關(guān)于瑞薩智能車比賽用的電機(jī)

      瑞薩超級(jí)模型車大賽的規(guī)則中，對(duì)電機(jī)的使用沒有限制，只要合適，選手可以隨意選擇電機(jī)。那么如何挑選合適的電機(jī)呢？萬丈高樓平地起，電機(jī)是模型車的基礎(chǔ)部分，電機(jī)的好壞直接決定了模型車最終能跑多快？電機(jī)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(jí)別，所以一般采用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，可能算一個(gè)例外的是無刷直流電機(jī)了，其本質(zhì)上是一種交流電機(jī)。直流電機(jī)的基本原理很簡(jiǎn)單，這里就不廢話了。

具體上，可選的直流電機(jī)有以下幾類:普通電機(jī)、空心杯電機(jī)、無刷電機(jī)。
          1. 普通電機(jī)。就是最普通，最常見的電機(jī)了。
          2. 空心杯直流電機(jī)�？招谋�電動(dòng)機(jī)屬于直流永磁、伺服微特電機(jī)，與普通電機(jī)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�電機(jī)與普通電機(jī)比較，具有以下優(yōu)勢(shì)：
                a. 較高的能量轉(zhuǎn)換效率(衡量其節(jié)能特性的指標(biāo))：其效率一般在70%以上，部分產(chǎn)品可達(dá)到90%以上（普通鐵芯電機(jī)在15-50%）；
                b.激活、制動(dòng)迅速，響應(yīng)極快：機(jī)械時(shí)間常數(shù)小于28毫秒，部分產(chǎn)品可以達(dá)到10毫秒以內(nèi)，在推薦運(yùn)行區(qū)域內(nèi)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)靈敏；
                c.可靠的運(yùn)行穩(wěn)定性：自適應(yīng)能力強(qiáng)，自身轉(zhuǎn)速波動(dòng)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(jī)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(duì)應(yīng)參數(shù)都呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的線性關(guān)系。
          空心杯電機(jī)又分為碳刷和金屬刷，碳刷的熔點(diǎn)比金屬刷高，耐過載能力強(qiáng)，適用于頻繁出現(xiàn)峰值電流的場(chǎng)合（起/停運(yùn)行，正反向運(yùn)行等)
        3. 無刷電機(jī)。無刷電動(dòng)機(jī)的定子繞組多做成三相對(duì)稱星形接法，同三相異步電動(dòng)機(jī)十分相似。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上粘有已充磁的永磁體，為了檢測(cè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的極性，在電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝有位置傳感器。驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、制動(dòng)信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，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(hào)，用來控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。
          無刷電機(jī)與其它電機(jī)的比較：
          優(yōu)點(diǎn)無電刷，就避免了有刷電機(jī)電刷損壞的缺陷，使用壽命長(zhǎng)。轉(zhuǎn)速快，功率大。
          缺點(diǎn)無刷機(jī)在負(fù)載波動(dòng)時(shí)有可能不響應(yīng)，而這個(gè)模型大賽對(duì)電機(jī)要求承受非常大的負(fù)載波動(dòng)，使用無刷電動(dòng)機(jī)時(shí)可能會(huì)（實(shí)際上是必然會(huì)）出現(xiàn)電機(jī)突然停轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。且無刷電機(jī)電壓范圍較小，力矩較小，控制復(fù)雜，電流較大，很難滿足要求，日本比賽也不用無刷電機(jī)。所以無刷電機(jī)基本排除。

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

       所以，對(duì)絕大部分的參賽隊(duì)而言，比較合適就是普通電機(jī)了，便宜，耐糙，耐壓特性好。普通的直流電機(jī)也分好幾個(gè)級(jí)別，一般按電機(jī)直徑分類，如RC130, RC260/RC280, RC380,RC540等等。飛思卡爾比賽用的是RC380電機(jī) 瑞薩比賽組委會(huì)提供的是RC260級(jí)別的電機(jī)。一般電機(jī)越大，功率也越大，同一個(gè)級(jí)別的電機(jī)，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(dá)到4m/s的速度，車輪直徑45mm，傳動(dòng)比1：6，那么電機(jī)轉(zhuǎn)速至少要10000r/min,在考慮到冗余，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速要達(dá)到 14000r/min,才比較而是，即使考慮到通過超壓工作，即6V的電機(jī)，在10V(8*1.2)電壓下工作，電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速也要高于8000r /min。另外一個(gè)重要的參數(shù)就是功率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，1kg左右的模型車用3w的電機(jī)就可以了，當(dāng)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(tái)組委會(huì)的提供的電機(jī)(Mabuchi公司的RC260-18130)，如下圖所示，就可以達(dá)到3.8m/s的平均速度。而2009年，華中科技大學(xué)采用的是四臺(tái)RC-280的電機(jī)。因此，用普通的電機(jī)，只要設(shè)計(jì)合理，選型正確，就可以達(dá)到不錯(cuò)的效果。選擇電機(jī)時(shí)，最好去正規(guī)的廠家買，如德昌電機(jī)，yushan電機(jī)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。