本帖最后由 摩天轮1111 于 2013-4-13 00:31 编辑
桨篇： 就桨的静拉力t和转速n还有扭矩T之间的关系，这个问题需要明确一下，就一些数据来看，至少模型上的桨来看，那个拉力和转速之间的关系貌似是线性的，至少在相当大的转速范围内都是如此，好比3000rpm到6000rpm之间，但是如果我没有记错的话，桨的拉力是由两个部分产生的，一个是压差，一个是空气的反作用力，这个两个只和构成了桨的拉力，不论是静拉力还是飞行时候的拉力。 1. 转速和压差的关系，伯努利方程，空气反作用力和转速关系，（如果我没有记错，以前看过一个文献，得到的关系是非线性的关系的）静拉力与转速的关系这个公式应该可以推导一下 那么如何去测桨的效率呢，我感觉，桨的要的是拉力，但是输入的是功率，那么就该是要拉力和输入功率之间的关系才对，这样可以做这样一个实验 2. 将一个电机带上一个桨，测试在不同转速下的拉力和输入电机的功率，然后去掉桨，测试这个电机在空转下，这个不同转速下的输入功率，既然一个电机的转速一样的情况下，那么对应的磁滞损耗和铁损应该一样（铁损是否一样有待验证）这样的减去空载的输入功率，就应该是桨的输入功率对于拉力的曲线，做出不同转速下的力效曲线。 如果这个方法是正确的话，那么应该可以尝试几个不一样的电机测试同一个桨，得到的曲线应该是一样的东西，但是我感觉这个之中有不严谨的地方，应为在带桨的过程中，电机的工作电流是有个好几a的，那么铜损这个东西，在带桨的时候和非带桨的时候是不一样的东西。 3. 如果要准确的测试一个桨的能量转换效率和转速的关系，应该用一个电机去带动一个示功仪在去带动一个桨，在示功仪上是可以得到桨的驱动扭矩，还有桨的转速可知，可以测得桨的拉力，这些有了，就有一个桨的力效和转速的曲线， 这个曲线上的最高点表针的含义是，在这个转速下，桨能将电能极大化的转化成拉力，就是桨的效率最高。 但是很显然的，某一个尺寸的桨，这个点应该就是只有一个的，曲线很有可能是条上凸的曲线，那么对应的这个转速就是有个固定的拉力的，这个固定的拉力下是有个固定的输入功率的。而这个拉力有可能是我们想要的，比如说1kg，也有可能是一个比较小的值只有几百g甚至只有几十g，这个是一个需要研究的问题，不同直径的桨，这个参数的意义很重要，应为我们希望让桨在这个参数附近去工作，而我们经常是有一个固定的多轴的起飞重量，那么要是我们用了某个尺寸的桨，要是这个拉力只有比较小，那么我们肯定希望桨是工作在这个点上，那就可以通过增加桨的方式去取得这个效果，或者取大尺寸的桨来获得这个最大力效的时候需要的拉力，拉力满足了之后，肯定的是大桨的这个峰值的力效其数值大小应该会比小桨的要大，这个也不一定，当然如果桨型都是做的很好的话，那大桨的这个值是该比小桨要大。这个也在一定程度上给我们搭配轴数和桨提供了一个参考 4. 要带起一样的负载，小桨要用的桨数要多一点，让每个桨所负担的拉力在这个桨的最大力效点的那个拉力上，或者接近它。 总结：要对各个尺寸的桨有个测试了解，设计保证让桨能在效率最高点的那个转速附近工作（ps一下那个转速附近也就是那个静拉力附近了）。究竟这个曲线是一条下降曲线还是一条上升曲线还是一条上凸曲线，真的没有个概念，不过凭感觉这类问题应该是个上凸曲线。
电机篇： 电机的效率应当是电机的输出功率和输入功率之比，那么电机在空转时候的效率也只能认为是0了，在空转时候，电机需要克服自己空转的时候的阻力，是铁损，还有一部分的电能要变成铜损消耗掉，所以电机的输入功率是磁滞损耗加上涡流损耗，加上铜损，这些都是没有用的，是保证电机自己运转所需要的，转的越快，这些损耗就越大，我的假设是 1. 两个结构一样的电机，kv值不一样，但是不论怎么说，在一样的转速下的时候，他们的磁滞损耗应该是一样的。 而涡流损耗和铜损呢，铜损和内阻还有电流的二次方有关系，涡流损耗和定子有关，而结构一样的电机，定子一样，那么涡流损耗和电流有没有多大的关系呢，转速一样的情况下，那个每相绕组中的电流变化的频率应当是一样的，那么就是它和电流大小有没有关系呢，应该是有关系的，电流的大小直接带来的就是磁场强弱的，当然若一个圈数很多的绕组，他的电流不大的时候得到的磁场应该和一个电流很大，圈数不多的绕组得到的磁场是一样的。而定子内部的涡流，肯定的和定子的结构形状材质有关系的，但是当定子要是定了下来的话，这个之后的应该是和其所处的磁场的环境变化有关。那么电流在其中扮演的角色最直接的就是电流大小以及匝数多少也就是感抗大小决定了这个磁场的强弱等等的，涡流自然也不一样了。 2. 这里的意思应该是同样的一个电机在它负载和空载或者说负载不一样的情况下的时候，相同的转速下，其自身消耗的能量（即不对外做有用功的那部分）是不一样的，也可以表述成相同的转速下，负载不一样，电机的输出效率不一样。 朝两个极端想，一个是没有负载，那个输出效率为0，一个是超大的负载，电机转不动，电流全都发热掉了，那个输出效率也是0，那么可以看出这个负载也是有讲究的，一个电机加上一个负载，那么就该有这么几个变量，负载t，转速n，输出的效率η，（而桨的负载是个随转速而变化的东西）那如果负载一定，始终恒定，那么转速和效率应该是个什么样变化的关系呢。 那么这里应该要先讨论一下，电机自身的损耗C，也就是消耗在自身上的那个能量和转速是成什么一个关系，应该是肯定增加的，但是是什么样的一个曲线去增加呢 若这个C是和转速成一个线性关系的话，那么可以肯定了输出功率是负载t乘以转速，那这两个都是线性关系，那就有η= =constant，其中c*n是C，但是这个应该是不可能的，这里需要做个试验 3. 电机自身的消耗和转速是什么关系（负载扭矩一定的前提下，0负载扭矩，中等负载扭矩，大负载扭矩） 那么现在要知道的应该是某一型号电机某一个负载扭矩下的时候，转速和效率的关系，其实这里有个问题就是航模的无刷电机，由电子调速器来调速，在某些低转速时候，自身能提供的扭矩没有多大的，所以实际情况的是多数时候电机的负载扭矩是一个随转速增加的东西，如我们现在研究的是桨，那可以按桨的尺寸来指定电机的负载情况，同理桨有过载了和过小的区别，过载其实是在超过了某些转速之后电机出现了问题，那么这么说起来，其实每一个尺寸的桨，对于一个固定好的电机来说，都有一个二轴的曲线图，横轴可以是转速，纵轴可以是电机效率。而对于不同的桨则可能形成一个曲线簇，如下图。 就是可能是这样的一个图，其中19,18,17表示桨的大小，也就是说有可能大桨在这个转速低的时候对于电机的转换效率来说是比较高的，而稍微小一点的桨要到转速高一点的时候电机的转换效率才会高，这个要实际测量做出实验数据。 这里的曲线上的最高的点，表针的含义是在这个点，就是电机带着这个桨，在这个转速时候，电机的输入电能能最大话的转化成输出，但是桨的那个效率高的点确不一定是这个转速下呢，既然，这个电机配这个桨这个转速下工作，那么这个电机的输入功率肯定是定了，虽然这个点是电机的输入电能能最大化转化成输出能量，也就是桨的输入能量，但是这个转速下桨给输入能量转换成拉力的能力确不一定是最大的，那这个相乘才是桨的拉力，才是综合的效果。 那就延伸出了综合的那个结果，其实就是我们常常可以用的那个，电机配不同的桨的力效和拉力的曲线。也可以做一个转速和力效的曲线，因为往往我们电压和电流还有拉力和转速都是测定了的。而一个固定的桨转速能代表拉力，如果是要把一个电机配多个桨的力效特性曲线放在一起做个曲线簇，那么就用横轴为拉力，纵轴为力效，桨尺寸为曲线的特征量，在这个表里，应该可以一目了然的看出一堆曲线的最高点是哪个点，这个点在哪个曲线上，这个点就表示某型号电机配什么桨能在这个拉力下，是最大化的把输入能量转换成了输出的拉力。 4. 那如何根据一个现有的桨的效率曲线图来逆推出一个最适合它的电机呢？ 这里前提是这个桨的这个最高效的点上的拉力是我们能接受的，那么做一个电机来配对它，就该是这个电机在这个桨的这个负载下工作，在最高效点对应的那个转速时候，他的转换效率也是最高的，那就是最完美的配对了，那怎么去实现这个？
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发表于 2013-3-2 21:59
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