[Kiến thức] Truyền động trực tiếp là gì? tìm hiểm chi tiết cách hoạt động

Trong các hệ thống điều khiển động cơ phổ biến, động cơ được gắn với tải đang được chuyển động bởi một phần tử truyền động cơ học như dây đai, xích, thanh răng và bánh răng, trục vít-bánh vít, hoặc thậm chí đơn giản là hộp số.

Nhưng một số hệ thống chuyển động thẳng và chuyển động quay loại bỏ các phần tử truyền động cơ học và ghép tải trực tiếp vào trục động cơ chúng được gọi là hệ thống truyền động trực tiếp. 

[caption id="attachment_6549" align="alignnone" width="300"] Hệ thống truyền động trực tiếp cho phép tải được gắn trực tiếp vào động cơ.[/caption]

Có một số loại hệ thống truyền động trực tiếp tuyến tính và quay, từ động cơ tuyến tính và động cơ mô-men xoắn đến cuộn dây loa và một số thiết kế động cơ piezo. 

Động cơ tuyến tính và động cơ mô-men xoắn được cho là những loại phổ biến nhất, được sử dụng trong nhiều ứng dụng từ thiết bị đóng gói và lắp ráp đến máy công cụ và rô bốt sáu trục, yếu tố  gia tốc cao và yếu tố hình thức nhỏ gọn là những lợi ích chính. 

Đối với các ứng dụng định vị nano hoặc hành trình nhỏ, dao động, nguyên tắc truyền động trực tiếp của động cơ cuộn dây loa và một số thiết kế động cơ piezo, chẳng hạn như phiên bản uốn cong và siêu âm, có nghĩa là độ cứng cực cao và độ chính xác định vị tuyệt vời.

Ngoài những lợi ích vốn có của từng công nghệ cụ thể, các hệ thống truyền động trực tiếp đều có một số đặc điểm chung. Đầu tiên, việc loại bỏ các thành phần truyền động cơ học có nghĩa là không có backlash, cộng dồn sai lệch, hoặc sự tuân thủ trong hệ thống, do đó độ cứng được cải thiện đáng kể. 

Và độ cứng tốt hơn đồng nghĩa với việc tăng độ chính xác và độ lặp lại của vị trí, cũng như giảm cộng hưởng do đó điều khiển servo có thể được điều chỉnh với mức tăng cao hơn. Hệ thống truyền động trực tiếp cũng có thể chịu được tỷ lệ quán tính tải-động cơ cao hơn mà không ảnh hưởng đến khả năng điều khiển tải của động cơ.

[caption id="attachment_6550" align="alignnone" width="400"] Cơ cấu truyền động trực tiếp thường dựa trên mô-men xoắn hoặc động cơ kiểu pancake, có thiết kế phẳng, chiều cao thấp.[/caption]

Hệ thống truyền động trực tiếp cũng được tận dụng do ma sát thấp hơn so với hệ thống sử dụng các bộ phận truyền động cơ khí, do đó các yêu cầu về mô-men xoắn hoặc lực thấp hơn. Việc sinh nhiệt cũng giảm đi, đồng nghĩa với việc mất ít điện năng hơn giữa động cơ và tải giúp cải thiện hiệu quả của hệ thống.

Mặc dù ma sát thường được coi là tác động không mong muốn của chuyển động tương đối giữa hai thành phần, nhưng việc giảm ma sát vốn có trong truyền động trực tiếp có thể  không hợp lý trong một số ứng dụng. 

Ví dụ, với hệ thống truyền động trực tiếp, có rất ít lực cản đối với việc điều chỉnh  trở lại do đó hệ thống truyền động trực tiếp tuyến tính được sử dụng trong ứng dụng thẳng đứng sẽ yêu cầu phanh ngoài hoặc biện pháp khác, chẳng hạn như một đối trọng để ngăn tải giảm nếu nguồn điện mất.

Ma sát và sự tuân thủ vốn có trong các bộ phận truyền động cơ học cũng có thể cung cấp giảm chấn cho các rung động và dao động, trong khi hệ thống truyền động trực tiếp thường cung cấp ít giảm chấn hơn cho các tác động này, điều này có thể đồng nghĩa với việc tăng thời gian đạt đến giá trị cài đặt.

Việc loại bỏ các thành phần truyền động cơ học cũng có lợi ích là làm giảm quán tính của hệ thống trong một số ứng dụng Ví dụ, khi lực đẩy cao sẽ dẫn đến ổ trục vít me bi có đường kính lớn quán tính ít hơn nên có thể sử dụng động cơ nhỏ hơn.

Và một hệ thống có quán tính thấp hơn có thể được tăng tốc và giảm tốc nhanh hơn, điều đó làm cho động cơ dễ dàng đạt được các chuyển động có tính linh hoạt cao hơn và dừng nhanh hơn, điều này có lợi khi tải có thể gây nguy hiểm cho các thiết bị hoặc nhân viên khác.

[caption id="attachment_6551" align="alignnone" width="225"] Động cơ mô-men xoắn thường được sử dụng trong các ứng dụng robot.[/caption]

Hệ thống truyền động trực tiếp cũng mang lại lợi ích nhiều hơn các hệ thống truyền thống về bảo trì và tuổi thọ. Thứ nhất, với các thành phần hao mòn ít hơn, nhu cầu bôi trơn được giảm thiểu và kho phụ tùng thay thế được sắp xếp hợp lý. Và việc loại bỏ các thành phần cơ khí có thể bị mòn hoặc hỏng sớm có nghĩa là các hệ thống truyền động trực tiếp thường có thể đạt được tuổi thọ lâu hơn so với các hệ thống sử dụng dây đai, vít me hoặc các thành phần truyền động cơ học khác.