[技術(shù)前沿]直驅(qū)技術(shù)為電機(jī)帶來了哪些特性？
電機(jī)，不斷都是機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力來源，是先進(jìn)制造業(yè)核心設(shè)備，而電機(jī)控制技術(shù)是電機(jī)設(shè)備的核心技術(shù)。傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備，需要電機(jī)工作時(shí)順利獲得傳動(dòng)裝置調(diào)整力矩，容易產(chǎn)生背隙、機(jī)械損耗和令人煩擾的噪音，這些因素會(huì)降低機(jī)器性能，增加機(jī)器尺寸和重量。
直驅(qū)技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一缺點(diǎn)，不管是有框架直驅(qū)旋轉(zhuǎn)電機(jī)（DDR）、模塊化直驅(qū)旋轉(zhuǎn)電機(jī)（CDDR）、無框直驅(qū)電機(jī)（KBM、TBM）還是直驅(qū)直線電機(jī)DDL，直驅(qū)伺服系統(tǒng)都能直接安裝到負(fù)載上，省去機(jī)械傳動(dòng)裝置，大幅提升可靠度。
先進(jìn)驅(qū)動(dòng)控制——直驅(qū)技術(shù)
直驅(qū)技術(shù)Direct Drive，簡(jiǎn)單理解就是由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，沒有中間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的傳動(dòng)環(huán)節(jié)都需要電機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動(dòng)力帶動(dòng)傳動(dòng)組織，以機(jī)器人為例，其核心零部件減速器就是傳動(dòng)組織，順利獲得減速器調(diào)整力矩完成機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。
直驅(qū)技術(shù)的應(yīng)用可以理解為電機(jī)直接和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分結(jié)合了，省去了中間的傳動(dòng)環(huán)節(jié)，直驅(qū)電機(jī)本身是低速大扭矩輸出，不用減速組織也能直接與負(fù)載相連。這也避免了在傳動(dòng)環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的損耗和噪音。在很多電氣傳動(dòng)應(yīng)用上，現(xiàn)在直驅(qū)傳動(dòng)的身影越來越多。
從直驅(qū)電機(jī)表現(xiàn)出的性能來說，相對(duì)于傳統(tǒng)的非直驅(qū)伺服電機(jī)，它運(yùn)動(dòng)速度快、摩擦力小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單同時(shí)精度也很好。但相對(duì)地，直驅(qū)電機(jī)也有一些缺點(diǎn)。第一時(shí)間，只考慮電機(jī)本身，它的制造復(fù)雜度和成本上升了，直驅(qū)電機(jī)需要更多的電子設(shè)備來控制電機(jī)，同時(shí)需要更高品質(zhì)的磁鐵和線圈來保證高效率和精度。同時(shí)由于它更小的摩擦力，就需要設(shè)計(jì)匹配更好的控制算法來進(jìn)行控制。
當(dāng)然，直驅(qū)電機(jī)也需要編碼器用于測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速，并反饋給控制器，以便控制器實(shí)時(shí)掌握電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和位置。不過相對(duì)之下直驅(qū)電機(jī)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)不需要使用第二編碼器來進(jìn)一步提升精度。
現(xiàn)在直驅(qū)技術(shù)在半導(dǎo)體設(shè)備、3C電子、CNC機(jī)床等對(duì)運(yùn)動(dòng)控制精度和穩(wěn)定性要求較高的行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，此外，在光伏、鋰電、高速搬運(yùn)等領(lǐng)域，直驅(qū)也開始加速替代進(jìn)程。
直線電機(jī)與力矩電機(jī)
在直驅(qū)電機(jī)的門類里，現(xiàn)在直線電機(jī)（線性馬達(dá)）和力矩電機(jī)（DD馬達(dá)）是更常見的，音圈電機(jī)在短行程、輕負(fù)載的應(yīng)用也不少。
直線電機(jī)現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)很火的一類直驅(qū)電機(jī)，其一半為周期性重復(fù)的永磁體，另一半為繞組線圈。其結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度非?？?，精度也高，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、印刷設(shè)備等領(lǐng)域。
雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是其控制要求并不低。高速短整定時(shí)間的控制并不那么容易實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還需要速度保持穩(wěn)定，在高精應(yīng)用里對(duì)定位的精度、響應(yīng)都要求很高。
同時(shí)直線電機(jī)導(dǎo)軌長期受到?jīng)_擊，磨損會(huì)降低運(yùn)行可靠性。如何解決直線導(dǎo)軌對(duì)于動(dòng)子瞬時(shí)速度以及加速度沖擊運(yùn)行狀態(tài)易磨損問題是提高而可靠性的關(guān)鍵。
直驅(qū)力矩電機(jī)，顧名思義，能穩(wěn)定給負(fù)載給予力矩。其特點(diǎn)在于通常被設(shè)計(jì)成具有較低的轉(zhuǎn)速和較高的扭矩輸出，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的扭矩輸出。
所以在需要高動(dòng)態(tài)性能、精密定位和穩(wěn)定扭矩輸出環(huán)境里，直驅(qū)力矩電機(jī)給予了極好的特性，適用于高堵轉(zhuǎn)力矩的定位應(yīng)用、低轉(zhuǎn)速高扭矩應(yīng)用、高速情況下的優(yōu)化扭矩應(yīng)用。
小結(jié)
直驅(qū)省去了傳動(dòng)組織，提高了傳動(dòng)效率，的確可以提高效率降低不必要的噪音和磨損，在工業(yè)機(jī)械設(shè)備、自動(dòng)化領(lǐng)域帶來了很多改變。但在實(shí)際應(yīng)用中，直驅(qū)對(duì)電機(jī)性能參數(shù)要求很高，相關(guān)控制實(shí)現(xiàn)的難度不低，動(dòng)平衡調(diào)節(jié)也是難題，所以對(duì)消費(fèi)類市場(chǎng)來說，一些電機(jī)應(yīng)用也并沒有轉(zhuǎn)向直驅(qū)技術(shù)。
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