Direktedrevne motorer fungerer omtrent på samme måte som de fleste børsteløse DC-motorer. Magneter er festet til motorens rotor og viklinger er anordnet på motorens stator. Når viklingene blir energisert, produserer de elektromagnetiske felt som enten tiltrekker eller frastøter rotorens magneter. Passende veksling eller kommutering av kraft til viklingene gir en kontrollert bevegelse. Det finnes lineære og roterende direktedrevne motorer, men roterende versjoner er de klart mest brukte.
Direct drive motors with diameters of >1m are possible, able to produce a torque of >10,000Nm. Mange direktedrevne motorer er "rammeløse", noe som betyr at de leveres uten hus, lagre eller tilbakemeldingssensor. Dette gjør det mulig for maskinbyggere og systemintegratorer å strømlinjeforme hus-, aksel- og lagerdesign for å optimalisere total størrelse, form, vekt og dynamisk ytelse.
De to hovedgrunnene til at en designingeniør velger en direktedrift er dynamisk ytelse og formfaktor. I stedet for å håndtere en kopling, girkasse, remmer eller kjeder, festes en direktedrevet motor direkte til lasten slik at det ikke er hysterese, tilbakeslag eller "tap bevegelse" i noen bevegelsesretning. Designfordelen som kommer fra motorer som er ganske flate med et stort hull i midten – slik at sleperinger, rør og kabler kan passere – bør ikke undervurderes.
Fordelene med direktekjøringsmetoden inkluderer:
Utmerket dynamisk ytelseog nøyaktig kontroll av posisjon og/eller hastighet
Ingen tilbakeslag eller slitasje
Høy pålitelighetpå grunn av lavt antall deler og eliminering av gir, trinser, tetninger, lagre, etc.
Kompakt– med lav aksial høyde og stor boring mulig
Lavt dreiemoment krusningeller "tann"
Energieffektivitetfra utryddelse av tap i mellomliggende mekaniske elementer
Lav akustisk støyeller selvindusert vibrasjon
Ingen/lite vedlikehold
Lavt kjølebehovpå grunn av fordelaktig termisk geometri
Relativt store luftspalter– enkel installasjon og motstand mot støt.
Den største ulempen er ofte mer oppfattet enn faktiske - direktedrevne motorer (DD-motorer) antas ofte å være dyrere enn tradisjonelle motorer. Selv om dette ofte kan være sant i en enkel 1:1-sammenligning, viser et mer helhetlig syn (som tar i betraktning utryddelse av mellomgir, koplinger og vedlikehold samt en reduksjon i generell mekanisk forenkling) at direkte drivarrangementer er, kanskje overraskende nok den optimale kostnads- og ytelsesløsningen i mange applikasjoner.
Klassiske eksempler på direktedriftsapplikasjoner finnes i gimbals som antennesystemer (f.eks. kjøretøymontert satellittkommunikasjon), overvåkings- og CCTV-kameraer, skannere, teleskoper, elektrooptikk, taksttabeller og radarsystemer. Det er også applikasjoner innen CNC-maskinverktøy, pakkeutstyr, robotikk og til og med high-end platespillere.
Hvis boringen til den direkte stasjonen er ganske liten (<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.
Rammeløse løsere
En resolver hvis aksiale høyde er liten sammenlignet med diameteren kan refereres til som enten en rammeløs resolver, en plate-resolver eller en pannekake-resolver. Strengt tatt betyr 'rammeløs' at resolverhuset er eliminert, men mange ingeniører vil bruke begrepet rammeløs når de refererer til en resolver med lav høyde og stor diameter.
De fleste resolvere er børsteløse i stedet for børstede, men er alle basert på transformatorprinsipper. De er med andre ord induktive vinkelsensorer. Ettersom posisjonen til en resolvers rotor varierer i forhold til dens stator, varierer den elektromagnetiske koblingen mellom rotoren og statoren. Dette kan sees på som at resolverens utgangssignaler varierer sinusformet i forhold til eksitasjons- eller inngangssignalet.
Noen resolvere kalles 'single speed', 'to speed', 'fire speed' osv. Dette refererer til antall ganger resolverens utgang unikt varierer over 1 omdreining. En enkelthastighets resolvers utgang er unik over 1 omdreininger; en to-trinns resolvers utgang er unik over alle 180 grader innen 1 omdreininger; en fire-trinns resolvers utgang er unik over alle 90 grader innenfor 1 omdreininger og så videre.
Resolvere har en utmerket merittliste innen sikkerhetsrelaterte applikasjoner – spesielt innen sivil romfart. De er ekstremt robuste og pålitelige, men har en tendens til å være klumpete, tunge og vanskelige å tilpasse.
Ringkodere
Ringkodere er også kjent som kodere med store hule boringer eller kodere for store gjennomgående aksel. Som med rammeløse resolvere - alle slike termer refererer til en koder hvis aksiale høyde er liten sammenlignet med diameteren. Ringkodere er vanligvis optiske eller magnetiske.
Den optiske koderen bruker skanning av et fint gitter eller "skala" opplyst av en LED-lyskilde. Skalaen, roterende eller lineær, er laget av gjennomsiktige og ugjennomsiktige "linjer" som er ordnet i en 50-50 driftssyklus. Antall transparente områder på platen tilsvarer skalastigningen som definerer oppløsningen til koderen. Sensoren genererer en spenning i forhold til den innfallende lysintensiteten. Når sensoren beveger seg i forhold til skalaen, varierer spenningen sinusformet. Optiske kodere leverer høye nivåer av presisjon, men er relativt skjøre og mottakelige for forurensninger.
En magnetisk koder bruker et flerpolet magnetspor. Sensoren, Hall-effekt eller magnetoresistiv, måler endringen i magnetfluks når de magnetiske polene beveger seg i forhold til sensoren. Sinus- og cosinussignaler kan genereres som i den optiske koderen. Magnetiske kodere er robuste, kompakte og kan være svært kostnadseffektive. De er imidlertid utsatt for magnetiske felt. Det er vanskelig å produsere en magnetisk sporbegrensende oppløsning med fin pitch. Repeterbarheten er kompromittert av hysterese og nøyaktighetsendringer over et driftstemperaturområde. Det magnetiske sporet er relativt sprøtt og kan være utsatt for støt.
Induktive kodere
Induktive kodere (Incoders) bruker den samme grunnleggende fysikken som resolvere, men tilbyr de samme digitale elektriske utgangene som en optisk koder. Dette betyr at de tilbyr samme robusthet og pålitelighet som en resolver, men med et lett-å-bruke, elektrisk grensesnitt.
I motsetning til en resolver, er all elektronikk som kreves for drift inne i IncOders stator. Dette betyr at det elektriske grensesnittet typisk er en lavspent DC-forsyning som produserer en digital datautgang som representerer en absolutt vinkel eller endring i vinkel.
I motsetning til en ringkoder, gjøres IncOders måling ikke bare på ett punkt, men heller på tvers av de hele plane flatene til rotoren og statoren. Dette betyr at IncOdere er mye mindre utsatt for unøyaktigheter fra ikke-konsentrisk rotasjon, noe som gjør installasjonen relativt enkel.