Motorji z direktnim pogonom delujejo na približno enak način kot večina brezkrtačnih enosmernih motorjev. Magneti so pritrjeni na rotor motorja, navitja pa so razporejena na statorju motorja. Ko so navitja pod napetostjo, proizvajajo elektromagnetna polja, ki privlačijo ali odbijajo magnete rotorja. Ustrezen preklop ali komutacija moči na navitja povzroči nadzorovano gibanje. Obstajajo linearni in rotacijski motorji z direktnim pogonom, vendar se daleč najpogosteje uporabljajo rotacijske različice.
Direct drive motors with diameters of >1m are possible, able to produce a torque of >10,000Nm. Številni motorji z direktnim pogonom so 'brez okvirja', kar pomeni, da so dobavljeni brez ohišja, ležajev ali senzorja povratne informacije. To izdelovalcem strojev in sistemskim integratorjem omogoča, da racionalizirajo zasnovo ohišij, gredi in ležajev, da optimizirajo celotno velikost, obliko, težo in dinamično zmogljivost.
Dva glavna razloga, da inženir izbere direktni pogon, sta dinamična zmogljivost in faktor oblike. Namesto da bi se ukvarjal s sklopko, menjalnikom, jermeni ali verigami, se motor z neposrednim pogonom pritrdi neposredno na breme, tako da ni histereze, zračnosti ali 'izgubljenega gibanja' v kateri koli smeri gibanja. Ne smemo podcenjevati prednosti oblikovanja, ki izhaja iz motorjev, ki so dokaj ploščati z veliko luknjo na sredini – skozi katere lahko prehajajo drsni obroči, cevi in kabli.
Prednosti pristopa neposrednega pogona vključujejo:
Odlična dinamična zmogljivostin natančen nadzor položaja in/ali hitrosti
Brez zračnosti ali obrabe
Visoka zanesljivostzaradi majhnega števila delov in odprave zobnikov, jermenic, tesnil, ležajev itd.
Kompakten– z nizko aksialno višino in možnostjo velike izvrtine
Nizko valovanje navoraali "navijanje"
Energijska učinkovitostod odpravljanja izgub v vmesnih mehanskih elementih
Nizek akustični hrupali samoinducirane vibracije
Brez/malo vzdrževanja
Nizke zahteve po hlajenjuzaradi ugodne toplotne geometrije
Relativno velike zračne reže– enostavna namestitev in odpornost na udarce.
Glavna pomanjkljivost je pogosto bolj zaznavna kot dejanska – za motorje z direktnim pogonom (DD motorji) se pogosto misli, da so dražji od tradicionalnih motorjev. Čeprav je to pogosto res v preprosti primerjavi 1:1, bolj celosten pogled (ob upoštevanju izkoreninjenja vmesnih zobnikov, sklopk in vzdrževanja ter zmanjšanja splošne mehanske poenostavitve) kaže, da so ureditve neposrednega pogona morda presenetljivo, optimalna stroškovna in zmogljivostna rešitev v številnih aplikacijah.
Klasične primere aplikacij neposrednega pogona najdemo v kardanskih sistemih, kot so antenski sistemi (npr. satelitske komunikacije, nameščene v vozilu), nadzorne in CCTV kamere, skenerji, teleskopi, elektrooptika, tarifne tabele in radarski sistemi. Obstajajo tudi aplikacije v obdelovalnih strojih CNC, opremi za pakiranje, robotiki in celo vrhunskih gramofonih.
Če je izvrtina direktnega pogona precej majhna (<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.
Razločevalci brez okvirja
Razločevalnik, katerega osna višina je majhna v primerjavi z njegovim premerom, lahko imenujemo bodisi razreševalec brez okvirja, ploščasti razreševalec ali palačinkasti razreševalec. Strogo povedano 'brez okvirja' pomeni, da je bilo ohišje razreševalnika odstranjeno, vendar bo veliko inženirjev uporabilo izraz brez okvirja, ko bodo govorili o razreševalcu z nizko višino in velikim premerom.
Večina razreševalnikov je brezkrtačnih in ne krtačenih, vendar vsi temeljijo na transformatorskih principih. Z drugimi besedami, to so induktivni senzorji kota. Ker se položaj rotorja razreševalca spreminja glede na njegov stator, se elektromagnetna sklopitev med rotorjem in statorjem spreminja. To je mogoče videti, ko se izhodni signali razreševalnika sinusno spreminjajo glede na vzbujanje ali vhodni signal.
Nekateri razločevalci se imenujejo 'enohitrostni', 'dvohitrostni', 'štirihitrostni' itd. To se nanaša na število krat, ko se izhod razločevalnika edinstveno spremeni v 1 obratu. Izhod enohitrostnega razreševalca je edinstven pri 1 vrtljaju; izhod dvostopenjskega razločevalca je edinstven za poljubnih 180 stopinj v 1 vrtljaju; izhod štiristopenjskega razločevalca je edinstven za poljubnih 90 stopinj v 1 vrtljaju in tako naprej.
Resolverji imajo odlične rezultate v aplikacijah, povezanih z varnostjo – zlasti v civilnem letalstvu. So izjemno robustni in zanesljivi, vendar so ponavadi okorni, težki in jih je težko prilagoditi.
Kodirniki obročev
Obročasti dajalniki so znani tudi kot dajalniki z veliko votlo izvrtino ali dajalniki z veliko gredjo. Tako kot pri razreševalnikih brez okvirja – vsi ti izrazi se nanašajo na dajalnik, katerega osna višina je majhna v primerjavi z njegovim premerom. Obročni kodirniki so običajno optični ali magnetni.
Optični kodirnik uporablja skeniranje fine rešetke ali "lestvice", osvetljene z virom svetlobe LED. Lestvica, rotacijska ali linearna, je narejena iz prozornih in neprozornih "črt", ki so razporejene v 50-50 delovnem ciklu. Število prosojnih območij na disku ustreza koraku lestvice, ki določa ločljivost kodirnika. Senzor ustvari napetost sorazmerno z intenzivnostjo vpadne svetlobe. Ko se senzor premika glede na skalo, se napetost spreminja sinusno. Optični kodirniki zagotavljajo visoko stopnjo natančnosti, vendar so relativno krhki in dovzetni za onesnaževalce.
Magnetni kodirnik uporablja večpolno magnetno stezo. Senzor, Hallov ali magnetorezistiven, meri spremembo magnetnega toka, ko se magnetni poli premikajo glede na senzor. Sinusne in kosinusne signale je mogoče generirati kot v optičnem kodirniku. Magnetni kodirniki so robustni, kompaktni in so lahko zelo stroškovno učinkoviti. Vendar pa so dovzetni za magnetna polja. Težko je izdelati natančno omejevalno ločljivost magnetne sledi. Ponovljivost je ogrožena zaradi histereze in sprememb natančnosti v območju delovne temperature. Magnetna steza je razmeroma krhka in je lahko dovzetna za udarce.
Induktivni kodirniki
Induktivni dajalniki (IncOders) uporabljajo enako temeljno fiziko kot razreševalci, vendar ponujajo enake digitalne električne izhode kot optični dajalniki. To pomeni, da nudijo enako robustnost in zanesljivost kot razreševalnik, vendar z električnim vmesnikom, ki je enostaven za uporabo.
Za razliko od razreševalnika je vsa elektronika, potrebna za delovanje, znotraj statorja IncOderja. To pomeni, da je električni vmesnik običajno nizkonapetostni enosmerni napajalnik, ki proizvaja digitalne podatke, ki predstavljajo absolutni kot ali spremembo kota.
V nasprotju z obročnim dajalnikom se meritve pri IncOderju ne izvajajo samo na eni točki, temveč po celotni ravnini ploskev rotorja in statorja. To pomeni, da so IncOders veliko manj dovzetni za netočnosti zaradi nekoncentričnega vrtenja, zaradi česar je njihova namestitev relativno enostavna.