美国Celera Motion直驱电机是如何工作的？

直驱术语

“直驱”可以应用于任何直接驱动负载或转子的电机，这些电机没有齿轮、皮带轮或链条等传动元件。更常见的术语是指无刷、永久磁体、同步电机，它们将扭矩直接传递给负载或转子。它们通常轴向高度相对于其直径较短，且有较大的直通孔径。“扭矩电机”有时也用来描述在静止或短角度范围内运行时产生恒定扭矩的直驱电机。

直驱电机是如何工作的？

直驱电机的工作原理与大多数无刷直流电机类似。磁铁附着在电机转子上，绕组排列在电机定子上。绕组通电时会产生电磁场，吸引或排斥转子磁铁。适当的开关或换向绕组可实现受控运动。直驱电机有线性和旋转驱动，但旋转版本使用最为频繁。

直径为>1米的直驱电机可实现，最大扭矩可达10,000牛米。许多直驱电机为“无框架”设计，即不配备外壳、轴承或反馈传感器。这使得机械制造商和系统集成商能够简化外壳、轴和轴承的设计，优化整体尺寸、形状、重量和动态性能。

设计工程师选择直驱的两个主要原因是动力性能和形状因素。直驱电机无需处理联轴器、齿轮箱、皮带或链条，而是直接连接到负载，因此任何运动方向都不会出现滞后、回冲或“失去运动”。设计优势来自于较为平坦且中间有大孔的电机——允许滑环、管道和电缆通过——这一点不容小觑。

直驱方法的优点包括：

• 出色的动态性能和准确的定位和/或速度控制 
• 没有反弹或磨损
• 由于零件数量少且去除齿轮、皮带轮、密封件、轴承等，可靠性高。 
• 紧凑型——轴向高度低且口径大可行  
• 低扭矩波纹或“齿轮”现象 
• 通过消除中间机械元件的损耗提升能效 
• 低声学噪声或自诱振动  
• 无需维护/低维护
• 由于优于热几何形状 ，冷却需求低 
• 相对较大的空气间隙——安装简便且抗冲击。

主要缺点往往是感知上的 d，而非实际情况——直驱电机（DD 电机）通常被认为比传统电机更昂贵。虽然这在简单的1：1比较中可能常属，但从更全面的角度看（考虑中间齿轮、联轴器、维护以及整体机械简化的减少）表明，直驱布置在许多应用中或许令人惊讶地成为最优的成本和性能解决方案。  

直接驱动应用的经典例子出现在万向节中，如天线系统（如车载卫星通信）、监控和闭路电视摄像头、扫描仪、望远镜、电光、速率表和 雷达系统。它也应用于数控机床、包装设备、机器人技术，甚至高端唱盘。 

如果直驱的缸径较小（<2英寸），则有多种基于光学、磁性、电容和感性技术的位置反馈传感器可供选择。 对于较大孔径，主要选择是无框解析器、环形编码器和感应式 encoder。

无框架解析器

轴高相对于直径较小的解析器可以称为无框解析器、板状解析器或薄饼式解析器。严格来说，“无框架”仅仅意味着重新解析器外壳被取消，但许多工程师在指代低高度大口径的解析器时仍使用无框架一词。

Most解析器是无刷而非有刷的，但都基于变压器原理。换句话说，它们是感应角度传感器。随着解析器转子相对于定子的位置变化，转子与定子之间的电磁耦合也会发生变化。这可以看作是，解析器的输出信号相对于激发或输入信号呈正弦波变化。 

有些解析器有“单速”、“双速”、“四速”等。这指的是解析器输出在1圈内唯一变化的次数。单速解析器的输出在1转内是唯一的;两速解析器的输出在1转内任意180度内都是唯一的;四速解算器的输出在1转内的任何90度范围内都是唯一的，依此类推。  

解析器在安全相关应用中拥有优异的记录，尤其是在民用航空航天领域。 它们非常坚固可靠，但通常体积庞大、沉重且难以定制。

环形编码器

环形编码器也被称为大空心编码器或大贯通轴编码器。与无框解析器类似——所有此类术语都指轴高相对于直径较小的编码器。环形编码器通常是光学编码或磁编码的。
 

光学编码器采用由LED光源照射的细光栅或“刻度”扫描。刻度，无论是旋转式还是线性式，由透明和不透明的“线”组成，排列成50-50的占空比。光盘上的透明区域数量对应于定义编码器分辨率的刻度音高。传感器产生的电压与入射光强度成正比。随着传感器相对于刻度移动，电压呈正弦波变化。光学编码器提供高精度，但相对脆弱且易受污染物影响。

磁性编码器采用多极磁铁轨道。该传感器为霍尔效应或磁阻传感器，测量磁极相对于传感器移动时磁通的变化。可以像光学编码器一样生成正弦和余弦信号。磁性编码器坚固、紧凑且非常经济。然而，它们容易受到磁场的影响。很难产生细间距磁轨限制分辨率。重复性会因滞后效应和工作温度范围内的精度变化而受损。磁性履带相对脆弱，容易受到冲击。

感应编码器

感应编码器使用与解析器相同的基本物理原理，但提供与光学编码器相同的数字电气输出。这意味着它们提供了与解析器相同的坚固性和可靠性，同时具有易于使用的电气接口

 大口径编码器/ 低高度感应编码器

与解析器不同，所有作所需的电子元件都位于IncOder的定子内部。这意味着电气接口通常是低压直流电源，产生表示绝对角度或角度变化的数字数据输出。

与环形编码器不同，IncOder的测量不仅在某一点进行，而是在转子和定子的整个平面面上进行测量。这意味着Incoders对非同心旋转产生的误差影响较小，安装相对容易。

Incoder特别适合云台和转盘等需要低轴高和大贯孔的应用。

IncDoors有绝对和增量格式，支持高分辨率数字输出（每转最多400万计数），如SSI、SPI、BISS-C和AquadB脉冲。部分设备也可替代0-5V和0-10V输出的电位器。

 

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Celera Motion精密组件和机电一体化组件结合广泛的设计，集成和制造专业知识，可缩短产品上市时间，从而为最苛刻的应用提供最佳解决方案。我们的编码器，电机，伺服驱动器，空气轴承主轴和机电子系统使工程师能够解决复杂的设计挑战。我们生产世界一流的产品和技术，以精确满足您的需求。

塑造精密运动的未来
源自拉丁语“celer”（意即“快速和迅捷”），Celera这一名称反映了我们致力于提供运动控制解决方案的承诺，这些解决方案可提升客户向其市场提供创新解决方案的能力。Celera Motion的具有凝聚力的愿景、卓越的技术、咨询式团队方法以及最佳的可靠性使我们成为值得信赖的合作伙伴，帮助解决您最具挑战性的运动控制难题。

Celera Motion的精密元件和子系统解决方案帮助多种市场的技术驱动型OEM厂商解决其在具体应用方面遭遇的挑战。

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光学传感器
产品/旋转(角度)编码器
线性编码器
带状及玻璃刻度表
OEM编码器解决方案
感应传感器
IncOderw感应式角度编码器
Ultra IncOder角度编码器
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直线位置传感器(OEM)定制传感器举例
无框电机
旋转电机
直线电机
直驱执行器
OEM电机解决方案
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Liberty MDrive旋转LibertyMDrive线性MDrive Plus旋转式MDrive Plus线性智能步进驱动器
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机器人
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旋转(角度)编码器
线性编码器
带状及玻璃刻度表
OEM编码器解决方案

Linear Encoders 
NANO
型号
AuraQP对光学传感器
Optira系列
ChipEncoder"系列 CE
ChipEncodermw系列 CE300
Mercury系列M1200
Mercury系列M1500P

COMPACT
型号
Mercury"系列M1000
Mercury lIm~系列Mll5000
Mercury lIm~系列 Mll6000

HIGH VACUUM
型号
Mercury系列M1000V
Mercury系列M1500V
Mercuryll系列Mll6000V

Rotary Encoders 
NANO
型号
AuraP对光学传感器
Auraw系列
Optiram系列
ChipEncoder系列 CE
Mercury系列M1500P
Mercurym系列-M1200

COMPACT
型号
Mercurym~系列M1000
Mercury""系列M1500H
Mercury II系列Ml15000
Mercury ll系列Mll6000

HIGH VACUUM
型号
Mercury系列M1000VMercury系列M1500V
Mercuryll系列Mll6000V

Celera Motion是Novanta公司（纳斯达克股票代码：NOVT）的一个运动控制企业，而Novanta是一家领先的核心技术解决方案全球供应商。其解决方案可为先进的工业和医疗保健OEM厂商创造竞争优势。Novanta将光子学与运动之交集方面的深厚专业技术与业经证明的复杂技术难题解决能力有效地整合起来。这使Novanta能够设计出为客户的苛刻应用量身定制的核心元件和子系统，可提供极高的精度和性能。Novanta为世界各地的客户提供高度工程化的激光、视觉和精密运动解决方案。我们的增长动力是一支由专业人士组成的强大团队，大家共同致力于创新和客户成功。

一支由经验丰富且以客户为中心的专业人士组成的全球团队
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请信赖我们，我们能够在整个项目实施过程中提供紧密的技术支持。我们将一起为您的项目确定形式、合用性、功能和性能目标。在产品设计和生产阶段，我们经验丰富的应用工程师和基于网络的资源可随时为您效劳。

致力于工程信任
作为Novanta的一家公司，Celera Motion的全球业务存在使我们能够随时随地为您提供所需支持。我们不仅仅是一家一流元件供应商。您可以信赖我们，将我们视为一个值得信赖的合作伙伴 – 一个信仰公开对话和定期沟通的合作伙伴。

我们知道，进行解决方案工程设计只是第一步。通过快速进行原型设计、在国内外进行制造，以及始终及时地提供高品质、高效率的产品，我们使客户能够获得关键的竞争优势。我们的内部连续生产能力包括供应链和物流管理以及ISO 9001和ISO 13485质量管理体系方面的丰富经验。