Un mecanismo de accionamiento directo es un diseño de mecanismo en el que la fuerza o el par de un motor principal 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 requerida ] beneficios de un sistema de transmisión directa son una mayor eficiencia (debido a menores pérdidas de potencia de los componentes del tren de transmisión) y un diseño más simple con menos piezas móviles. Los principales beneficios también incluyen la capacidad de entregar un alto par en un amplio rango de velocidades, una respuesta rápida, un posicionamiento preciso y una baja inercia . [12] [13]
El principal inconveniente es que a menudo se necesita un tipo especial de motor eléctrico para proporcionar salidas de par elevadas a bajas revoluciones . En comparación con una transmisión de varias velocidades, el motor suele funcionar 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 accionamiento directo 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 presentan una ondulación de par posicional conocida como par de cogging . En los motores de alta velocidad, este efecto suele ser insignificante, ya que la frecuencia con la que se produce es demasiado alta para afectar significativamente al rendimiento del sistema; las unidades de accionamiento directo sufrirán más este fenómeno a menos que se añada inercia adicional (es decir, mediante un volante de inercia ) o 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 , soportes de telescopios , volantes de carreras de videojuegos y turbinas eólicas sin engranajes ) [14] [15] [16] hasta altas velocidades (como ventiladores , discos duros de ordenador , cabezales de VCR , máquinas de coser , máquinas CNC y lavadoras ).
Algunas locomotoras eléctricas han utilizado mecanismos de transmisión directa, como la clase Milwaukee Road EP-2 de 1919 y la East Japan Railway Company E331 de 2007. Varios vagones de finales del siglo XIX utilizaban motores de cubo de rueda de transmisión directa , al igual que algunos coches conceptuales a principios de la década de 2000; sin embargo, la mayoría de los coches eléctricos modernos utilizan motor(es) interior(es), donde la transmisión se transfiere a las ruedas, a través de los ejes . [17] [18]
Algunos fabricantes de automóviles han logrado crear sus propias transmisiones de accionamiento directo únicas, como la que Christian von Koenigsegg inventó para el Koenigsegg Regera . [19]