Motory s priamym pohonom fungujú v podstate rovnakým spôsobom ako väčšina bezkomutátorových jednosmerných motorov. Magnety sú pripevnené k rotoru motora a vinutia sú usporiadané na statore motora. Keď sú vinutia pod napätím, vytvárajú elektromagnetické polia, ktoré buď priťahujú alebo odpudzujú magnety rotora. Príslušné spínanie alebo komutácia energie do vinutí vytvára riadený pohyb. Existujú lineárne a rotačné motory s priamym pohonom, ale rotačné verzie sú zďaleka najčastejšie používané.
Direct drive motors with diameters of >1m are possible, able to produce a torque of >10,000Nm. Mnohé motory s priamym pohonom sú „bezrámové“, čo znamená, že sa dodávajú bez krytu, ložísk alebo snímača spätnej väzby. To umožňuje konštruktérom strojov a systémovým integrátorom zefektívniť ich dizajn krytu, hriadeľa a ložísk, aby sa optimalizovala celková veľkosť, tvar, hmotnosť a dynamický výkon.
Dva hlavné dôvody, prečo si konštruktér vybral priamy pohon, sú dynamický výkon a tvarový faktor. Namiesto toho, aby ste sa zaoberali spojkou, prevodovkou, remeňmi alebo reťazami, motor s priamym pohonom sa pripája priamo k nákladu, takže v žiadnom smere pohybu nedochádza k žiadnej hysterézii, vôli alebo „stratenému pohybu“. Konštrukčná výhoda, ktorá pochádza z motorov, ktoré sú pomerne ploché s veľkým otvorom v strede – umožňujúcim priechod zberných krúžkov, rúrok a káblov – by sa nemala podceňovať.
Medzi výhody prístupu s priamym pohonom patria:
Vynikajúci dynamický výkona presné ovládanie polohy a/alebo rýchlosti
Žiadna vôľa alebo opotrebovanie
Vysoká spoľahlivosťkvôli nízkemu počtu súčiastok a eliminácii ozubených kolies, remeníc, tesnení, ložísk atď.
Kompaktný– s nízkou osovou výškou a možným veľkým otvorom
Nízke zvlnenie krútiaceho momentualebo 'kogging'
Energetická účinnosťz odstraňovania strát v medziľahlých mechanických prvkoch
Nízky akustický hlukalebo samovoľne vyvolané vibrácie
Žiadna/malá údržba
Nízke požiadavky na chladenievďaka výhodnej tepelnej geometrii
Pomerne veľké vzduchové medzery- jednoduchá inštalácia a odolnosť proti nárazom.
Hlavná nevýhoda je často vnímanejšia ako skutočná – motory s priamym pohonom (DD motory) sa často považujú za drahšie ako tradičné motory. Aj keď to môže byť často pravda pri jednoduchom porovnaní 1:1, holistický pohľad (berúc do úvahy odstránenie medziľahlých ozubených kolies, spojok a údržby, ako aj zníženie celkového mechanického zjednodušenia) ukazuje, že usporiadania priameho pohonu sú možno prekvapivo optimálne riešenie nákladov a výkonu v mnohých aplikáciách.
Klasické príklady aplikácií s priamym pohonom sa nachádzajú v kardanových závesoch, ako sú anténne systémy (napr. satelitná komunikácia namontovaná na vozidle), sledovacie a CCTV kamery, skenery, teleskopy, elektrooptika, sadzobníky a radarové systémy. Existujú tiež aplikácie v CNC obrábacích strojoch, baliacich zariadeniach, robotike a dokonca aj špičkových gramofónoch.
Ak je otvor priameho pohonu dosť malý (<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.
Bezrámové Resolvery
Rezolver, ktorého axiálna výška je malá v porovnaní s jeho priemerom, môže byť označený ako bezrámový resolver, doskový resolver alebo palacinkový resolver. Presne povedané „bezrámový“ znamená, že kryt resolvera bol odstránený, ale mnohí inžinieri budú používať termín bezrámový, keď budú odkazovať na resolver s nízkou výškou a veľkým priemerom.
Väčšina rozkladačov je skôr bezkartáčových ako kartáčovaných, ale všetky sú založené na princípoch transformátora. Inými slovami, sú to indukčné snímače uhla. Keďže poloha rotora rezolvera sa mení vzhľadom na jeho stator, mení sa elektromagnetická väzba medzi rotorom a statorom. To je možné vidieť tak, že výstupné signály resolvera sa menia sínusovo vzhľadom na budenie alebo vstupný signál.
Niektoré rozkladače sú označované ako „jednorýchlostné“, „dvojrýchlostné“, „štyri rýchlosti“ atď. Toto sa týka počtu, koľkokrát sa výkon rozkladača jedinečne zmení o 1 otáčku. Výstup jednorýchlostného resolvera je jedinečný po 1 otáčke; výstup dvojrýchlostného resolvera je jedinečný v rámci akýchkoľvek 180 stupňov v rámci 1 otáčky; výstup štvorrýchlostného resolvera je jedinečný pre ľubovoľných 90 stupňov v rámci 1 otáčky a tak ďalej.
Resolvery majú vynikajúce výsledky v aplikáciách súvisiacich s bezpečnosťou – najmä v civilnom letectve. Sú extrémne robustné a spoľahlivé, ale majú tendenciu byť objemné, ťažké a ťažko prispôsobiteľné.
Krúžkové kódovače
Prstencové snímače sú tiež známe ako snímače s veľkým dutým otvorom alebo snímače s veľkým priechodným hriadeľom. Rovnako ako pri bezrámových rozkladačoch – všetky tieto výrazy označujú kódovač, ktorého axiálna výška je malá v porovnaní s jeho priemerom. Prstencové kódovače sú typicky optické alebo magnetické.
Optický kódovač využíva skenovanie jemnej mriežky alebo "stupnice" osvetlenej LED svetelným zdrojom. Stupnica, rotačná alebo lineárna, je vyrobená z priehľadných a nepriehľadných "čiar", ktoré sú usporiadané v 50-50 pracovnom cykle. Počet priehľadných oblastí na disku zodpovedá rozstupu mierky, ktorý definuje rozlíšenie kódovača. Senzor generuje napätie úmerné intenzite dopadajúceho svetla. Keď sa snímač pohybuje vzhľadom na stupnicu, napätie sa mení sínusovo. Optické kódovače poskytujú vysokú úroveň presnosti, ale sú relatívne krehké a náchylné na nečistoty.
Magnetický kódovač využíva viacpólovú magnetickú dráhu. Senzor s Hallovým efektom alebo magnetorezistívny meria zmenu magnetického toku pri pohybe magnetických pólov vzhľadom na senzor. Sínusové a kosínusové signály možno generovať ako v optickom kódovači. Magnetické kódovače sú robustné, kompaktné a môžu byť veľmi cenovo výhodné. Sú však citlivé na magnetické polia. Je ťažké vytvoriť rozlíšenie obmedzujúce rozlíšenie magnetickej stopy s jemným rozstupom. Opakovateľnosť je ohrozená hysteréziou a zmenami presnosti v rozsahu prevádzkových teplôt. Magnetická dráha je pomerne krehká a môže byť citlivá na otrasy.
Indukčné kódovače
Indukčné kódovače (IncOders) využívajú rovnakú základnú fyziku ako resolvery, ale ponúkajú rovnaké digitálne elektrické výstupy ako optické kódovače. To znamená, že ponúkajú rovnakú robustnosť a spoľahlivosť ako resolver, ale s ľahko použiteľným elektrickým rozhraním.
Na rozdiel od resolvera je všetka elektronika potrebná na prevádzku vo vnútri statora IncOdera. To znamená, že elektrické rozhranie je typicky nízkonapäťové jednosmerné napájanie, ktoré vytvára výstup digitálnych dát predstavujúci absolútny uhol alebo zmenu uhla.
Na rozdiel od prstencového kódovača sa meranie IncOderom neuskutočňuje len v jednom bode, ale cez celé rovinné plochy rotora a statora. To znamená, že IncOders sú oveľa menej náchylné na nepresnosti spôsobené nesústredným otáčaním, čím je ich inštalácia relatívne jednoduchá.