直流电机指南

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从一开始，直流电机就显得很简单。两端加上电压，它就转动了。你如果要控制电机自转的方向吗？正确的方法是改变电线的方向。现在你如果想电机以一半的速度转动吗？你应该降低它的电压。但是你如何使机器人自动地做这样的事情？而且你怎样知道电机应该得到多大电压？为什么不是50伏而是12伏？电机怎样会过热？使电机运行要比你认为的复杂得多。 你可能知道直流电机电压非两极的，指你可以转换电压不会有什么不利情况发生。一般直流电机是额定电压从6V~12V。再大一些是24V或更大。但是对机器人来说，你可能只会用到6V~12V的范围。这样来说，为什么电机要在不同的电压下工作？就我们所知（或者应该是），电压直接关系到电机转矩的大小。电压越大，转矩越高。但是不能让你的电机工作在100V的情况，那样就不太好了。直流电机在额定电压下工作效率最高。如果你采用过低的电压值，它就不会工作了。如果你采用了过高的电压，它将过热，线圈将会熔化。因此一般的规则是，尝试尽可能采用接近电机额定的电压。此外，尽管24V的电机会更加强劲有力，难道你真的想让你的机器人随身带上24V的电池（那是又重又大）？我的建议是不要超过24V的电机，除非你是真的太需要那样的转矩了。 电流 对于所有的电路来说，一定要注意到电流。太小不能工作。太大也会彻底毁坏。 在买电机时，你一定要注意两个电流额定值问题。第一个是工作电流， 这是电机工作在预期一般转矩时电流的平均值，该值乘以额定电压就得到电机运行的平均功率。另一个需要注意的电流额定值是停转电流。这就是你起动电机但转矩不足以致它停止转动。这是电机工作的最大电流，因而也是最大功率。所以你设计好全部的电路，能处理这样的停转电流。此外，如果你打算长时间运转电机，或者在高出额定电压时运行，最好给电机加上散热槽避免线圈熔化。 额定电压 你能在电机上加上多高的电压？一般所有的电机受（或至少应该）一定的瓦特的限定。瓦特是能量单位。能量转换中的损失直接变为热量输出，太多的热量会使电机线圈（的绝缘部分）熔化。所以（高质量）的电机制造商知道多大的电压会使电机失效，并且在电机性能表中给予说明。做下实验测试看看，你的电机工作在合适的电压下的电流有多大。 方程式为： 功率（瓦）=电压*电流 不断增大电压，测试电流，直到功率为给定的额定功率的90%左右为止。 .功率峰值 对于直流电机在改变方向时的特殊情况。为使电机反转，你必须同样反接电压。可是电机已建立了抵抗这种电压改变的感应电动势。因此在短时期内改变电机转向，将会有很大的功率峰值。电压达到工作电压的两倍，电流也会至停转电流。有必要考虑设计合适的机器人功率调节电路，处理任意的电压峰值。 转矩 在购买直流电机时，要注意有关转矩两个额定值。第一个是工作转矩，这是电机设计时所决定的，一般是标称值。另一个额定值是停转力矩，这是电机从转动到停止时的力矩。一般仅考虑工作转矩，但是有些情况下，你可能想知道电机的工作能力范围。如果你设计一个轮式机器人，良好的转矩意味着加速性能好。我个人标准是，如果你的机器人有2个电机，确保每个电机的停转转矩足以超过你的机器人的重量乘以轮子半径。通常偏爱转矩甚于速度。记住，如上面所述，借助所加电压可以改变转矩大小。如果你需要大一些转矩压一只可爱的小猫，提高20%的电压值就很保险了（对你来说，而不是小猫）。不过要记住，这会效率下降，你应该为电机准备散热槽。 转速 当说道直流电机时，转速是比较复杂问题。一般规则是，当电机以最大的可能速度运行时效率最高。不过这显然是不可能的，很多时候我们也想让我们的机器人运行的慢一些。因此，首先需要调速，这样电机能转的快，也能够得到额外的转矩，可惜传动装置自动降低了效率，不会高于90%左右，因此在考虑传动装置时，一对齿轮啮合应该包括速度和转矩减少为90%。例如，如果有3个齿轮，因此在一起啮合两次，效率将为：90%x 90% = 81%。电压和工作阻力矩也明显会影响速度。 控制方法 最主要的直流电机的控制方法是H桥。当你把H桥与电机连结，要用到译码器测试轮子的转速和位置。接下来，你应该好好读一下直流电机制动方法的内容（原文此处有链接）。 其它情况 用一只小的微法级的电容接接在电机两端以延长电机寿命。这样做对于有噪音和价格便宜的电机确实好，几乎是电机的两倍寿命。不过，用这种技术对价格较贵的高端电机改善很小。