Motori s direktnim pogonom rade na isti način kao i većina DC motora bez četkica. Magneti su pričvršćeni na rotor motora, a namotaji su raspoređeni na statoru motora. Kako su namoti pod naponom, oni proizvode elektromagnetna polja koja privlače ili odbijaju magnete rotora. Odgovarajuće prebacivanje ili komutacija snage na namotaje proizvodi kontrolirano kretanje. Postoje linearni i rotacijski motori s direktnim pogonom, ali 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 direktnim pogonom su 'bez okvira' što znači da se isporučuju bez kućišta, ležajeva ili senzora povratne informacije. Ovo omogućava proizvođačima mašina i sistem integratorima da pojednostave svoje kućište, osovinu i dizajn ležajeva kako bi optimizovali ukupnu veličinu, oblik, težinu i dinamičke performanse.
Dva glavna razloga zbog kojih dizajnerski inženjer odabere direktan pogon su dinamičke performanse i faktor oblika. Umjesto da se bavi spojnicom, mjenjačem, kaiševima ili lancima, motor s direktnim pogonom se pričvršćuje direktno na opterećenje tako da nema histereze, zazora ili 'izgubljenog pokreta' u bilo kojem smjeru kretanja. Prednost u dizajnu koja dolazi od motora koji su prilično ravni sa velikom rupom u sredini – omogućavajući prolaz kliznim prstenovima, cijevima i kablovima – ne treba potcijeniti.
Prednosti pristupa direktnog pogona uključuju:
Odlične dinamičke performansei preciznu kontrolu položaja i/ili brzine
Bez zazora ili habanja
Visoka pouzdanostzbog malog broja dijelova i eliminacije zupčanika, remenica, zaptivki, ležajeva itd.
Compact– sa malom aksijalnom visinom i velikim otvorom
Nisko talasanje obrtnog momentaili 'zupčanje'
Energetska efikasnostod eliminacije gubitaka u međumehaničkim elementima
Niska akustična bukaili samoindukovane vibracije
Bez/nisko održavanje
Niski zahtjevi za hlađenjemzbog povoljne termičke geometrije
Relativno veliki zračni otvori– jednostavna montaža i otpornost na udarce.
Glavni nedostatak se često više percipira nego stvarni – motori s direktnim pogonom (DD motori) često se smatraju skupljima od tradicionalnih motora. Iako ovo često može biti tačno u jednostavnom 1:1 poređenju, holističkiji pogled (uzimajući u obzir iskorenjivanje međuzupčanika, spojnica i održavanja kao i smanjenje ukupnog mehaničkog pojednostavljenja) pokazuje da su direktni pogonski aranžmani možda iznenađujuće, optimalno rješenje troškova i performansi u mnogim aplikacijama.
Klasični primjeri aplikacija direktnog pogona nalaze se u kardanskim sistemima kao što su antenski sistemi (npr. satelitske komunikacije postavljene na vozilo), nadzorne i CCTV kamere, skeneri, teleskopi, elektrooptika, tablice cijena i radarski sistemi. Tu su i aplikacije u CNC alatnim mašinama, opremi za pakovanje, robotici, pa čak i vrhunskim gramofonima.
Ako je provrt direktnog 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.
Frameless Resolvers
Resolver čija je aksijalna visina mala u odnosu na njegov promjer može se nazvati ili rezoverom bez okvira, rezoverom ploče ili rezoverom palačinke. Strogo govoreći, 'frameless' znači da je kućište rezolvera eliminirano, ali mnogi inženjeri će koristiti izraz bez okvira kada se odnose na rezolver male visine i velikog prečnika.
Većina rezolvera je bez četkica, a ne sa četkicom, ali su svi bazirani na principima transformatora. Drugim riječima, oni su induktivni senzori ugla. Kako položaj rotora rezolvera varira u odnosu na njegov stator, elektromagnetna sprega između rotora i statora varira. Ovo se može vidjeti kako izlazni signali rezolvera variraju sinusoidno u odnosu na pobudni ili ulazni signal.
Neki rezolveri se nazivaju 'jednobrzinski', 'dvije brzine', 'četiri brzine' itd. Ovo se odnosi na broj puta kada izlaz rezolvera jedinstveno varira u toku 1 okretaja. Izlaz rezolvera sa jednom brzinom je jedinstven preko 1 obrtaja; izlaz dvobrzinskog rezolvera je jedinstven za bilo koje 180 stepeni unutar 1 obrtaja; Izlaz rezolvera sa četiri brzine je jedinstven za bilo koje 90 stepeni unutar 1 obrtaja i tako dalje.
Resolveri imaju odlične rezultate u aplikacijama koje se odnose na sigurnost – posebno u civilnom vazduhoplovstvu. Izuzetno su robusni i pouzdani, ali imaju tendenciju da budu glomazni, teški i teško ih je prilagoditi.
Ring Encoders
Prstenasti enkoderi su također poznati kao enkoderi velikih šupljih otvora ili enkoderi velikih osovina. Kao i kod rezolvera bez okvira – svi takvi termini se odnose na enkoder čija je aksijalna visina mala u odnosu na njegov prečnik. Prstenasti koderi su obično optički ili magnetni.
Optički enkoder koristi skeniranje fine rešetke ili "skale" osvijetljene LED izvorom svjetlosti. Skala, rotaciona ili linearna, napravljena je od prozirnih i neprozirnih "linija" koje su raspoređene u radnom ciklusu 50-50. Broj prozirnih područja na disku odgovara nagibu skale koji definira rezoluciju enkodera. Senzor stvara napon proporcionalan intenzitetu upadne svjetlosti. Kako se senzor pomiče u odnosu na skalu, napon varira sinusno. Optički enkoderi pružaju visok nivo preciznosti, ali su relativno krhki i osjetljivi na zagađivače.
Magnetni enkoder koristi višepolnu magnetnu stazu. Senzor, s Hallovim efektom ili magnetorezistivni, mjeri promjenu magnetnog fluksa kako se magnetni polovi pomiču u odnosu na senzor. Sinusni i kosinusni signali se mogu generirati kao u optičkom enkoderu. Magnetski enkoderi su robusni, kompaktni i mogu biti vrlo isplativi. Međutim, oni su podložni magnetnim poljima. Teško je proizvesti rezoluciju koja ograničava magnetnu stazu finog nagiba. Ponovljivost je ugrožena histerezom i promjenama tačnosti u rasponu radne temperature. Magnetna staza je relativno krhka i može biti podložna udarima.
Induktivni enkoderi
Induktivni enkoderi (IncOders) koriste istu osnovnu fiziku kao rezolveri, ali nude iste digitalne električne izlaze kao optički enkoder. To znači da nude istu robusnost i pouzdanost kao rezolver, ali sa električnim sučeljem koji je jednostavan za korištenje.
Za razliku od rezolvera, sva elektronika potrebna za rad nalazi se unutar statora IncOdera. To znači da je električni interfejs tipično niskonaponski DC izvor koji proizvodi digitalni izlaz podataka koji predstavlja apsolutni ugao ili promjenu ugla.
Za razliku od prstenastog enkodera, merenje IncOder-a se ne vrši samo u jednoj tački, već preko celih ravnih strana rotora i statora. To znači da su IncOderi mnogo manje podložni netočnostima zbog nekoncentrične rotacije, što čini njihovu instalaciju relativno jednostavnom.