中暑的电机

时间：2021-07-15 00:30:26

关键字：电机节流

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[导读]受伤的电机卓大大，我们四轮3个月烧了6个电机，今晚烧了两个，跑了3圈无堵转无撞车就开始冒烟了…

01 受伤的电机

卓大大，我们四轮3个月烧了6个电机，今晚烧了两个，跑了3圈无堵转无撞车就开始冒烟了…驱动电路用的是比较成熟的方案应该没问题，您怎么看这个现象？

▲ 图1.1 堆积如山的烧毁车模电机

使用8.4V航模电池驱动，驱动电路正常工作（曾用于C车几个月没有烧）现在怀疑是电机堵转电流太大，打算更换放电能力弱一点的电池试试看。

02 电机在冒烟

卓大大，这是今天拍的视频。跑了两圈电机就开始过热冒烟..原本怀疑是驱动板的问题，后来飞线接了逐飞科技的成品驱动板，一样也是两圈就开始冒烟，电池电压7.8V左右。

▲ 图1.2 跑完一圈，电机就热气腾腾，烟雾缭绕 560卓大大，今天冒烟的第三个电机了…

卓大大，我们B车烧电机（电机过热）的问题还是没有解决。我们现在的车速在2.9m左右，运行过程中有较多的电机反转减速，在停车后可以观察到电机有烟冒出伴随大量刺激性气味，而且电机极烫。在冷却之后，观察加速曲线，电机性能有衰减。
我们已经单独做过一下对照实验：

更换5个电机，全部冒烟。
更换航模锂电池：冒烟 18650锂电池:加速性能下降，反转时掉电复位镍镉电池：加速性能略下降，反转时掉电复位
更换驱动板：换了3种自制驱动板和逐飞的成品驱动板，均过热冒烟
电机两侧并联电容，依然冒烟。
改变PWM频率等、降低车模重量，依然过热冒烟。

▲ 图1.3 在跑完一圈之后，可以看到电机中出现的发烫的烟雾
我们目前已经想不到更多的测试办法了，还请卓大大指点迷津视频和图片附上。

03 都是热量惹的祸

前面车模上的直流小型电机，无论是冒烟，还是性能下降，其原因都来自于电机过热。引起温度升高的热量基本上来自于电机转子绕组中通过的电流在转子线圈等效电阻上的损耗。
为了避免温度的过高，只能采用“开源节流”。这里的开源是指扩大电机散热渠道；节流则是减少转子绕组电阻损耗功率。

一、如何节流？

转子绕组上的电阻将电流能量转换成了热能，减少电流与绕组电阻是关键。
减少电流看起来最容易，但这与提高车模驱动力的要求有点相悖。电机输出转矩在一定范围内与电机转子电流成正比。如果减少了电流，则电机驱动能力将会等比例下降。那怎么办？

1、减少电流波动

由于车模机械运动存在机械惯性，实际的驱动车模加速是由电机输出转矩的平均值决定，也就与流过电机电流成正比。那么在同样的平均电流下，如果电流波动变化越大，则对应电阻损耗越大。为什么，这是因为电流的平均值是对电流的积分然后进行平均；但电流在电阻上的所引起的功耗则与电流的平方的积分有关。
比如下面两个电流信号，它们的平均电流都是1A。但这两个电流如果作用在1Ω的电阻上，所产生的的电功率为1W，但所产生的电功率为2W。

▲ 图3.1 直流电流与波动电流下面的电流波形更加极端，它同样平均电流是1A，所产生的电机驱动力是相同的，但在1Ω电阻上所产生的热功率则是4W。

▲ 图3.2 波形变化更大的电流脉冲信号因此，避免流过电机电流的巨大波动，在保持相同的驱动力和制动力的情况下，可以降低电阻损耗。