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
参考最高车速Pa=Vm3600ηT(mgf+CDAVm221.15)P_a=\frac {V_m}{3600η_T}(mgf+\frac {C_DAV_m^2}{21.15})Pa=3600ηTVm(mgf+21.15CDAVm2)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=3600ηTVm(mgfcosα+mgsinα+21.15CDAVm2)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=3600taηT1(mgf2taVm2+21.15×2.5CDAVm2ta)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
最高转速nm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
额定转矩与额定转速,额定功率的关系式为:TN=9550PNnNT_N=\frac{9550P_N}{n_N}TN=nN9550PN
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。