【導(dǎo)讀】封閉式和開放框架式直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機，在多種應(yīng)用中已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的、帶機械傳動的伺服電機系統(tǒng)。而如今一類全新的、稱為模塊化（cartridge）ddr的直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)（ddr）技術(shù)，將開放框架式直接驅(qū)動電機在性能方面的優(yōu)勢與全框架電機安裝方便的優(yōu)點結(jié)合起來，其價位則比傳統(tǒng)的直接驅(qū)動技術(shù)低得多。
可以直接產(chǎn)生驅(qū)動作用的旋轉(zhuǎn)電機本質(zhì)上不過是一種大力矩的永磁電機，它直接與負(fù)載連接。這種設(shè)計消除了所有機械傳動部件，如齒輪變速箱、皮帶、滑輪和連軸器。直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)為設(shè)計者和使用者帶來了許多好處。
傳統(tǒng)的電機傳動系統(tǒng)
今天的大多數(shù)伺服應(yīng)用采用了傳統(tǒng)的帶機械傳動的伺服電機系統(tǒng)。傳統(tǒng)系統(tǒng)的初始成本具有吸引力，而且性能已經(jīng)在各種不同應(yīng)用中得到了驗證，這些應(yīng)用包括：電子組裝、包裝、航空和國防。然而，人們往往沒有注意到這類系統(tǒng)在設(shè)計和集成方面額外的支出成本，這些附加的開支用于滑輪、變速箱和皮帶等需要添加的機械部件。這些部件在整個機器壽命中不斷磨損，這也增加了總壽命成本。
定位誤差和調(diào)諧困難是這些系統(tǒng)中常見的問題，它們是由傳動的柔性和無效間隙引起的。皮帶、滑輪和變速箱的維護(hù)以及這些易磨損部件的更換都需要付出昂貴的代價：首先，用戶不得不對更多的部件進(jìn)行庫存管理；其次這些附加的部件所造成的系統(tǒng)故障會增加系統(tǒng)計劃外停機時間，使得機器的產(chǎn)量出現(xiàn)下降。
圖題：傳統(tǒng)的電機傳動系統(tǒng)
直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機
可以直接產(chǎn)生驅(qū)動作用的旋轉(zhuǎn)電機本質(zhì)上不過是一種大力矩的永磁電機，它直接與負(fù)載連接。這種設(shè)計消除了所有機械傳動部件，如齒輪變速箱、皮帶、滑輪和連軸器。直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)為設(shè)計者和使用者帶來了許多好處。
因為一個機械傳動需要定期的維護(hù)而且會頻繁地造成計劃外停機，所以，直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機技術(shù)從根本上提高了機器的可靠性，減少了維護(hù)時間和開銷。通過消除機械傳動帶來的柔性，直接驅(qū)動設(shè)計避免了對電機和負(fù)載進(jìn)行慣性匹配的麻煩，同時，定位和速度精度也可以提高50倍。直接驅(qū)動電機還帶來另外一個好處：聽覺噪聲降低高達(dá)20db。
ddr電機對半導(dǎo)體工藝設(shè)備來說是一個理想的解決方案，因為電機直接與被驅(qū)動的負(fù)載相連，消除了傳統(tǒng)伺服電機系統(tǒng)中通常必須采用的皮帶、滑輪和齒輪箱。零部件數(shù)目的減少也使得機器的總體尺寸減小，生產(chǎn)管理人員就可以在一個工藝隔間里放置更多的、附加值高的工藝設(shè)備。機械傳動部件的消除帶來了一種無需維修的系統(tǒng)，而且這種系統(tǒng)的工作更為安靜。
無框架直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機
無框架直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機是ddr技術(shù)的“祖父”，毫無疑問，它們提供了目前最緊湊的機械伺服解決方案。無框架直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機采用了獨立的轉(zhuǎn)子和定子，而未使用軸承。這些零件成為機器的一個整體組成部分，另外還包括了必要的反饋裝置。它們對于機器預(yù)留空間有限或者總重量有著關(guān)鍵影響的應(yīng)用來說是理想的選擇。
這些電機就本質(zhì)上來說是專門定制的，因此更為昂貴，需要數(shù)周、甚至數(shù)月的設(shè)計和集成時間。此外，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，電機或者反饋裝置的取出更換過程也極為復(fù)雜。因此，無框架ddr技術(shù)并非適用于每一種應(yīng)用，它最廣泛的應(yīng)用是在機載和地面車輛方面，如夜視裝置、雷達(dá)系統(tǒng)和武器系統(tǒng)的瞄準(zhǔn)控制，以及那些對尺寸、重量和/或性能有著較高要求的高端工業(yè)應(yīng)用，如機器人或者精密研磨機。
封閉式直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機
帶外殼的（封閉式）直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機，則是將轉(zhuǎn)子、定子和在出廠前完成對準(zhǔn)的反饋裝置集成到一個帶有精密軸承的外殼中，屬于一種完整的解決方案。封閉式直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機對于負(fù)載可以騎跨在電機軸承上的應(yīng)用來說極為理想。對于已經(jīng)使用了軸承的電機而言，用戶需要把電機連接到負(fù)載上，或者讓3個或更多的軸承完成對準(zhǔn)，這將是一項繁重、費時的工作。因此，封閉式ddr電機一般用于分度和速率轉(zhuǎn)臺應(yīng)用。
模塊化直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機
模塊化（cartridge）ddr電機是一種全新的直接驅(qū)動解決方案，其結(jié)構(gòu)包括一個獨特的無軸承外殼以及外殼中集成的轉(zhuǎn)子、定子和出廠前完成了對準(zhǔn)的高分辨率反饋裝置。圓筒式ddr技術(shù)的應(yīng)用消除了機械傳動部件，既保留了直接驅(qū)動所有的優(yōu)點，又避開了傳統(tǒng)的封閉式或者無框架ddr解決方案復(fù)雜而昂貴的缺點。模塊化的直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機利用新穎的壓縮聯(lián)結(jié)裝置來將轉(zhuǎn)子與軸連接到一起，并且附帶提供一種獨特的夾頭設(shè)計，從而實現(xiàn)了“即裝即用”，所花時間不到30分鐘。
模塊化技術(shù)的優(yōu)勢，連同其有競爭力的價位和總壽命成本方面的顯著降低，將加速直接驅(qū)動技術(shù)在諸多領(lǐng)域中的新機器設(shè)計中的應(yīng)用，如冶煉、包裝、印刷、半導(dǎo)體和工廠自動化。請見如下的一個例子：一家正在努力使其機器的產(chǎn)量超過150件/分鐘的包裝oem，他們所面對的挑戰(zhàn)是，齒輪箱在一個關(guān)鍵軸上存在的柔性在他們試圖提高產(chǎn)量時引入了機械干擾。通過在這個軸向上安裝模塊化直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機，消除了機械柔性，使得這家oem能將其機器的產(chǎn)量提高到180件/分鐘。除了提高產(chǎn)量，這家oem還體會到了如下的好處：零維修工作量、可靠性的提高和聽覺噪聲的降低。
再舉一個模塊化直接驅(qū)動的應(yīng)用實例：一家oem為輪胎和汽車工業(yè)服務(wù)提供測試/測量設(shè)備，該公司發(fā)現(xiàn)，使用直接驅(qū)動技術(shù)提高了測量質(zhì)量以及機器的可靠性，其原因就是消除了無效行程和其它由皮帶和滑輪系統(tǒng)帶來的外部影響。他們最初的設(shè)計采用了一個無框架直接驅(qū)動電機，與傳統(tǒng)解決方案相比，它帶來了多方面的好處，但也存在組裝和安裝困難的缺點——事實上，無框架電機的組合及反饋裝置的對準(zhǔn)需要花費一整天。于是，該公司轉(zhuǎn)向了模塊化的直接驅(qū)動技術(shù)，發(fā)現(xiàn)由于其安裝方式簡單，集成只花費了約30分鐘，時間和費用都大為節(jié)省。此外，他們還很高興地看到，與無框架直接驅(qū)動型號相比，模塊化電機的力矩密度更高。
由于其獨特的設(shè)計，模塊化ddr電機與機械傳動的傳統(tǒng)伺服電機相比，在價格方面顯得更有競爭力。即使其初始成本稍微要高一些，但就5年的總使用期來看，這一新技術(shù)的運行成本要大大低于傳統(tǒng)系統(tǒng)。
