直驅式機構

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直驅式機構(Direct drive mechanism)是指一設備的動力來源直接由电动机提供,中間沒有經過像變速箱英语gearbox或是皮帶之類的減速機構。對應的馬達會稱為直驅馬達(direct drive motor),也會簡稱DD馬達,轉速較低的DD馬達因為其轉矩會比相同功率的馬達要高,因此也會稱為轉矩馬達或是力矩馬達

優點[编辑]

  • 提昇效率:功率不會消耗在減速機構中,皮帶、鏈條或變速箱中元件的摩擦上。
  • 降低噪音:因為設備較簡單,零件較少,直驅式機構也比較不會產生振動,產生的噪音也比較小。
  • 延長壽命:可動件較少也表示容易損壞的零件變少了。一般系統的損壞多半來自零件的老化(例如皮帶的拉伸)或是應力。
  • 低轉速下的高轉矩。
  • 反應快且精準的定位:減少傳動機構也可以避免傳動機構對定位的影響,若是馬達改用低慣量的永久磁鐵馬達,低慣量也會讓定位反應加快。
  • 驅動的剛性:沒有變速箱或滑珠螺桿等機構,也避免了機械上的背隙、磁滯及彈性等相關問題。

缺點[编辑]

直驅式機構的主要缺點就是需要特製的电动机。一般电动机會設計在較高轉速(例如1500或是3000rpm時才會有最大轉矩。這様的特性適用於許多應用場合(例如風扇),但其他的機構需要在非常低的轉速下有較大的轉矩,例如留聲機轉盤,需要固定在33 1/3 rpm或45 rpm(而且要很精確)。

較慢的馬達其體積也會比(應用在較高轉速下的)標準馬達要大。例如皮帶驅動的留聲機轉盤,其馬達直徑為2.5 cm,若是直驅式留聲機轉盤,直徑為10 cm。因為非直驅式的機構可以用減速機構使實際負載的轉速下降,而提高負載上的轉矩,相對而言,直驅式機構的馬達就要產生夠大的轉矩。

直驅式機構需要比較精準的控制機械。有減速機的馬達其慣量較大,會讓輸出的運動變的較平緩。大部份馬達會有位置的轉矩漣波,稱為磁卡力矩。在高速馬達上,磁卡力矩的頻率較高,不致影響系統特性。而直驅式機構下,馬達的轉矩漣波比較容易影響系統,需要加慣量(例如飛輪)或是系統加入回授才能改善。

應用[编辑]

直驅式機構應用在許多的產品中:

高速[编辑]

  • 风扇:不需精準,轉速依風扇而定,約在1000至12000 rpm之間。
  • 硬盘:需非常精準,轉速有5400、7200、10000、15000 rpm等。
  • 錄影機:需非常精準,轉速1800 rpm(NTSC)或1500 rpm(PAL)。
  • 縫紉機:依機種,轉速可能是3000 rpm到5000 rpm。
  • 数控机床:数控机床的轉盤需要快而且精準。
  • 洗衣機:最高到1600 rpm。

中速及可變速[编辑]

  • 软盘
  • 光盘驱动器:CD會直接耦合在转子上,播放音樂的轉速是250至500rpm,若是配合電腦使用,轉速會更高。

非常低的轉速[编辑]

  • 唱片留聲機:速度需非常精準,速度會是78, 33 1/3或45 rpm。
  • 望遠鏡架台:速度需非常精準,24小時會轉一圈。

其他應用[编辑]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Patel, Prachi. GE Grabs Gearless Wind Turbines. Technology Review (MIT). [7 April 2011]. 
  2. ^ Dvorak, Paul. Direct drive turbine needs no gearbox. Windpower Engineering. [7 April 2011].