Motori s izravnim pogonom rade gotovo na isti način kao većina istosmjernih motora bez četkica. Magneti su pričvršćeni na rotor motora, a namoti su raspoređeni na statoru motora. Kako su namoti pod naponom, oni proizvode elektromagnetska polja koja privlače ili odbijaju magnete rotora. Odgovarajuće prebacivanje ili komutacija snage na namote proizvodi kontrolirano gibanje. Postoje linearni i rotacijski motori s izravnim pogonom, no rotacijske verzije su daleko najčešće korištene.
Direct drive motors with diameters of >1m are possible, able to produce a torque of >10,000Nm. Mnogi motori s izravnim pogonom su 'bez okvira' što znači da se isporučuju bez kućišta, ležajeva ili senzora povratne sprege. To omogućuje proizvođačima strojeva i integratorima sustava da pojednostave dizajn kućišta, osovine i ležaja kako bi optimizirali ukupnu veličinu, oblik, težinu i dinamičke performanse.
Dva glavna razloga zbog kojih dizajneri odaberu izravni pogon su dinamička izvedba i faktor oblika. Umjesto da se bavi spojkom, mjenjačem, remenjem ili lancima, motor s izravnim pogonom spaja se izravno na teret tako da nema histereze, zazora ili 'gubljenja gibanja' u bilo kojem smjeru kretanja. Ne treba podcijeniti prednost dizajna koja dolazi od motora koji su prilično ravni s velikom rupom u sredini – kroz koju prolaze klizni prstenovi, cijevi i kabeli.
Prednosti pristupa izravnom pogonu uključuju:
Izvrsne dinamičke performansei preciznu kontrolu položaja i/ili brzine
Bez zazora ili habanja
Visoka pouzdanostzbog malog broja dijelova i eliminacije zupčanika, remenica, brtvila, ležajeva itd.
Kompaktan– s malom aksijalnom visinom i velikim provrtom moguće
Niska valovitost momentaili 'navijanje'
Energetska učinkovitostod iskorjenjivanja gubitaka u međumehaničkim elementima
Niska akustična bukaili samoinducirane vibracije
Nema/malo održavanja
Niski zahtjevi za hlađenjemzbog povoljne toplinske geometrije
Relativno veliki zračni raspori– jednostavna montaža i otpornost na udarce.
Glavni nedostatak često se više percipira nego stvarno – često se smatra da su motori s izravnim pogonom (DD motori) skuplji od tradicionalnih motora. Iako to često može biti točno u jednostavnoj usporedbi 1:1, holističkiji pogled (uzimajući u obzir uklanjanje srednjih zupčanika, spojnica i održavanja kao i smanjenje ukupnog mehaničkog pojednostavljenja) pokazuje da su izravni pogonski aranžmani, možda iznenađujuće, optimalno rješenje cijene i izvedbe u mnogim primjenama.
Klasični primjeri primjena izravnog pogona nalaze se u gimbalima kao što su antenski sustavi (npr. satelitske komunikacije montirane na vozila), nadzorne i CCTV kamere, skeneri, teleskopi, elektrooptika, tablice cijena i radarski sustavi. Također postoje primjene u CNC alatnim strojevima, opremi za pakiranje, robotici, pa čak i vrhunskim gramofonima.
Ako je provrt izravnog pogona prilično mali (<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.
Razrješivači bez okvira
Razlučivač čija je aksijalna visina mala u usporedbi s njegovim promjerom može se nazvati ili rezolverom bez okvira, pločastim rezolverom ili palačinkastim rezolverom. Strogo govoreći 'bez okvira' znači da je kućište rezolvera eliminirano, ali će mnogi inženjeri koristiti termin bez okvira kada govore o rezolveru male visine i velikog promjera.
Većina rezolvera radije je bez četkica nego brušenih, ali se svi temelje na principima transformatora. Drugim riječima, to su induktivni senzori kuta. Kako položaj rotora rezolvera varira u odnosu na njegov stator, elektromagnetska sprega između rotora i statora varira. To se može vidjeti jer izlazni signali rezolvera variraju sinusoidno u odnosu na pobudni ili ulazni signal.
Neki se rezolveri nazivaju 'jednobrzinski', 'dvobrzinski', 'četverobrzinski' itd. To se odnosi na broj jedinstvenih promjena izlaza rezolvera tijekom 1 okretaja. Izlaz jednobrzinskog rezolvera je jedinstven preko 1 okretaja; izlaz dvobrzinskog rezolvera je jedinstven za bilo kojih 180 stupnjeva unutar 1 okretaja; izlaz četverobrzinskog rezolvera je jedinstven za bilo kojih 90 stupnjeva unutar 1 okretaja i tako dalje.
Razlučivači imaju izvrsne rezultate u aplikacijama povezanim sa sigurnošću – osobito u civilnom zrakoplovstvu. Iznimno su robusni i pouzdani, ali su glomazni, teški i teško ih je prilagoditi.
Prstenasti koderi
Prstenasti enkoderi također su poznati kao enkoderi s velikim šupljim provrtom ili enkoderi s velikom osovinom. Kao i kod rezolvera bez okvira - svi takvi izrazi odnose se na koder čija je aksijalna visina mala u usporedbi s njegovim promjerom. Prstenasti koderi su obično optički ili magnetski.
Optički koder koristi skeniranje fine rešetke ili "ljestvice" osvijetljene LED izvorom svjetlosti. Ljestvica, rotacijska ili linearna, sastoji se od prozirnih i neprozirnih "linija" koje su raspoređene u 50-50 radnom ciklusu. Broj prozirnih područja na disku odgovara stupnju skale koji definira razlučivost enkodera. Senzor stvara napon proporcionalan intenzitetu upadne svjetlosti. Kako se senzor pomiče u odnosu na ljestvicu, napon se mijenja sinusno. Optički koderi pružaju visoku razinu preciznosti, ali su relativno krhki i osjetljivi na onečišćenja.
Magnetski koder koristi višepolnu magnetsku stazu. Senzor, Hallov ili magnetorezistivan, mjeri promjenu magnetskog toka kako se magnetski polovi pomiču u odnosu na senzor. Sinusni i kosinusni signali mogu se generirati kao u optičkom enkoderu. Magnetski koderi su robusni, kompaktni i mogu biti vrlo isplativi. Oni su, međutim, osjetljivi na magnetska polja. Teško je proizvesti finu magnetsku stazu koja ograničava razlučivost. Ponovljivost je ugrožena histerezom i promjenama točnosti u rasponu radne temperature. Magnetska staza je relativno krta i može biti osjetljiva na udarce.
Induktivni koderi
Induktivni koderi (IncOders) koriste istu temeljnu fiziku kao i rezolveri, ali nude iste digitalne električne izlaze kao optički koderi. To znači da nude istu robusnost i pouzdanost kao i razlučivač, ali s električnim sučeljem koje je jednostavno za korištenje.
Za razliku od rezolvera, sva elektronika potrebna za rad nalazi se unutar statora IncOder-a. To znači da je električno sučelje obično niskonaponsko istosmjerno napajanje koje proizvodi digitalni izlaz podataka koji predstavlja apsolutni kut ili promjenu kuta.
Za razliku od prstenastog enkodera, mjerenje IncOder-a ne vrši se samo u jednoj točki, već preko cijele ravnine lica rotora i statora. To znači da su IncOders mnogo manje osjetljivi na netočnosti zbog nekoncentrične rotacije, što njihovu instalaciju čini relativno jednostavnom.