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直驅式機構

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

  • 洗衣機:像Fisher & Paykel英语Fisher & PaykelLG集团三星集团惠而浦东芝等廠商有生產直驅式的洗衣機,洗衣滾筒直接裝在馬達上,取代較低效率的皮帶驅動或是配合減速機的機種。
  • 火車:1919年的Milwaukee Road class EP-2英语Milwaukee Road class EP-2電車是直接用馬達驅動火車的輪軸。東日本旅客鐵道(JR East)在2002年1月架設了實驗性的JR東日本E993系電力動車組电联车(EMU),稱為AC Train,測試在電聯車使用直驅馬達的可行性。此技術後來應用在JR東日本E331系電聯車,在2007年開始在京葉線上行駛。
  • 車輛:自19世紀後期開始就有車轂馬達英语Wheel hub motor,在21世紀開始用在電動車上。
  • 風力發動機(參考無齒輪風力發動機英语Gearless wind turbine):許多公司都有開發風力發電的直驅式發電機,目的是在提昇效率,也降低維護成本[1][2]
  • 車輛:例如電動單輪車英语Electric unicycle高輪單車英语penny-farthing及兒童的自行三轮车

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]. (原始内容于2012-01-31). 
  2. ^ Dvorak, Paul. . Windpower Engineering. [7 April 2011]. (原始内容存档于2017-02-21). 

直驅式機構, 此條目需要补充更多来源, 2017年2月20日, 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目, 无法查证的内容可能會因為异议提出而被移除, 致使用者, 请搜索一下条目的标题, 来源搜索, 网页, 新闻, 书籍, 学术, 图像, 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源, 判定指引, 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, . 此條目需要补充更多来源 2017年2月20日 请协助補充多方面可靠来源以改善这篇条目 无法查证的内容可能會因為异议提出而被移除 致使用者 请搜索一下条目的标题 来源搜索 直驅式機構 网页 新闻 书籍 学术 图像 以检查网络上是否存在该主题的更多可靠来源 判定指引 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 目录 1 優點 2 缺點 3 應用 3 1 高速 3 2 中速及可變速 3 3 非常低的轉速 3 4 其他應用 4 相關條目 5 參考資料優點 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 洗衣機 像Fisher amp Paykel 英语 Fisher amp Paykel LG集团 三星集团 惠而浦及东芝等廠商有生產直驅式的洗衣機 洗衣滾筒直接裝在馬達上 取代較低效率的皮帶驅動或是配合減速機的機種 火車 1919年的Milwaukee Road class EP 2 英语 Milwaukee Road class EP 2 電車是直接用馬達驅動火車的輪軸 東日本旅客鐵道 JR East 在2002年1月架設了實驗性的JR東日本E993系電力動車組电联车 EMU 稱為AC Train 測試在電聯車使用直驅馬達的可行性 此技術後來應用在JR東日本E331系電聯車 在2007年開始在京葉線上行駛 車輛 自19世紀後期開始就有車轂馬達 英语 Wheel hub motor 在21世紀開始用在電動車上 風力發動機 參考無齒輪風力發動機 英语 Gearless wind turbine 許多公司都有開發風力發電的直驅式發電機 目的是在提昇效率 也降低維護成本 1 2 車輛 例如電動單輪車 英语 Electric unicycle 高輪單車 英语 penny farthing 及兒童的自行三轮车 相關條目 编辑無轂輪 英语 Hubless wheel 直線電動機參考資料 编辑 Patel Prachi GE Grabs Gearless Wind Turbines Technology Review MIT 7 April 2011 原始内容存档于2012 01 31 Dvorak Paul Direct drive turbine needs no gearbox Windpower Engineering 7 April 2011 原始内容存档于2017 02 21 取自 https zh wikipedia org w index php title 直驅式機構 amp oldid 77147852, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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