談談直流馬達的挑選!
以自家的迷宮鼠做為範例。
先來聊聊該選輸出功率多少的馬達才能符合需求呢!
重量: 92g ---0.092kg
最高加速度: 7m /s^2
最高速度: 3m /s
Force(N)=mass(kg) acceleration(m/s^2) (動力=重量 加速度)
需要的加速度(acceleration)= 7m /s^2
Force= 0.092kg 7m /s^2=0.644N
Power(W)=Force(N) Speed(m/s) (功率=動力 速度)
需要的最高速度(Speed)= 3m /s
Max power required = 0.644N 3m /s=1.932 watt
老鼠有兩個馬達，而單顆馬達所需功率則為
1.932 / 2 = 0.966 watt
為求安全起見則會採用能夠輸出功率1.5~2倍的馬達
0.966 1.5=1.449
0.966 2=1.932
選用輸出功率(output power)1.449watt~1.932watt的馬達即可。
接著談談齒輪比的挑選!
直流馬達的轉速與扭力可以依靠齒輪比的匹配而改變。
依照需求去調整即可，在此依然藉由自家的迷宮鼠做為範例。
首先試著計算迷宮鼠需要多少的扭矩(Torque)與速度(Speed)?
輪直徑(Tire diameter)是25mm
Torque required=Force radius(扭矩=動力 半徑)
扭矩需求=0.644N 12.5m m= 8.05m Nm
一顆馬達所需扭矩(Torque)= 4.025m Nm
Wheel circumference(輪周長、圓周長)=Pi diameter(輪直徑)= 0.0785m
Wheel revolution(輪轉速) = Speed(速度) / circumference(輪周長)
= 3m / 0.0785m = 38.2rps = 2292rpm
總言之馬達在速度2292rpm必須能夠提供4.025mNm的力量才行。
接著以Faulhaber 1717SR為例:
透過以下的示意圖更直覺的觀察。
藍色: 經過齒輪比後所能提供的轉速與扭矩
綠色: 所需的轉速與扭矩
由圖可見所需的扭矩與轉速皆在容許範圍內，以上為挑選馬達的幾項原則。
不知道還有沒有什麼是遺漏掉的呢?
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