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。

名称 参数
长宽高 800×800×800mm
总体质量m 40kg
最高速度Vm 18km/h
迎风面积A 0.64m2
空气阻力系数CD 0.4
滚动阻力系数μ 0.05
轮胎直径D 0.1525m
驱动形式 4驱
最大爬坡度α 20°
加速时间ta 2s

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

  • 参考最大爬坡性能

  • 参考加速性能

  • 最终功率满足要求:

3.电机转速

  • 最高转速
    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:

  • 额定转速
    以额定速度为依据设计,则轮毂电机的额定转速满足公式:

4.电机转矩

  • 额定转矩与额定转速,额定功率的关系式为:

5.电机性能设计要求

名称 参数 单位
额定电压 24 V
峰值功率 350 W
额定功率 191 W
额定转矩 3.81 N·m
额定转速 500 rpm

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。