【導讀】封閉式和開放框架式直接驅動旋轉電機，在多種應用中已經取代了傳統的、帶機械傳動的伺服電機系統。而如今一類全新的、稱為模塊化（cartridge）ddr的直接驅動旋轉（ddr）技術，將開放框架式直接驅動電機在性能方面的優勢與全框架電機安裝方便的優點結合起來，其價位則比傳統的直接驅動技術低得多。
可以直接產生驅動作用的旋轉電機本質上不過是一種大力矩的永磁電機，它直接與負載連接。這種設計消除了所有機械傳動部件，如齒輪變速箱、皮帶、滑輪和連軸器。直接驅動旋轉系統為設計者和使用者帶來了許多好處。
傳統的電機傳動系統
今天的大多數伺服應用采用了傳統的帶機械傳動的伺服電機系統。傳統系統的初始成本具有吸引力，而且性能已經在各種不同應用中得到了驗證，這些應用包括：電子組裝、包裝、航空和國防。然而，人們往往沒有注意到這類系統在設計和集成方面額外的支出成本，這些附加的開支用于滑輪、變速箱和皮帶等需要添加的機械部件。這些部件在整個機器壽命中不斷磨損，這也增加了總壽命成本。
定位誤差和調諧困難是這些系統中常見的問題，它們是由傳動的柔性和無效間隙引起的。皮帶、滑輪和變速箱的維護以及這些易磨損部件的更換都需要付出昂貴的代價：首先，用戶不得不對更多的部件進行庫存管理；其次這些附加的部件所造成的系統故障會增加系統計劃外停機時間，使得機器的產量出現下降。
圖題：傳統的電機傳動系統
直接驅動旋轉電機
可以直接產生驅動作用的旋轉電機本質上不過是一種大力矩的永磁電機，它直接與負載連接。這種設計消除了所有機械傳動部件，如齒輪變速箱、皮帶、滑輪和連軸器。直接驅動旋轉系統為設計者和使用者帶來了許多好處。
因為一個機械傳動需要定期的維護而且會頻繁地造成計劃外停機，所以，直接驅動旋轉電機技術從根本上提高了機器的可靠性，減少了維護時間和開銷。通過消除機械傳動帶來的柔性，直接驅動設計避免了對電機和負載進行慣性匹配的麻煩，同時，定位和速度精度也可以提高50倍。直接驅動電機還帶來另外一個好處：聽覺噪聲降低高達20db。
ddr電機對半導體工藝設備來說是一個理想的解決方案，因為電機直接與被驅動的負載相連，消除了傳統伺服電機系統中通常必須采用的皮帶、滑輪和齒輪箱。零部件數目的減少也使得機器的總體尺寸減小，生產管理人員就可以在一個工藝隔間里放置更多的、附加值高的工藝設備。機械傳動部件的消除帶來了一種無需維修的系統，而且這種系統的工作更為安靜。
無框架直接驅動旋轉電機
無框架直接驅動旋轉電機是ddr技術的“祖父”，毫無疑問，它們提供了目前最緊湊的機械伺服解決方案。無框架直接驅動旋轉電機采用了獨立的轉子和定子，而未使用軸承。這些零件成為機器的一個整體組成部分，另外還包括了必要的反饋裝置。它們對于機器預留空間有限或者總重量有著關鍵影響的應用來說是理想的選擇。
這些電機就本質上來說是專門定制的，因此更為昂貴，需要數周、甚至數月的設計和集成時間。此外，一旦系統出現故障，電機或者反饋裝置的取出更換過程也極為復雜。因此，無框架ddr技術并非適用于每一種應用，它最廣泛的應用是在機載和地面車輛方面，如夜視裝置、雷達系統和武器系統的瞄準控制，以及那些對尺寸、重量和/或性能有著較高要求的高端工業應用，如機器人或者精密研磨機。
封閉式直接驅動旋轉電機
帶外殼的（封閉式）直接驅動旋轉電機，則是將轉子、定子和在出廠前完成對準的反饋裝置集成到一個帶有精密軸承的外殼中，屬于一種完整的解決方案。封閉式直接驅動旋轉電機對于負載可以騎跨在電機軸承上的應用來說極為理想。對于已經使用了軸承的電機而言，用戶需要把電機連接到負載上，或者讓3個或更多的軸承完成對準，這將是一項繁重、費時的工作。因此，封閉式ddr電機一般用于分度和速率轉臺應用。
模塊化直接驅動旋轉電機
模塊化（cartridge）ddr電機是一種全新的直接驅動解決方案，其結構包括一個獨特的無軸承外殼以及外殼中集成的轉子、定子和出廠前完成了對準的高分辨率反饋裝置。圓筒式ddr技術的應用消除了機械傳動部件，既保留了直接驅動所有的優點，又避開了傳統的封閉式或者無框架ddr解決方案復雜而昂貴的缺點。模塊化的直接驅動旋轉電機利用新穎的壓縮聯結裝置來將轉子與軸連接到一起，并且附帶提供一種獨特的夾頭設計，從而實現了“即裝即用”，所花時間不到30分鐘。
模塊化技術的優勢，連同其有競爭力的價位和總壽命成本方面的顯著降低，將加速直接驅動技術在諸多領域中的新機器設計中的應用，如冶煉、包裝、印刷、半導體和工廠自動化。請見如下的一個例子：一家正在努力使其機器的產量超過150件/分鐘的包裝oem，他們所面對的挑戰是，齒輪箱在一個關鍵軸上存在的柔性在他們試圖提高產量時引入了機械干擾。通過在這個軸向上安裝模塊化直接驅動旋轉電機，消除了機械柔性，使得這家oem能將其機器的產量提高到180件/分鐘。除了提高產量，這家oem還體會到了如下的好處：零維修工作量、可靠性的提高和聽覺噪聲的降低。
再舉一個模塊化直接驅動的應用實例：一家oem為輪胎和汽車工業服務提供測試/測量設備，該公司發現，使用直接驅動技術提高了測量質量以及機器的可靠性，其原因就是消除了無效行程和其它由皮帶和滑輪系統帶來的外部影響。他們最初的設計采用了一個無框架直接驅動電機，與傳統解決方案相比，它帶來了多方面的好處，但也存在組裝和安裝困難的缺點——事實上，無框架電機的組合及反饋裝置的對準需要花費一整天。于是，該公司轉向了模塊化的直接驅動技術，發現由于其安裝方式簡單，集成只花費了約30分鐘，時間和費用都大為節省。此外，他們還很高興地看到，與無框架直接驅動型號相比，模塊化電機的力矩密度更高。
由于其獨特的設計，模塊化ddr電機與機械傳動的傳統伺服電機相比，在價格方面顯得更有競爭力。即使其初始成本稍微要高一些，但就5年的總使用期來看，這一新技術的運行成本要大大低于傳統系統。
