张自学

摘要：智能汽车竞赛中驱动电机为永磁直流电动机，可以根据直流电动机的机械特性公式推导电、输出转矩和速度的关系，然后建立力学和电学之间的动力学方程，可简单分析出实际电机电压与车速的关系。

鉴于现在《全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛》在高职学院的逐渐普及，很多老师和同学们都热衷于这项比赛，下面我们从直流电动机的机械原理来阐述它们之间的关系。

一、直流电机的电学分析

直流电机机械特性大家可以查阅相关资料获得，我们这里也做一个简单的推导，帮助大家理解，直流电机电枢里面电压与电流以及感应电动势的关系式为U=E+IaRa，其中U为加入到电枢上的电压，E为电机旋转时产生的感生电动势，Ra为电枢电阻，Ia为电枢电流，而直流电机输出的转矩由安培定律（F=BIL）可得T=KTΦIa，其中KT为转矩常，Φ为磁场的磁通，T为电机输出转矩，由于智能车比赛不能对驱动电机做任何的修改，所以线圈的形状以不能修改，则上式是正确的；

感生电动势由法拉第电磁感应定律（E=BLV）做进一步的推导可得E=nKEΦ，n为电机转速，KE为磁感应常数，以上所得的公式化简之后可得到直流电机的输出转矩和速度之间的关系： ，以上公式是直流电动机的通用公式。

智能车比赛驱动电机除了线圈形状不能修改之外，电磁特性也不能随意修改，故而电机为永磁式直流电机，也就是说，输出转矩和速度之间的关系表达式中，除了n、T、U（电机转速，电机电压，输出……