موتورهای دایرکت درایو چگونه کار می کنند

موتورهای درایو مستقیم تقریباً مانند اکثر موتورهای DC بدون جاروبک کار می کنند. آهنرباها به روتور موتور متصل می شوند و سیم پیچ ها روی استاتور موتور قرار می گیرند. همانطور که سیم پیچ ها انرژی می گیرند، میدان های الکترومغناطیسی تولید می کنند که آهنرباهای روتور را جذب یا دفع می کند. سوئیچینگ یا جابجایی مناسب توان به سیم پیچ ها یک حرکت کنترل شده ایجاد می کند. موتورهای درایو مستقیم خطی و روتاری وجود دارند اما نسخه های چرخشی به مراتب بیشترین استفاده را دارند.

Direct drive motors with diameters of >1m are possible, able to produce a torque of >10،{1}}نیوتن متر بسیاری از موتورهای درایو مستقیم "بدون قاب" هستند، به این معنی که آنها بدون محفظه، یاتاقان یا سنسور بازخورد عرضه می شوند. این به سازندگان ماشین و یکپارچه‌سازهای سیستم اجازه می‌دهد تا طراحی محفظه، شفت و یاتاقان خود را برای بهینه‌سازی اندازه، شکل، وزن و عملکرد دینامیکی کلی ساده‌تر کنند.

دو دلیل اصلی برای انتخاب یک درایو مستقیم توسط مهندس طراح، عملکرد پویا و فاکتور شکل است. به جای اینکه با یک کوپلینگ، گیربکس، تسمه یا زنجیر سروکار داشته باشید، یک موتور محرک مستقیم مستقیماً به بار متصل می شود، بنابراین هیچ پسماند، واکنش برگشتی یا «حرکت از دست رفته» در هیچ جهتی از حرکت وجود ندارد. مزیت طراحی ناشی از موتورهای نسبتاً مسطح با سوراخ بزرگ در وسط - اجازه عبور حلقه‌های لغزنده، لوله‌ها و کابل‌ها - را نباید دست کم گرفت.

مزایای روش درایو مستقیم عبارتند از:

عملکرد دینامیکی عالیو کنترل دقیق موقعیت و/یا سرعت

بدون واکنش یا سایش

قابلیت اطمینان بالابه دلیل تعداد کم قطعات و حذف چرخ دنده ها، قرقره ها، آب بندی ها، بلبرینگ ها و غیره.

فشرده- با ارتفاع محوری کم و سوراخ بزرگ امکان پذیر است

موج گشتاور کمیا "دنده"

بهره وری انرژیاز ریشه کنی تلفات در عناصر مکانیکی میانی

صدای آکوستیک کمیا ارتعاش خود القا شده

بدون / تعمیر و نگهداری کم

نیاز به سرمایش کمبه دلیل هندسه حرارتی مفید

شکاف های هوایی نسبتاً بزرگ- نصب آسان و مقاومت در برابر ضربه

عیب اصلی اغلب بیشتر از واقعی درک می شود - موتورهای درایو مستقیم (DD Motors) اغلب گرانتر از موتورهای سنتی هستند. در حالی که این ممکن است اغلب در یک مقایسه ساده 1:1 درست باشد، یک دیدگاه جامع تر (با در نظر گرفتن ریشه کن کردن دنده های میانی، کوپلینگ ها، و تعمیر و نگهداری و همچنین کاهش در ساده سازی کلی مکانیکی) نشان می دهد که ترتیبات محرک مستقیم، شاید به طور شگفت انگیزی، راه حل هزینه و عملکرد بهینه در بسیاری از برنامه ها.

نمونه‌های کلاسیک کاربردهای درایو مستقیم در گیمبال‌هایی مانند سیستم‌های آنتن (به‌عنوان مثال ارتباطات ماهواره‌ای روی خودرو)، دوربین‌های نظارتی و مداربسته، اسکنرها، تلسکوپ‌ها، الکترواپتیک‌ها، جدول‌های نرخ و سیستم‌های رادار یافت می‌شوند. همچنین کاربردهایی در ماشین‌های CNC، تجهیزات بسته‌بندی، روباتیک و حتی میزهای گرامافون سطح بالا وجود دارد.

اگر سوراخ درایو مستقیم نسبتاً کوچک باشد (<2") there is a wide choice of position feedback sensors based on optical, magnetic, capacitive, and inductive technologies. For larger bores, the primary options are frameless resolvers, ring encoders, and inductive encoders.

حل‌کننده‌های فریم‌لس

حل‌کننده‌ای که ارتفاع محوری آن در مقایسه با قطر آن کوچک است، می‌تواند به‌عنوان حل‌کننده بدون فریم، حل‌کننده اسلب یا حل‌کننده پنکیک شناخته شود. به عبارت دقیق تر، «فریم لس» به این معنی است که محفظه حل کننده حذف شده است، اما بسیاری از مهندسان زمانی که به یک رزولور با ارتفاع کم و قطر بزرگ اشاره می کنند، از اصطلاح بدون فریم استفاده می کنند.

اکثر رزولورها به جای برس بدون جاروبک هستند، اما همگی بر اساس اصول ترانسفورماتور هستند. به عبارت دیگر، سنسورهای زاویه القایی هستند. از آنجایی که موقعیت روتور یک تفکیک کننده نسبت به استاتور آن متفاوت است، جفت الکترومغناطیسی بین روتور و استاتور متفاوت است. این را می توان به عنوان سیگنال های خروجی تفکیک کننده به طور سینوسی نسبت به تحریک یا سیگنال ورودی مشاهده کرد.

برخی از حل‌کننده‌ها «تک سرعته»، «دو سرعته»، «چهار سرعته» و غیره نامیده می‌شوند. این به تعداد دفعاتی اشاره دارد که خروجی حل‌کننده به طور منحصربه‌فرد در طول 1 دور تغییر می‌کند. خروجی یک رزولور تک سرعته بیش از 1 دور منحصر به فرد است. خروجی یک رزولور دو سرعته در هر 180 درجه در 1 دور منحصر به فرد است. خروجی یک رزولور چهار سرعته در هر 90 درجه در 1 دور و غیره منحصر به فرد است.

حل‌کننده‌ها سوابق بسیار خوبی در کاربردهای مرتبط با ایمنی دارند - به‌ویژه در هوافضای غیرنظامی. آنها بسیار ناهموار و قابل اعتماد هستند اما معمولاً حجیم، سنگین و سفارشی کردن آنها دشوار است.

رمزگذارهای حلقه

رمزگذارهای حلقه ای همچنین به عنوان رمزگذارهای توخالی بزرگ یا رمزگذارهای بزرگ از طریق شفت شناخته می شوند. مانند رزولورهای بدون فریم - همه این اصطلاحات به رمزگذاری اشاره دارد که ارتفاع محوری آن در مقایسه با قطر آن کوچک است. رمزگذارهای حلقه معمولاً نوری یا مغناطیسی هستند.

رمزگذار نوری از اسکن یک شبکه ریز یا "مقیاس" که توسط منبع نور LED روشن می شود، استفاده می کند. ترازو، دوار یا خطی، از "خطوط" شفاف و مات ساخته شده است که در یک چرخه کاری 50-50 مرتب شده اند. تعداد نواحی شفاف روی دیسک مطابق با گام مقیاس است که وضوح رمزگذار را مشخص می کند. سنسور متناسب با شدت نور فرودی ولتاژ تولید می کند. همانطور که سنسور نسبت به مقیاس حرکت می کند، ولتاژ به صورت سینوسی تغییر می کند. رمزگذارهای نوری دقت بالایی دارند اما نسبتاً شکننده و حساس به آلاینده‌ها هستند.

یک رمزگذار مغناطیسی از یک مسیر آهنربایی چند قطبی استفاده می کند. سنسور، اثر هال یا مقاومت مغناطیسی، تغییر در شار مغناطیسی را با حرکت قطب های مغناطیسی نسبت به سنسور اندازه گیری می کند. سیگنال های سینوسی و کسینوس می توانند مانند رمزگذار نوری تولید شوند. رمزگذارهای مغناطیسی ناهموار، فشرده هستند و می توانند بسیار مقرون به صرفه باشند. با این حال، آنها به میدان های مغناطیسی حساس هستند. تولید رزولوشن محدود کننده مسیر مغناطیسی با گام ریز دشوار است. تکرارپذیری توسط هیسترزیس و تغییرات دقت در محدوده دمای عملیاتی به خطر می افتد. مسیر مغناطیسی نسبتا شکننده است و می تواند مستعد شوک باشد.

رمزگذارهای القایی

رمزگذارهای القایی (IncOders) از فیزیک بنیادی یکسانی به عنوان حل کننده ها استفاده می کنند، اما همان خروجی های الکتریکی دیجیتال را به عنوان یک رمزگذار نوری ارائه می دهند. این بدان معنی است که آنها همان استحکام و قابلیت اطمینان یک حل کننده را ارائه می دهند، اما با یک رابط الکتریکی با کاربری آسان.

بر خلاف یک رزولور، تمام وسایل الکترونیکی مورد نیاز برای کار در داخل استاتور IncOder است. این بدان معنی است که رابط الکتریکی معمولاً یک منبع DC ولتاژ پایین است که یک خروجی داده دیجیتالی را نشان می دهد که زاویه یا تغییر زاویه مطلق را نشان می دهد.

بر خلاف رمزگذار حلقه، اندازه گیری IncOder فقط در یک نقطه انجام نمی شود، بلکه در تمام سطوح مسطح روتور و استاتور انجام می شود. این بدان معناست که IncOderها در برابر نادرستی ناشی از چرخش غیر متمرکز بسیار کمتر مستعد هستند، بنابراین نصب آنها را نسبتا آسان می کند.