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        關于瑞薩智能車比賽用的電機

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

              瑞薩超級模型車大賽的規則中,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動,可能算一個例外的是無刷直流電機了,其本質上是一種交流電機。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別采用是無鐵芯轉子,也叫空心杯型轉子?招谋姍C與普通電機比較,具有以下優勢:
                        a. 較高的能量轉換效率(衡量其節能特性的指標):其效率一般在70%以上,部分產品可達到90%以上(普通鐵芯電機在15-50%);
                        b.激活、制動迅速,響應極快:機械時間常數小于28毫秒,部分產品可以達到10毫秒以內,在推薦運行區域內的高速運轉狀態下,轉速調節靈敏;
                        c.可靠的運行穩定性:自適應能力強,自身轉速波動能控制在2%以內;
                        d.電磁干擾少:采用高品質的電刷、換向器結構,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;轉速-電壓、轉速-轉矩、轉矩-電流等對應參數都呈現標準的線性關系。
                  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。電動機的轉子上粘有已充磁的永磁體,為了檢測電動機轉子的極性,在電動機內裝有位置傳感器。驅動器由功率電子器件和集成電路等構成,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信號,用來控制逆變橋各功率管的通斷,產生連續轉矩;接受速度指令和速度反饋信號,用來控制和調整轉速;提供保護和顯示等等。
                  無刷電機與其它電機的比較:
                  優點無電刷,就避免了有刷電機電刷損壞的缺陷,使用壽命長。轉速快,功率大。
                  缺點無刷機在負載波動時有可能不響應,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)出現電機突然停轉的現象。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,以前曾經做過實驗,對空心杯電機的相應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,便宜的國產的也要幾百一臺,貴的如MAXon,FAULHABER,上千一臺。以四驅為例,電機就要花幾千,在考慮到備份什么的,投入相當的大啊。另外是不如普通的直流電機耐糙啊,使用不當的話很容易出機械故障,如電刷燒壞,驅動軸脫落,我曾經一晚上弄壞好幾個,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,參數上也有差別。
        如果挑呢?舉例說明。假設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,那么電機轉速至少要10000r/min,在考慮到冗余,電機的額定轉速要達到 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,電機的額定轉速也要高于8000r /min。另外一個重要的參數就是功率,根據經驗,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,最好去正規的廠家買,如德昌電機,yushan電機的等等,一般都有相應的規格說明,以供參考,質量上也可靠些。


         



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