برق و تاسیسات مشابه
• عکاسی:تصویربرداری هوایی و تولید فیلم
• دفاع:ماموریت های شناسایی و رصد
• پهپادهای مسابقه ای FPV:پهپادهای پرسرعت و چابک که موتورهای BLDC قدرت فوق‌العاده‌ای را ارائه می‌کنند

با پیشرفت تکنولوژی، موتورهای BLDC به گسترش نقش خود در توسعه هواپیماهای بدون سرنشین ادامه خواهند داد. نوآوری‌های آینده کارایی، عملکرد و قابلیت‌های کنترل هوشمند بیشتری را برای پشتیبانی از نسل بعدی برنامه‌های پهپاد نوید می‌دهند.

کنترل‌کننده سرعت الکترونیکی (ESC) به عنوان رابط مهم بین سیستم کنترل پرواز پهپاد و موتورهای BLDC آن عمل می‌کند. ESC با دریافت دستورات از کنترلر پرواز، ولتاژ و جریان سیم پیچ موتور را برای کنترل سرعت و گشتاور تنظیم می کند. توابع کلیدی ESC عبارتند از:

• تبدیل برق DC باتری به پارامترهای عملکرد موتور مناسب
• تنظیم دقیق سرعت موتور بر اساس دستورالعمل های کنترل کننده پرواز
• ارائه حفاظت در برابر جریان بیش از حد برای جلوگیری از آسیب موتور
• اجرای حفاظت حرارتی در برابر گرمای بیش از حد
• محافظت از باتری ها در برابر تخلیه بیش از حد

دفعه بعد که یک پهپاد را در حال حرکت در آسمان مشاهده کردید، به یاد داشته باشید که عملکرد آن از این موتورهای DC بدون براش پیچیده و با راندمان بالا ناشی می شود. موتورهای BLDC با ترکیبی از قدرت، دقت و قابلیت اطمینان، به سیستم پیشرانه انتخابی برای فناوری مدرن پهپاد تبدیل شده‌اند - پایه‌ای که به نوآوری در سیستم‌های هوایی بدون سرنشین ادامه خواهد داد.