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关于瑞萨智能车比赛用的电机

时间:2024-04-30 06:37:09

超级模型车大赛的规则中,对电机的使用没有限制,只要合适,选手可以随意选择电机。那么如何挑选合适的电机呢?万丈高楼平地起,电机是模型车的基础部分,电机的好坏直接决定了模型车最终能跑多快?电机一般分为交流和直流两种,由于采用供电,加之是模型车这种级别,所以一般采用直流电机作为驱动,可能算一个例外的是无刷直流电机了,其本质上是一种交流电机。直流电机的基本原理很简单,这里就不废话了。

具体上,可选的直流电机有以下几类:普通电机、空心杯电机、无刷电机。
1. 普通电机。就是最普通,最常见的电机了。
2. 空心杯直流电机。空心杯电动机属于直流永磁、伺服微特电机,与普通电机的主要区别采用是无铁芯转子,也叫空心杯型转子。空心杯电机与普通电机比较,具有以下优势:
a. 较高的能量转换效率(衡量其节能特性的指标):其效率一般在70%以上,部分产品可达到90%以上(普通铁芯电机在15-50%);
b.激活、制动迅速,响应极快:机械时间常数小于28毫秒,部分产品可以达到10毫秒以内,在推荐运行区域内的高速运转状态下,转速调节灵敏;
c.可靠的运行稳定性:自适应能力强,自身转速波动能控制在2%以内;
d.电磁干扰少:采用高品质的电刷、换向器结构,换向火花小,可以免去附加的抗干扰装置; 能量密度大:与同等功率的铁芯电机相比,其重量、体积减轻1/3-1/2;转速-电压、转速-转矩、转矩-电流等对应参数都呈现标准的线性关系。
空心杯电机又分为碳刷和金属刷,碳刷的熔点比金属刷高,耐过载能力强,适用于频繁出现峰值电流的场合(起/停运行,正反向运行等)
3. 无刷电机。无刷电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法,同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体,为了检测电动机转子的极性,在电动机内装有位置。由功率电子器件和等构成,其功能是:接受电动机的启动、停止、制动信号,以控制电动机的启动、停止和制动;接受位置传感器信号和正反转信号,用来控制逆变桥各功率管的通断,产生连续转矩;接受速度指令和速度反馈信号,用来控制和调整转速;提供保护和显示等等。
无刷电机与其它电机的比较:
优点无电刷,就避免了有刷电机电刷损坏的缺陷,使用寿命长。转速快,功率大。
缺点无刷机在负载波动时有可能不响应,而这个模型大赛对电机要求承受非常大的负载波动,使用无刷电动机时可能会(实际上是必然会)出现电机突然停转的现象。且无刷电机电压范围较小,力矩较小,控制复杂,电流较大,很难满足要求,日本比赛也不用无刷电机。所以无刷电机基本排除。

综合上述观点,最适合用于比赛的是空心杯直流电机,以前曾经做过实验,对空心杯电机的相应特性有非常深刻的影响。但是,空心杯电机也有其缺点,首先是价格,空心杯电机属于比较精密的电机,价格一般很贵,便宜的的也要几百一台,贵的如MAXon,FAULHABER,上千一台。以四驱为例,电机就要花几千,在考虑到备份什么的,投入相当的大啊。另外是不如普通的直流电机耐糙啊,使用不当的话很容易出机械故障,如电刷烧坏,驱动轴脱落,我曾经一晚上弄坏好几个,几千元就没了啊。

所以,对绝大部分的参赛队而言,比较合适就是普通电机了,便宜,耐糙,耐压特性好。普通的直流电机也分好几个级别,一般按电机直径分类,如RC130, RC260/RC280, RC380,RC540等等。飞思卡尔比赛用的是RC380电机 瑞萨比赛组委会提供的是RC260级别的电机。一般电机越大,功率也越大,同一个级别的电机,参数上也有差别。
如果挑呢?举例说明。假设我希望模型车最高能达到4m/s的速度,车轮直径45mm,传动比1:6,那么电机转速至少要10000r/min,在考虑到冗余,电机的额定转速要达到 14000r/min,才比较而是,即使考虑到通过超压工作,即6V的电机,在10V(8*1.2)电压下工作,电机的额定转速也要高于8000r /min。另外一个重要的参数就是功率,根据经验,1kg左右的模型车用3w的电机就可以了,当然了功率是越大越好。

日本"MCR之神"岛津春夫的车也就用了4台组委会的提供的电机(Mabuchi公司的RC260-18130),如下图所示,就可以达到3.8m/s的平均速度。而2009年,华中科技大学采用的是四台RC-280的电机。因此,用普通的电机,只要设计合理,选型正确,就可以达到不错的效果。选择电机时,最好去正规的厂家买,如德昌电机,yushan电机的等等,一般都有相应的规格说明,以供参考,质量上也可靠些。




2驱VS4驱。
组合会提供的套件是2轮驱动,但如果想要取得较好的成绩的话,一般要四驱,当然也可以用6驱,8驱等等,但各方面综合下来,四驱各方面比较平衡。4驱相对 2驱的优势主要在于两个方面,1。在相同的 下,4驱的总功率大,但如果制作的水平太差的话, 甚至跑不赢两驱的。2.过直角弯,大S弯,换道时,四驱的效率很高,很容易就过去了,2驱的尤其是2驱后轮驱动的,转弯特性是不如4驱的。
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