Motor penggerak langsung bekerja dengan cara yang sama seperti kebanyakan motor DC tanpa sikat. Magnet dipasang pada rotor motor dan belitan disusun pada stator motor. Ketika belitan diberi energi, mereka menghasilkan medan elektromagnetik yang menarik atau menolak magnet rotor. Peralihan atau pergantian daya yang tepat ke belitan menghasilkan gerakan yang terkendali. Ada motor penggerak langsung linier dan putar, tetapi versi putar adalah yang paling sering digunakan.
Direct drive motors with diameters of >1m are possible, able to produce a torque of >10,000Nm. Banyak motor penggerak langsung bersifat 'tanpa bingkai' yang berarti motor tersebut dipasok tanpa rumah, bantalan, atau sensor umpan balik. Hal ini memungkinkan pembuat mesin dan integrator sistem untuk menyederhanakan desain housing, poros, dan bantalannya untuk mengoptimalkan keseluruhan ukuran, bentuk, berat, dan kinerja dinamis.
Dua alasan utama insinyur desain memilih penggerak langsung adalah kinerja dinamis dan faktor bentuk. Daripada berurusan dengan kopling, gearbox, ikat pinggang, atau rantai, motor penggerak langsung menempel langsung ke beban sehingga tidak ada histeresis, serangan balik, atau 'kehilangan gerak' ke segala arah pergerakan. Keunggulan desain yang didapat dari motor yang cukup datar dengan lubang besar di tengahnya – memungkinkan slip-ring, pipa, dan kabel melewatinya – tidak boleh dianggap remeh.
Keuntungan dari pendekatan penggerak langsung meliputi:
Performa dinamis luar biasadan kontrol posisi dan/atau kecepatan yang akurat
Tidak ada reaksi balik atau keausan
Keandalan tinggikarena jumlah komponen yang rendah & penghapusan roda gigi, katrol, segel, bantalan, dll.
Kompak– dengan tinggi aksial rendah dan lubang besar layak dilakukan
Riak torsi rendahatau 'mendorong'
Efisiensi energidari pemberantasan kerugian pada elemen mekanis perantara
Kebisingan akustik rendahatau getaran yang disebabkan oleh diri sendiri
Tidak ada/perawatan rendah
Persyaratan pendinginan rendahkarena geometri termal yang menguntungkan
Kesenjangan udara yang relatif besar– pemasangan mudah dan tahan terhadap guncangan.
Kerugian utama sering kali lebih dirasakan dibandingkan kenyataannya – motor penggerak langsung (DD Motors) sering dianggap lebih mahal dibandingkan motor tradisional. Meskipun hal ini sering kali benar dalam perbandingan sederhana 1:1, pandangan yang lebih holistik (dengan mempertimbangkan penghapusan roda gigi perantara, kopling, dan perawatan serta pengurangan penyederhanaan mekanis secara keseluruhan) menunjukkan bahwa pengaturan penggerak langsung, mungkin yang mengejutkan, solusi biaya dan kinerja optimal dalam banyak aplikasi.
Contoh klasik aplikasi penggerak langsung ditemukan di gimbal seperti sistem antena (misalnya komunikasi satelit yang dipasang di kendaraan), kamera pengawasan & CCTV, pemindai, teleskop, elektro-optik, tabel tarif, dan sistem radar. Ada juga aplikasi dalam peralatan mesin CNC, peralatan pengemasan, robotika, dan bahkan meja putar rekaman kelas atas.
Jika lubang penggerak langsung cukup kecil (<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.
Resolver Tanpa Bingkai
Resolver yang tinggi aksialnya kecil dibandingkan dengan diameternya dapat disebut sebagai pemecah tanpa bingkai, pemecah lempengan, atau pemecah pancake. Sebenarnya 'tanpa bingkai' berarti bahwa wadah penyelesai telah dihilangkan tetapi banyak insinyur akan menggunakan istilah tanpa bingkai ketika mengacu pada penyelesai dengan tinggi rendah dan diameter besar.
Kebanyakan penyelesai tidak disikat, bukan disikat, tetapi semuanya didasarkan pada prinsip transformator. Dengan kata lain, ini adalah sensor sudut induktif. Karena posisi rotor penyelesai bervariasi relatif terhadap statornya, kopling elektromagnetik antara rotor dan stator bervariasi. Hal ini dapat dilihat karena sinyal keluaran penyelesai bervariasi secara sinusoidal terhadap sinyal eksitasi atau masukan.
Beberapa penyelesai diistilahkan dengan 'kecepatan tunggal', 'kecepatan dua', 'kecepatan empat', dll. Hal ini mengacu pada berapa kali keluaran penyelesai bervariasi secara unik dalam 1 putaran. Output penyelesai kecepatan tunggal bersifat unik pada 1 putaran; keluaran penyelesai dua kecepatan unik pada 180 derajat mana pun dalam 1 putaran; keluaran penyelesai empat kecepatan unik pada 90 derajat mana pun dalam 1 putaran dan seterusnya.
Resolver memiliki rekam jejak yang sangat baik dalam aplikasi terkait keselamatan – terutama di ruang angkasa sipil. Mereka sangat kokoh dan dapat diandalkan namun cenderung besar, berat, dan sulit untuk disesuaikan.
Encoder Cincin
Encoder cincin juga dikenal sebagai encoder lubang berongga besar atau encoder poros tembus besar. Seperti halnya penyelesai tanpa bingkai – semua istilah tersebut mengacu pada pembuat enkode yang tinggi aksialnya kecil dibandingkan dengan diameternya. Encoder cincin biasanya bersifat optik atau magnetis.
Encoder optik menggunakan pemindaian kisi halus atau "skala" yang diterangi oleh sumber cahaya LED. Skala, putar atau linier, terbuat dari "garis" transparan dan buram yang disusun dalam siklus tugas 50-50. Jumlah wilayah transparan pada disk sesuai dengan nada skala yang menentukan resolusi encoder. Sensor menghasilkan tegangan sebanding dengan intensitas cahaya yang datang. Saat sensor bergerak relatif terhadap skala, tegangan bervariasi secara sinusoidal. Encoder optik memberikan tingkat presisi yang tinggi namun relatif rapuh dan rentan terhadap kontaminan.
Encoder magnetik menggunakan jalur magnet multi-kutub. Sensor, efek Hall atau magnetoresistif, mengukur perubahan fluks magnet saat kutub magnet bergerak relatif terhadap sensor. Sinyal sinus dan kosinus dapat dihasilkan seperti pada encoder optik. Encoder magnetik kokoh, kompak, dan sangat hemat biaya. Namun, mereka rentan terhadap medan magnet. Sulit untuk menghasilkan resolusi pembatas trek magnetik nada halus. Pengulangan terganggu oleh histeresis dan perubahan akurasi pada rentang suhu pengoperasian. Jalur magnetis relatif rapuh dan rentan terhadap guncangan.
Encoder Induktif
Pembuat enkode induktif (IncOders) menggunakan fisika dasar yang sama dengan pemecah masalah tetapi menawarkan keluaran listrik digital yang sama seperti pembuat enkode optik. Artinya, produk ini menawarkan kekokohan dan keandalan yang sama seperti pemecah masalah, namun dengan antarmuka elektrik yang mudah digunakan.
Berbeda dengan penyelesai, semua elektronik yang diperlukan untuk pengoperasian berada di dalam stator IncOder. Ini berarti bahwa antarmuka listrik biasanya berupa suplai DC tegangan rendah yang menghasilkan keluaran data digital yang mewakili sudut absolut atau perubahan sudut.
Berbeda dengan ring encoder, pengukuran IncOder tidak hanya dilakukan pada satu titik melainkan pada seluruh permukaan datar rotor dan stator. Ini berarti bahwa IncOders jauh lebih rentan terhadap ketidakakuratan dari rotasi non-konsentris, sehingga membuat pemasangannya relatif mudah.