DD馬達(dá)簡介介紹與優(yōu)點(diǎn)
DD馬達(dá)英文全稱為Direct Drive Ratary,直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，DDR轉(zhuǎn)矩直驅(qū)馬達(dá)，故簡稱DD馬達(dá)。由于其輸出力矩大，因此有些公司將稱為力矩電機(jī)。與傳統(tǒng)的電機(jī)不同，該電機(jī)的大力矩使其可以直接與運(yùn)動(dòng)裝置連接，從而省去了諸如減速器，齒輪箱，皮帶輪等連接機(jī)構(gòu)，因此才會(huì)稱其為直驅(qū)動(dòng)電機(jī)。另外該電機(jī)都配置了高解析度的編碼器，因此使該產(chǎn)品可以達(dá)到比普通伺服高一個(gè)等級(jí)的精度。并且采用直接連接方式，減少了由于機(jī)械結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的定位誤差，使得工藝精度得以保證。以及減少了由于機(jī)械結(jié)構(gòu)摩擦而產(chǎn)生尺寸方面的誤差和使用時(shí)的噪音等方面降低了很多。

其次、DD馬達(dá)的特點(diǎn)及應(yīng)用

DD馬達(dá)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)無需原點(diǎn)復(fù)位：

采用的是絕對(duì)值編碼器，不需要原點(diǎn)復(fù)位就能識(shí)別現(xiàn)在的位置

(2)高精度：

每一個(gè)圓周可以分成2的20/24次方個(gè)脈沖，定位精度可以達(dá)到小于或等于+/-50角秒

(3)高扭矩：

在有限的體積內(nèi)輸出高扭矩，能在高速旋轉(zhuǎn)下驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載

(4)高剛度：

采用十字交叉軸承，徑向、軸向負(fù)載能力大，靜態(tài)負(fù)荷大

(5)無需保養(yǎng)：

不需要額外的添加潤滑油等電機(jī)保養(yǎng)工作

(6)簡易安裝：

負(fù)載直接安裝，無需減速機(jī)、皮帶輪、齒輪等中間附件，減少部件安裝和調(diào)試的時(shí)間

(7)低噪音：

負(fù)載直接安裝，無中間連接件，使用時(shí)減少了很大的噪音

(8)響應(yīng)快：

負(fù)載直接安裝，無中間連接件，響應(yīng)時(shí)間快，能在較少的時(shí)間內(nèi)整定到一個(gè)很好的精度

應(yīng)用領(lǐng)域：DD 馬達(dá)因其無油、無塵、重量輕、體積小，應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體、太陽能光伏、自動(dòng)化行業(yè)等。

-任意的機(jī)械分度（可不等分）裝置

-搬運(yùn)、翻轉(zhuǎn)頻繁高速裝置

-半導(dǎo)體行業(yè)的晶圓劃片、切割設(shè)備

-IC封裝、檢測(cè)設(shè)備

-IC焊接、點(diǎn)膠設(shè)備

-手機(jī)屏的切割和研磨、覆膜

-洗衣機(jī)

……

再次，欲詳細(xì)了解DD馬達(dá)，應(yīng)對(duì)一些DD馬達(dá)參數(shù)名詞進(jìn)行理解

-最大輸出扭矩：

馬達(dá)的最大輸出扭矩由馬達(dá)電流決定，單位：Nm=kgm2/sec2

-額定扭矩：

馬達(dá)在額定速度下的額定扭矩，單位：Nm=kgm2/sec2

-最大速度：

可用的最大速度 ，最大速度下的扭力輸出幾乎為零 ， 單位：rpm （轉(zhuǎn)/分）

-額定輸出功率：

馬達(dá)在額定速度下的輸出 ，單位：瓦特 

-編碼器解析度：

旋轉(zhuǎn)編碼器，馬達(dá)每轉(zhuǎn)一周的解析度 ，單位： 脈沖/周

-磁極：

每一個(gè)N或S極叫一個(gè)磁極

-極對(duì)數(shù)：

一個(gè)N和S稱著魏一個(gè)極對(duì)數(shù)，一個(gè)馬達(dá)的極對(duì)數(shù)等于磁極除以2

-定位精度 ：

無負(fù)載情況下馬達(dá)旋轉(zhuǎn)任意一次角度同理論位置間的偏差，單位：角-秒

-重復(fù)精度：

無負(fù)載情況下馬達(dá)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度多次之間的位置偏差，單位：角-秒

-重復(fù)精度和定位精度的單位換算：

角秒的定義：

1周=360度

1度=60分

1分=60秒

-軸向偏差 /徑向偏差：

 馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)械偏差 ，徑向： +/-0.01mm /軸向：+/- 0.015mm

0.01mm以下的偏差需要特制

-軸向負(fù)載：

軸向容許最大負(fù)載，負(fù)載移開后馬達(dá)可以恢復(fù)原位 包括壓力，張力

-負(fù)載扭矩：

徑向容許最大負(fù)載，負(fù)載移開后馬達(dá)可以恢復(fù)原位

DD馬達(dá)的選用: 請(qǐng)務(wù)必考慮以下6個(gè)因素，來選用直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩直驅(qū)馬達(dá)。

一、作用在馬達(dá)上的負(fù)載

二、跳動(dòng)精度

三、 定位精度

四、定位時(shí)間（分度時(shí)間）

五、再生電阻的選用

六、實(shí)效轉(zhuǎn)矩的計(jì)算

接下來分別來介紹一下：

一、作用在馬達(dá)上的負(fù)載

（1) 負(fù)載慣量 J

直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩伺服馬達(dá)系統(tǒng)在使用時(shí)，加在馬達(dá)上的負(fù)載的慣量大小對(duì)加減速的影響很大，所以須對(duì)所受負(fù)載的慣量進(jìn)行計(jì)算。

（2）軸向負(fù)載、徑向負(fù)載、力矩負(fù)載

對(duì)加在馬達(dá)上的負(fù)載進(jìn)行計(jì)算。外力與負(fù)載的的關(guān)系歸納為以下的形式。

請(qǐng)確認(rèn)各負(fù)載在容許值以內(nèi)。

（容許值請(qǐng)參照本樣本的“2 馬達(dá)”一章，請(qǐng)注意在反向吊裝的情況下，容許軸向負(fù)載會(huì)有差異。）

（3）有負(fù)載轉(zhuǎn)矩的情況

有負(fù)載轉(zhuǎn)矩的情況時(shí)，必須考慮其對(duì)實(shí)效轉(zhuǎn)矩的影響。

二、 跳動(dòng)精度

跳動(dòng)精度的測(cè)量方法如右圖所示。

三、 定位精度

直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩伺服馬達(dá)系統(tǒng)的定位精度有以下二種

（1）絕對(duì)定位精度

（2）重復(fù)定位精度

【例】 要求距離中心300[mm]處的重復(fù)定位精度為±0.02[mm]時(shí)，考慮是否可以采用SPDI型、SPDA型馬達(dá)？

　tanθ = 0.02÷300

θ = tan −1 （0.02÷300）

= 3.8×10 −3 ［°］

= 14［秒］

∴由于±14>±5，所以從定位精度方面考慮使用沒有問題。

四、 定位時(shí)間（分度時(shí)間）

使用直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)進(jìn)行角度分度定位時(shí)，以如下步驟來概算分度定位時(shí)間。

　　J m ： 負(fù)載的慣量  ［kg?m 2 ］

　　J r ： 馬達(dá)轉(zhuǎn)子的慣量  ［kg?m 2 ］

　　N ： 馬達(dá)轉(zhuǎn)速  ［s −1 ］

　　T ： 轉(zhuǎn)速N時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩  ［N?m］

　　T m ： 負(fù)載轉(zhuǎn)矩  ［N?m］

　　t 1 ： 指令時(shí)間  ［s］

　　t 2 ： 整定時(shí)間  ［s］

　　t 3 ： 定位時(shí)間  ［s］

　　⊿ t ： 加減速時(shí)間  ［s］

　　θ ： 旋轉(zhuǎn)角度  ［°］

η ： 安全系數(shù)（一般 1.4～1.5）

由此有

⊿ t=（J r+ J m）*2πN/（T/N- T m）

t 1=θ/360*N+⊿ t

t 3= t 1+ t 2

五、 再生電阻的選用

（1）計(jì)算直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩伺服馬達(dá)減速時(shí)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能

　　請(qǐng)按以下算式計(jì)算。

　　旋轉(zhuǎn)能量 ＝1/2× J ×ω 2 ［J］  J r ： 馬達(dá)的轉(zhuǎn)子慣量［kg?m 2 ］

　　　　　　　　?。?/2× J ×（2π N ）

2

［J］  J m ： 負(fù)載的慣量［kg?m 2 ］

　　　　　　　　J ＝ J r + J m N ： 轉(zhuǎn)速［s −1 ］

（２）對(duì)內(nèi)部電容充電的能量

通過對(duì)內(nèi)部電容充電進(jìn)行再生能量的處理能力因驅(qū)動(dòng)器型號(hào)不同會(huì)有差異。

（3）計(jì)算外部再生電阻所消耗的能量

外部再生電阻所消耗的能量 [J] = 旋轉(zhuǎn)動(dòng)能 [J] -電容吸收能量 [J]

如果結(jié)果小于0，則無需外部的再生電阻。

如果結(jié)果大于0，請(qǐng)按以下的步驟計(jì)算再生電阻所需的容量。

（4）計(jì)算外部再生電阻所需的容量

外部再生電阻所需的容量 [W] = 外部再生電阻所消耗的能量 [J] / (運(yùn)行周期 [S] × 0.25）

0.25：再生電阻使用負(fù)載率

計(jì)算結(jié)果為80以下時(shí): 請(qǐng)使用外部再生電阻

計(jì)算結(jié)果為220以下時(shí): 請(qǐng)使用外部再生電阻

六、 實(shí)效轉(zhuǎn)矩的計(jì)算

選用直驅(qū)大轉(zhuǎn)矩伺服馬達(dá)，在考慮定位時(shí)間的同時(shí)，還須確認(rèn)在滿足實(shí)際使用工況的實(shí)效轉(zhuǎn)矩是否低于額定轉(zhuǎn)矩。

例如負(fù)載的慣量為0.12[kg?m 2 ]，是否可以以0.3[S]移動(dòng)45[º]；并且如以一個(gè)循環(huán)周期為2.0[S]時(shí)，其實(shí)效轉(zhuǎn)矩又為幾何？

　條件：  J m （負(fù)載的慣量)＝0.12［kg?m 2 ］

J r （馬達(dá)轉(zhuǎn)子的慣量）＝0.014［kg?m 2 ］（PB3015 的場(chǎng)合 ）

Ｎ （最高轉(zhuǎn)速）=1.25 ［s −1 ］

Ｔ （在N轉(zhuǎn)速時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩）＝15［N?m］（PB3015 1.25［s −1 ］ 的場(chǎng)合 ）

Ｔ m （負(fù)載轉(zhuǎn)矩）＝0 ［N?m］  η: 安全系數(shù)＝1.4

θ （回轉(zhuǎn)角度）＝45 ［°］  t 4 （周期時(shí)間）＝2.0［s］

重復(fù)定位精度＝±100［秒］  t 2 （整定時(shí)間）＝0.04［s］

⊿ t : 加減速時(shí)間［s］  t 1 : 指令時(shí)間［s］

● 定位時(shí)間計(jì)算如下。

　加速時(shí)間　　　　　　　　　　　 ＝（0.12＋0.014）×2π×1.25）／（15／1.4－0）＝ 0.1［s］

　指令時(shí)間　　　　　　　　　　?。?45／（360×1.25）＋0.1＝ 0.2［s］

　定位時(shí)間＝ t 1 ＋ t 2 ＝ 0.2＋0.04 ＝ 0.24 ［s］

● 根據(jù)實(shí)際使用的工況曲線須考慮實(shí)效轉(zhuǎn)矩（如下圖）

在此，假定選用PB3015進(jìn)行校核

　　　　　 t 4  ： 周期時(shí)間 = 2.0［s］

　必需實(shí)效轉(zhuǎn)矩

　旋轉(zhuǎn)能量 ＝ 1/2×（ J ｒ ＋ J m ）×（2π N ）

2  ＝ 1/2×（0.12+0.014）×（2π×1.25） 2  ＝ 4.1［J］

在以上必需實(shí)效轉(zhuǎn)矩乘上溫度系數(shù)1.3，則得實(shí)效轉(zhuǎn)矩為4.4[N?m]，PB3015的額定輸出轉(zhuǎn)矩為5.0[N?m]以下故滿足使用條件。