CN103253152A - 平衡车电机扭矩确定方法 - Google Patents

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应佳伟
谢江虎
陈辉
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Abstract

本发明公开了一种平衡车电机扭矩确定方法，首先对人体重心进行受力分析得到在垂直人体的方向上F1=Gsina，在人体方向上有关系式N=Gcosa，人体所受合力F=F1=Gsina，表示人体重心对轮子轴心产生了一个逆时针的力矩M1=Gsina*L，人体将以半径L，以轮子轴心为中心点向下旋转运动；从平衡车的原理分析，轮子必须向左边滚动，轮子向左边滚动，地面将给轮子一个向左的摩擦力f，摩擦力f将对轮子轴心产生一个顺时针的力矩M2=f*R，摩擦力f为50N-200N，半径R为0.18m-0.3m，故电机的扭矩为9NM-60NM。本发明可解决如何使平衡车的电机具有适当的扭矩的技术问题。

Description

平衡车电机扭矩确定方法
技术领域
    本发明涉及一种使平衡车电机具有合适的扭矩的确定方法。 
背景技术
平衡车即电动双轮平衡车是一种轮胎左右并行布置，采用倒立摆原理来实现自平衡的电动车。平衡车的运作原理主要是参照飞机平衡的原理，也就是车辆本身采用电子自衡系统，控制其自动平衡能力，它通过车体内置的陀螺仪和加速度传感器来检测人体与车体重心的变换，透过精密且高速运转的中央微处理器计算出适当的指令后，驱动马达来做到平衡的效果。从而控制车子的方向和速度，并且可实现零半径转向。该平衡车的具体结构可参考目前市场上销售的单轴双轮平衡车。 
目前的平衡车电机上的扭矩不是过大就是过小，导致平衡车的平衡效果不是很好。 
发明内容
    本发明的目的是提供一种平衡车电机扭矩确定方法，解决如何使平衡车的电机具有适当的扭矩的技术问题。 
平衡车电机扭矩确定方法，首先对人体重心进行受力分析得到在垂直人体的方向上F1=Gsina，在人体方向上有关系式N=Gcosa，人体所受合力F=F1=Gsina，表示人体重心对轮子轴心产生了一个逆时针的力矩M1=Gsina*L，人体将以半径L，以轮子轴心为中心点向下旋转运动；从平衡车的原理分析，轮子必须向左边滚动，才能将人体在不平衡位置拉到平衡位置。轮子向左边滚动，地面将给轮子一个向左的摩擦力f，摩擦力f将对轮子轴心产生一个顺时针的力矩M2=f * R，当M2=M1时，人体将保持倾斜状态，当M2>M1时，人体将被逐渐拉回平衡位置，即人体倾斜角度到0的位置；同时车体将向前运动；其中，摩擦力f为50N-200N，半径R为0.18m-0.3m，故电机的扭矩为9NM-60NM。 
    本发明的有益效果是：由于电机扭矩为9NM-60NM，其能提供平衡车所需的恰当扭矩，使平衡车具有很好的平衡性能。 
附图说明
图1是本发明平衡车示意图； 
图2是本发明平衡车人体骑行时的示意图；
图3是本发明人体倾斜的受力示意图。
具体实施方式
请参考图1至图2，平衡车所采用的恰当扭矩的确定方法如下：当人体身体向前倾时，车体向前运动，以轮子轴心为中心点向下旋转运动，轮子向左边滚动，将人体在不平衡位置拉到平衡位置。轮子向左边滚动，底面将给轮子一个向左的摩擦力，摩擦力将对轮子轴心产生一个顺时针的力矩。在倾斜状态下，人体保持平衡，确保不跌落。当人体身体向后倾时，则相反之。 
请参考图3，图3是平衡车受力分析，其中，α为人体倾斜角度，G为人体重心所受重力，L为人体重心到车轮轴中心的距离，R为轮子的半径，N为轴心对人体的支持力；假设车体速度为0，对人体重心进行受力分析可以得到在垂直人体的方向上F1=Gsina，在人体方向上有关系式N=Gcosa，从图3可以分析得到，人体所受合力F=F1=Gsina，表示人体重心对轮子轴心产生了一个逆时针的力矩M1=Gsina*L，人体将以半径L，以轮子轴心为中心点向下旋转运动。从平衡车的原理分析，轮子必须向左边滚动，才能将人体在不平衡位置拉到平衡位置。轮子向左边滚动，地面将给轮子一个向左的摩擦力f，摩擦力f将对轮子轴心产生一个顺时针的力矩M2=f * R，当M2=M1时，人体将保持倾斜状态，当M2>M1时，人体将被逐渐拉回平衡位置，即人体倾斜角度到0的位置。同时车体将向前运动。摩擦力f一般在50N-200N，半径R在0.18m-0.3m，电机的扭矩范围在9NM-60NM。 

Claims (2)

1.平衡车电机扭矩确定方法，其特征在于：首先对人体重心进行受力分析得到在垂直人体的方向上F1=Gsina，在人体方向上有关系式N=Gcosa，人体所受合力F=F1=Gsina，表示人体重心对轮子轴心产生了一个逆时针的力矩M1=Gsina*L，人体将以半径L，以轮子轴心为中心点向下旋转运动；从平衡车的原理分析，轮子必须向左边滚动，才能将人体在不平衡位置拉到平衡位置。
2.轮子向左边滚动，地面将给轮子一个向左的摩擦力f，摩擦力f将对轮子轴心产生一个顺时针的力矩M2=f * R，当M2=M1时，人体将保持倾斜状态，当M2>M1时，人体将被逐渐拉回平衡位置，即人体倾斜角度到0的位置；同时车体将向前运动；其中，摩擦力f为50N-200N，半径R为0.18m-0.3m，故电机的扭矩为9NM-60NM。
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