İnsansız hava araçlarının kablosuz şarjı için katlanabilir bobin tasarımı

Bu tez çalışmasında, insansız hava araçları (İHA) kablosuz şarjı için iki farklı bobin tasarımı yapılmıştır. İHA'lar uzun süreli çalışması gereken uygulamalarda, batarya kapasitesinin düşük olması nedeniyle bataryalarının bir insan tarafından sürekli olarak değiştirilmesi gerekmektedir. Kablosuz güç aktarımı (KGA) ile bu sorun ortadan kalkmaktadır. Kablosuz şarj kullanılarak güvenilir, etkili ve otonom bir çözüm sunulabilmektedir. İHA'ların yakın mesafeden kablosuz şarjı için en uygun teknik endüktif güç aktarım (EGA) tekniğidir. Bu tezde, İHA'ların kablosuz olarak şarj edilmesi için sabit düzlemsel ve katlanabilir DDD bobin tasarımları olarak iki farklı bobin tasarımı yapılmıştır. DDD bobin tasarımında EGA, İHA bacakları ve şarj istasyonu üzerine yerleştirilen alıcı ve verici bobinler ile sağlanmaktadır. Alıcı bobinler, İHA üzerinde dengesizlik ve ağırlık yaratmamak için İHA'nın her iki ayağına hafif ve dengeli bir şekilde yerleştirilmektedir. Tasarım iki adet dikey alıcı bobinden ve yere yerleştirilen 3 adet yatay verici bobinden oluşmaktadır. Katlanabilir bobin tasarımında farklı olarak iki hareketli kenar sargısı ve sabit bir orta sargısı olan üç dikdörtgen düzlemsel spiral bobin yer almaktadır. Vericinin katlanır sargıları, iniş sırasında İHA'nın hizalanmama toleransı en düşük olan eksenini de hizalamayı sağlamaktadır ve böylelikle manyetik kuplajı arttırmaktadır. İHA'nın katlanabilir kablosuz şarj sistemi, 138,1 kHz frekansında 100 W çıkış gücü için tasarlanmıştır. Katlanabilir bobin tasarımının deneysel ölçümlerinde, hizalanmış durumda %97,66 verimliliğe kadar ulaşılmıştır. İki tasarımında ayrı ayrı düşey eksendeki yanlış hizalama toleransları incelenmiştir. Katlanır tasarım ile 10 cm'ye kadar dikey yanlış hizalanması için %85,48'in üzerinde verimlilik elde edilmiştir. Ayrıca tasarımların manyetik akı yoğunluğu dağılımı incelenerek manyetik saçılım analiz edilmiştir.