Un mecanismo de transmisión directa es un diseño de mecanismo en el que la fuerza o el par de un motor primario se transmite directamente al dispositivo efector (como las ruedas motrices de un vehículo ) sin involucrar ningún acoplamiento intermedio como un tren de engranajes o una correa . [1] [2] [3] [4]
A finales del siglo XIX y principios del XX, algunas de las primeras locomotoras y vagones utilizaban transmisiones de accionamiento directo a velocidades más altas. [5] [6] Los mecanismos de accionamiento directo para brazos industriales comenzaron a ser posibles en la década de 1980, con el uso de materiales magnéticos de tierras raras . [1] El primer brazo de accionamiento directo se construyó en 1981 en la Universidad Carnegie Mellon . [7] Hoy en día los imanes más utilizados son los imanes de neodimio . [8]
Los sistemas de transmisión directa se caracterizan por una transmisión de par suave y un juego casi nulo . [9] [10] [11] Los principales [ cita necesaria ] beneficios de un sistema de transmisión directa son una mayor eficiencia (debido a la reducción de las pérdidas de potencia de los componentes del tren motriz) y un diseño más simple con menos piezas móviles. Los principales beneficios también incluyen la capacidad de ofrecer un par elevado en una amplia gama de velocidades, respuesta rápida, posicionamiento preciso y baja inercia . [12] [13]
El principal inconveniente es que a menudo se necesita un tipo especial de motor eléctrico para proporcionar un par elevado a bajas revoluciones . En comparación con una transmisión de varias velocidades, el motor normalmente funciona en su banda de potencia óptima para un rango más pequeño de velocidades de salida para el sistema (por ejemplo, velocidades de carretera en el caso de un vehículo de motor).
Los mecanismos de transmisión directa también necesitan un mecanismo de control más preciso. Los motores de alta velocidad con reducción de velocidad tienen una inercia relativamente alta, lo que ayuda a suavizar el movimiento de salida. La mayoría de los motores exhiben una ondulación del par posicional conocida como par dentado . En motores de alta velocidad, este efecto suele ser insignificante, ya que la frecuencia a la que ocurre es demasiado alta para afectar significativamente el rendimiento del sistema; Las unidades de tracción directa sufrirán más este fenómeno a menos que se agregue inercia adicional (es decir, mediante un volante ) o que el sistema utilice retroalimentación para contrarrestar activamente el efecto.
Los mecanismos de accionamiento directo se utilizan en aplicaciones que van desde el funcionamiento a baja velocidad (como fonógrafos , monturas de telescopios , volantes de carreras de videojuegos y turbinas eólicas sin engranajes ) [14] [15] [16] hasta altas velocidades (como ventiladores , discos duros de computadoras , cabezales de VCR , máquinas de coser , máquinas CNC y lavadoras .)
Algunas locomotoras de ferrocarril eléctrico han utilizado mecanismos de accionamiento directo, como la clase EP-2 de Milwaukee Road de 1919 y la East Japan Railway Company E331 de 2007 . Varios coches de finales del siglo XIX utilizaban motores de cubo de rueda de tracción directa , al igual que algunos coches conceptuales de principios de la década de 2000; sin embargo, la mayoría de los coches eléctricos modernos utilizan motores internos, donde la tracción se transfiere a las ruedas a través de los ejes . [17] [18]
Algunos fabricantes de automóviles han logrado crear sus propias transmisiones de transmisión directa únicas, como la que inventó Christian von Koenigsegg para el Koenigsegg Regera . [19]