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走进机器人和模型的电机和电调一

2019-11-09 18:13:45 | 来源: 单机资讯

最近,随着各种格斗机器人比赛的进行,攀爬车、模型船大众基础日趋广泛。机电、电调(电子调速器)等电子部件正影响着模型与机器人爱好者的“玩乐之路”。今天,小编就来与您共同探讨一下模型和机器人机电和电调的选择。

电动模型的动力,主要是指2个元件:

第一就是带动车架行驶的电机(Motor)。

第二就是控制机电转速的调速器(Speed Controller),很久之前初期的调速器是使用舵机控制可调电阻拨片来实现,此类称为机械调速器,现已退出历史舞台,仅能在一些复刻车架包装盒或说明书上看到其照片。现在我们说调速器,都是指电子调速器,简称电调、ESC(Electronic Speed Controller)。

按大类来分,电机可分为有刷动力和无刷动力。即有刷电调搭配有刷机电,和无刷电调搭配无刷电机。

有刷机电与无刷电机

我们常见的小型机电,全部都是内转子电机,也就是机电外壳是固定的,靠里面圆形转子转动。外转子的这里不予讨论,想要了解外转子与内转子的,可以自行在网上搜索了解。

有刷电机:早期的机电,是将磁铁固定在机电外壳或底座,成为定子。然后将线圈绕组,成为转子,模型车用有刷电机常见都是3组绕线,下图就是典型的有刷机电构造。

走进机器人和模型的电机和电调一

通过图片可见有刷机电最基本的组成部分除定子,转子,还有碳刷,有刷电机因此也叫碳刷机电,或有碳刷电机。

碳刷通过与绕组上的铜头接触,让电机得以转动。但是由于高速转动时,会带来碳刷的磨损,因此有刷机电需要在碳刷用完以后,更换碳刷。

而铜头也会磨损,因此在有碳刷时期的比赛机电,除更换碳刷,还需要打磨铜头,让铜头保持光滑。更换碳刷后还需要磨合,让碳刷与铜头的接触面积最大化,以实现最大电流来提高电机的转速/扭矩。

下图是田宫一款有刷机电:SUpER STOCK RZ,略有年份,现在估计找不到新的了

走进机器人和模型的电机和电调一

无刷电机:既然有刷有以上的弊端,因此无刷便应运而生。

无刷是把线圈绕在定子上,然后把磁铁做成转子,转动的是磁铁,而不是线圈,因此就没有了碳刷这个消耗品。

既然线圈固定了,那末如何让线圈产生变化的磁场呢?这就是为何无刷需要3根线的缘由了。利用无刷电调,给线圈组对应地供电以产生相应的磁场,就可以实现不停地驱动磁铁转子保持转动。

下图就是无刷电机的最基本原理,十分简单易懂,就是我们现在主流的2极电机的驱动原理。

走进机器人和模型的电机和电调一

下图是好盈酷跑无刷电机

总结:不管有刷电机还是无刷机电,基本原理都是通过线圈产生磁场,然后搭配永磁铁来驱动转子转动。有刷是把永磁铁做成定子,线圈做成转子。而无刷则是把线圈做成定子,永磁铁做成圆形的转子。

电机使用小提示:玩家面向机电输出轴,电机以逆时针转动时,车架是前进方向,则是标准的车架设计。如果某些车架使用非标设计,那末就会变成马达逆时针转动时,车子反而后退。固然也有可能是一些玩家安装过程出错,将差速器的左右装反了,也会出现反向的毛病。

有刷电调与无刷电调

1.有刷电调

有刷电调配合有刷机电使用。有刷电调常常只有4根线,2根是输入电源端,接到正负极。另外2根则是控制机电转速的输出端,接到机电的2个电极上。通过改变电流/电压和传导方向就可以实现对转速和正反的控制。

图中是好盈酷跑60A防水型有刷电调

之前的顶级比赛级有刷电调是不带倒车的,因此只有3根线柱,接到机电正极的线和电池正极是同一根线柱。

图中是田宫曾的顶级有刷电调

无刷电调,和有刷一样道理,无刷电机需要工作,就必定需要一个无刷电调。

无刷电调输入端一样是2根线,正负极电源。但是无刷输出则需要3根线。原理上面我们介绍无刷机电的时候说过了,就是靠3根线不停地改变磁场以驱动转子转动。

下图是目前好盈顶级V3.1版120A电调

说完原理,我们就知道,无刷电机必须使用无刷电调才可以。而有刷电机则需要使用有刷电调才行。

但是部份无刷电调可以通过改写内置程序,让输出的3根线桥搭成2根,用以驱动有刷机电。好盈科技之前就曾推出过此类产品,不过早已停产。因为无刷电机与无刷电调已成为主流。

在初步讨论何为机电、何为电调与电机电调的两大流派——有刷和无刷后,下一期我们将深入讨论它们的参数,敬请期待!

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