Механизм прямого привода — это конструкция механизма , в которой сила или крутящий момент от первичного двигателя передаются непосредственно на исполнительное устройство (например, ведущие колеса транспортного средства ) без участия каких-либо промежуточных соединений , таких как зубчатая передача или ремень . [1] [2] [3] [4]
В конце 19-го и начале 20-го веков некоторые из первых локомотивов и автомобилей использовали трансмиссии с прямым приводом на более высоких скоростях. [5] [6] Механизмы прямого привода для промышленного оружия стали возможны в 1980-х годах с использованием редкоземельных магнитных материалов . [1] Первый рычаг с прямым приводом был построен в 1981 году в Университете Карнеги-Меллон . [7] Сегодня наиболее часто используемыми магнитами являются неодимовые магниты . [8]
Системы с прямым приводом характеризуются плавной передачей крутящего момента и практически нулевым люфтом . [9] [10] [11] Основными преимуществами системы с прямым приводом являются повышенная эффективность (из-за снижения потерь мощности в компонентах трансмиссии) и более простая конструкция с меньшим количеством движущихся частей . К основным преимуществам также относятся способность обеспечивать высокий крутящий момент в широком диапазоне скоростей, быстрый отклик, точное позиционирование и низкая инерция . [12] [13]
Основным недостатком является то, что для обеспечения высокого крутящего момента при низких оборотах часто требуется специальный тип электродвигателя . По сравнению с многоскоростной коробкой передач двигатель обычно работает в оптимальном диапазоне мощности для меньшего диапазона выходных скоростей системы (например, скоростей движения в случае автомобиля).
Механизмы прямого привода также нуждаются в более точном механизме управления. Высокоскоростные двигатели с понижением скорости имеют относительно высокую инерцию, что помогает сглаживать выходное движение. Большинство двигателей демонстрируют позиционную пульсацию крутящего момента , известную как зубцовый крутящий момент . В высокоскоростных двигателях этот эффект обычно незначителен, поскольку частота, при которой он возникает, слишком высока, чтобы существенно повлиять на производительность системы; агрегаты с прямым приводом будут больше страдать от этого явления, если не будет добавлена дополнительная инерция (например, с помощью маховика ) или система не использует обратную связь для активного противодействия этому эффекту.
Механизмы с прямым приводом используются в приложениях, начиная от работы на низкой скорости (например, фонографы , крепления для телескопов , гоночные колеса для видеоигр и безредукторные ветряные турбины ) [14] [15] [16] до высоких скоростей (например, вентиляторы , жесткие диски компьютеров). , головки видеомагнитофонов , швейные машины , машины с ЧПУ и стиральные машины .)
В некоторых электрожелезнодорожных локомотивах использовались механизмы с прямым приводом, например, Milwaukee Road класса EP-2 1919 года и East Japan Railway Company E331 2007 года . В нескольких автомобилях конца 19 века использовались мотор-колеса с прямым приводом , как и в некоторых концепт-карах начала 2000-х годов; однако в большинстве современных электромобилей используются встроенные двигатели, в которых привод передается на колеса через оси . [17] [18]
Некоторым автопроизводителям удалось создать свои собственные уникальные трансмиссии с прямым приводом, например ту, которую Кристиан фон Кенигсегг изобрел для Koenigsegg Regera . [19]