直驅(qū)技術(shù)為電機帶來了哪些特性？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）電機，一直都是機械設備的動力來源，是先進制造業(yè)核心設備，而電機控制技術(shù)是電機設備的核心技術(shù)。傳統(tǒng)的機械設備，需要電機工作時通過傳動裝置調(diào)整力矩，容易產(chǎn)生背隙、機械損耗和令人煩擾的噪音，這些因素會降低機器性能，增加機器尺寸和重量。

直驅(qū)技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一缺點，不管是有框架直驅(qū)旋轉(zhuǎn)電機（DDR）、模塊化直驅(qū)旋轉(zhuǎn)電機（CDDR）、無框直驅(qū)電機（KBM、TBM）還是直驅(qū)直線電機DDL，直驅(qū)伺服系統(tǒng)都能直接安裝到負載上，省去機械傳動裝置，大幅提升可靠度。

先進驅(qū)動控制——直驅(qū)技術(shù)

直驅(qū)技術(shù)Direct Drive，簡單理解就是由電機直接驅(qū)動機器運轉(zhuǎn)，沒有中間的機械傳動環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的傳動環(huán)節(jié)都需要電機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生動力帶動傳動機構(gòu)，以機器人為例，其核心零部件減速器就是傳動機構(gòu)，通過減速器調(diào)整力矩完成機械手的運動。

直驅(qū)技術(shù)的應用可以理解為電機直接和運動執(zhí)行部分結(jié)合了，省去了中間的傳動環(huán)節(jié)，直驅(qū)電機本身是低速大扭矩輸出，不用減速機構(gòu)也能直接與負載相連。這也避免了在傳動環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的損耗和噪音。在很多電氣傳動應用上，現(xiàn)在直驅(qū)傳動的身影越來越多。

從直驅(qū)電機表現(xiàn)出的性能來說，相對于傳統(tǒng)的非直驅(qū)伺服電機，它運動速度快、摩擦力小、結(jié)構(gòu)簡單同時精度也很好。但相對地，直驅(qū)電機也有一些缺點。首先，只考慮電機本身，它的制造復雜度和成本上升了，直驅(qū)電機需要更多的電子設備來控制電機，同時需要更高品質(zhì)的磁鐵和線圈來保證高效率和精度。同時由于它更小的摩擦力，就需要設計匹配更好的控制算法來進行控制。

當然，直驅(qū)電機也需要編碼器用于測量電機轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速，并反饋給控制器，以便控制器實時掌握電機的運行狀態(tài)和位置。不過相對之下直驅(qū)電機簡單的結(jié)構(gòu)不需要使用第二編碼器來進一步提升精度。

目前直驅(qū)技術(shù)在半導體設備、3C電子、CNC機床等對運動控制精度和穩(wěn)定性要求較高的行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛應用，此外，在光伏、鋰電、高速搬運等領域，直驅(qū)也開始加速替代進程。

直線電機與力矩電機

在直驅(qū)電機的門類里，目前直線電機（線性馬達）和力矩電機（DD馬達）是更常見的，音圈電機在短行程、輕負載的應用也不少。

直線電機現(xiàn)在實現(xiàn)很火的一類直驅(qū)電機，其一半為周期性重復的永磁體，另一半為繞組線圈。其結(jié)構(gòu)非常簡單，響應速度非?？?，精度也高，被廣泛應用于自動化設備、數(shù)控機床、印刷設備等領域。

雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是其控制要求并不低。高速短整定時間的控制并不那么容易實現(xiàn)，同時還需要速度保持穩(wěn)定，在高精應用里對定位的精度、響應都要求很高。

同時直線電機導軌長期受到?jīng)_擊，磨損會降低運行可靠性。如何解決直線導軌對于動子瞬時速度以及加速度沖擊運行狀態(tài)易磨損問題是提高而可靠性的關鍵。

直驅(qū)力矩電機，顧名思義，能穩(wěn)定給負載提供力矩。其特點在于通常被設計成具有較低的轉(zhuǎn)速和較高的扭矩輸出，實現(xiàn)穩(wěn)定的扭矩輸出。

所以在需要高動態(tài)性能、精密定位和穩(wěn)定扭矩輸出環(huán)境里，直驅(qū)力矩電機提供了極好的特性，適用于高堵轉(zhuǎn)力矩的定位應用、低轉(zhuǎn)速高扭矩應用、高速情況下的優(yōu)化扭矩應用。

小結(jié)

直驅(qū)省去了傳動機構(gòu)，提高了傳動效率，的確可以提高效率降低不必要的噪音和磨損，在工業(yè)機械設備、自動化領域帶來了很多改變。但在實際應用中，直驅(qū)對電機性能參數(shù)要求很高，相關控制實現(xiàn)的難度不低，動平衡調(diào)節(jié)也是難題，所以對消費類市場來說，一些電機應用也并沒有轉(zhuǎn)向直驅(qū)技術(shù)。