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關(guān)于瑞薩智能車比賽用的電機

作者:huqin   來源:本站原創(chuàng)   點擊數(shù):  更新時間:2014年04月05日   【字體:

      瑞薩超級模型車大賽的規(guī)則中,對電機的使用沒有限制,只要合適,選手可以隨意選擇電機。那么如何挑選合適的電機呢?萬丈高樓平地起,電機是模型車的基礎(chǔ)部分,電機的好壞直接決定了模型車最終能跑多快?電機一般分為交流和直流兩種,由于采用電池供電,加之是模型車這種級別,所以一般采用直流電機作為驅(qū)動,可能算一個例外的是無刷直流電機了,其本質(zhì)上是一種交流電機。直流電機的基本原理很簡單,這里就不廢話了。

具體上,可選的直流電機有以下幾類:普通電機、空心杯電機、無刷電機。
          1. 普通電機。就是最普通,最常見的電機了。
          2. 空心杯直流電機?招谋妱訖C屬于直流永磁、伺服微特電機,與普通電機的主要區(qū)別采用是無鐵芯轉(zhuǎn)子,也叫空心杯型轉(zhuǎn)子?招谋姍C與普通電機比較,具有以下優(yōu)勢:
                a. 較高的能量轉(zhuǎn)換效率(衡量其節(jié)能特性的指標):其效率一般在70%以上,部分產(chǎn)品可達到90%以上(普通鐵芯電機在15-50%);
                b.激活、制動迅速,響應(yīng)極快:機械時間常數(shù)小于28毫秒,部分產(chǎn)品可以達到10毫秒以內(nèi),在推薦運行區(qū)域內(nèi)的高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下,轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)靈敏;
                c.可靠的運行穩(wěn)定性:自適應(yīng)能力強,自身轉(zhuǎn)速波動能控制在2%以內(nèi);
                d.電磁干擾少:采用高品質(zhì)的電刷、換向器結(jié)構(gòu),換向火花小,可以免去附加的抗干擾裝置; 能量密度大:與同等功率的鐵芯電機相比,其重量、體積減輕1/3-1/2;轉(zhuǎn)速-電壓、轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩-電流等對應(yīng)參數(shù)都呈現(xiàn)標準的線性關(guān)系。
          空心杯電機又分為碳刷和金屬刷,碳刷的熔點比金屬刷高,耐過載能力強,適用于頻繁出現(xiàn)峰值電流的場合(起/停運行,正反向運行等)
        3. 無刷電機。無刷電動機的定子繞組多做成三相對稱星形接法,同三相異步電動機十分相似。電動機的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉(zhuǎn)子的極性,在電動機內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動器由功率電子器件和集成電路等構(gòu)成,其功能是:接受電動機的啟動、停止、制動信號,以控制電動機的啟動、停止和制動;接受位置傳感器信號和正反轉(zhuǎn)信號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩;接受速度指令和速度反饋信號,用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速;提供保護和顯示等等。
          無刷電機與其它電機的比較:
          優(yōu)點無電刷,就避免了有刷電機電刷損壞的缺陷,使用壽命長。轉(zhuǎn)速快,功率大。
          缺點無刷機在負載波動時有可能不響應(yīng),而這個模型大賽對電機要求承受非常大的負載波動,使用無刷電動機時可能會(實際上是必然會)出現(xiàn)電機突然停轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。且無刷電機電壓范圍較小,力矩較小,控制復雜,電流較大,很難滿足要求,日本比賽也不用無刷電機。所以無刷電機基本排除。

       綜合上述觀點,最適合用于比賽的是空心杯直流電機,以前曾經(jīng)做過實驗,對空心杯電機的相應(yīng)特性有非常深刻的影響。但是,空心杯電機也有其缺點,首先是價格,空心杯電機屬于比較精密的電機,價格一般很貴,便宜的國產(chǎn)的也要幾百一臺,貴的如MAXon,FAULHABER,上千一臺。以四驅(qū)為例,電機就要花幾千,在考慮到備份什么的,投入相當?shù)拇蟀。另外是不如普通的直流電機耐糙啊,使用不當?shù)脑捄苋菀壮鰴C械故障,如電刷燒壞,驅(qū)動軸脫落,我曾經(jīng)一晚上弄壞好幾個,幾千元就沒了啊。

       所以,對絕大部分的參賽隊而言,比較合適就是普通電機了,便宜,耐糙,耐壓特性好。普通的直流電機也分好幾個級別,一般按電機直徑分類,如RC130, RC260/RC280, RC380,RC540等等。飛思卡爾比賽用的是RC380電機 瑞薩比賽組委會提供的是RC260級別的電機。一般電機越大,功率也越大,同一個級別的電機,參數(shù)上也有差別。
如果挑呢?舉例說明。假設(shè)我希望模型車最高能達到4m/s的速度,車輪直徑45mm,傳動比1:6,那么電機轉(zhuǎn)速至少要10000r/min,在考慮到冗余,電機的額定轉(zhuǎn)速要達到 14000r/min,才比較而是,即使考慮到通過超壓工作,即6V的電機,在10V(8*1.2)電壓下工作,電機的額定轉(zhuǎn)速也要高于8000r /min。另外一個重要的參數(shù)就是功率,根據(jù)經(jīng)驗,1kg左右的模型車用3w的電機就可以了,當然了功率是越大越好。

       日本"MCR之神"島津春夫的車也就用了4臺組委會的提供的電機(Mabuchi公司的RC260-18130),如下圖所示,就可以達到3.8m/s的平均速度。而2009年,華中科技大學采用的是四臺RC-280的電機。因此,用普通的電機,只要設(shè)計合理,選型正確,就可以達到不錯的效果。選擇電機時,最好去正規(guī)的廠家買,如德昌電機,yushan電機的等等,一般都有相應(yīng)的規(guī)格說明,以供參考,質(zhì)量上也可靠些。


 



2驅(qū)VS4驅(qū)。
       組合會提供的套件是2輪驅(qū)動,但如果想要取得較好的成績的話,一般要四驅(qū),當然也可以用6驅(qū),8驅(qū)等等,但各方面綜合下來,四驅(qū)各方面比較平衡。4驅(qū)相對 2驅(qū)的優(yōu)勢主要在于兩個方面,1。在相同的電機下,4驅(qū)的總功率大,但如果制作的水平太差的話, 甚至跑不贏兩驅(qū)的。2.過直角彎,大S彎,換道時,四驅(qū)的效率很高,很容易就過去了,2驅(qū)的尤其是2驅(qū)后輪驅(qū)動的,轉(zhuǎn)彎特性是不如4驅(qū)的。
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