永磁直流无刷电机设计之路（二）——整体方案设计

1.轮毂电机参数确定

移动平台用直驱式永磁直流无刷电机设计，首先根据其行驶要求和驱动电机的性能要求，确定电机各部分的尺寸，选择合适的材料，计算其性能。

此设计原考虑用于竞赛机器人，其相关参数如下表所示。

根据这些移动平台参数，对电机的功率、转矩以及转速等性能就能够进行更好的设计。

2.电机功率

Pa=Vm3600ηT(mgf+CDAVm221.15)P_a=\frac {V_m}{3600η_T}(mgf+\frac {C_DAV_m^2}{21.15})Pa​=3600ηT​Vm​​(mgf+21.15CD​AVm2​​)参考最大爬坡性能

Pb=Vm3600ηT(mgfcosα+mgsinα+CDAVm221.15)P_b=\frac {V_m}{3600η_T}(mgfcosα+mgsinα+\frac {C_DAV_m^2}{21.15})Pb​=3600ηT​Vm​​(mgfcosα+mgsinα+21.15CD​AVm2​​)参考加速性能

Pc=13600taηT(mgfVm22ta+CDAVm221.15×2.5ta)P_c=\frac {1}{3600t_aη_T}(mgf\frac {V_m^2}{2\sqrt {t_a}}+\frac {C_DAV_m^2}{21.15×2.5}t_a)Pc​=3600ta​ηT​1​(mgf2ta​​Vm2​​+21.15×2.5CD​AVm2​​ta​)最终功率满足要求：

P≥max[Pa,Pb,Pc]P≥max[P_a,P_b,P_c]P≥max[Pa​,Pb​,Pc​]

3.电机转速

依据最高速度，轮毂电机采用转子直接驱动，则电机的转速等同于车速，则轮毂电机的最高转速达到的要求如公式：

nm≥Vm×10360πDn_m≥\frac{V_m×10^3}{60\pi D}nm​≥60πDVm​×103​额定转速nm

以额定速度为依据设计，则轮毂电机的额定转速满足公式：

nN=v×10360πDn_N=\frac{v×10^3}{60\pi D}nN​=60πDv×103​

4.电机转矩

TN=9550PNnNT_N=\frac{9550P_N}{n_N}TN​=nN​9550PN​​

5.电机性能设计要求

结语

整体方案及后面的电磁参数计算复杂，建议使用EXCEL进行计算。