آلية الدفع المباشر

آلية الدفع المباشر هي تصميم آلي يتم فيه نقل القوة أو عزم الدوران من المحرك الرئيسي مباشرةً إلى جهاز التنفيذ (مثل عجلات القيادة في المركبة ) دون الحاجة إلى أي وصلات وسيطة مثل مجموعة التروس أو الحزام . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، استخدمت بعض أقدم القاطرات والسيارات أنظمة نقل الحركة بالدفع المباشر بسرعات عالية. ^{[ 5 ] [ 6 ]} وأصبح استخدام آليات الدفع المباشر للأذرع الصناعية ممكنًا في ثمانينيات القرن العشرين، مع استخدام مواد مغناطيسية من العناصر الأرضية النادرة . ^{[ 1 ]} وقد بُني أول ذراع يعمل بنظام الدفع المباشر عام 1981 في جامعة كارنيجي ميلون . ^{[ 7 ]} واليوم، تُعد مغناطيسات النيوديميوم الأكثر استخدامًا . ^{[ 8 ]}

تتميز أنظمة الدفع المباشر بنقل عزم الدوران بسلاسة، وانعدام رد الفعل العكسي تقريبًا . ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} وتتمثل المزايا الرئيسية لنظام الدفع المباشر في زيادة الكفاءة (نتيجة انخفاض فقد الطاقة من مكونات مجموعة نقل الحركة) وبساطة التصميم مع عدد أقل من الأجزاء المتحركة. وتشمل المزايا الرئيسية أيضًا القدرة على توفير عزم دوران عالٍ على نطاق واسع من السرعات، والاستجابة السريعة، وتحديد المواقع بدقة، وانخفاض القصور الذاتي . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

يتمثل العيب الرئيسي في الحاجة إلى نوع خاص من المحركات الكهربائية لتوفير عزم دوران عالٍ عند سرعات دوران منخفضة . وبالمقارنة مع ناقل الحركة متعدد السرعات، يعمل المحرك عادةً ضمن نطاق طاقته الأمثل لنطاق سرعات خرج أصغر للنظام (مثل سرعات الطريق في حالة المركبات).

تحتاج آليات الدفع المباشر أيضًا إلى آلية تحكم أكثر دقة. تتميز المحركات عالية السرعة المزودة بنظام تخفيض السرعة بقصور ذاتي عالٍ نسبيًا، مما يُسهم في سلاسة حركة الخرج. تُظهر معظم المحركات تموجًا في عزم الدوران الموضعي يُعرف باسم عزم الدوران المسنن . في المحركات عالية السرعة، يكون هذا التأثير عادةً ضئيلاً، نظرًا لأن تردد حدوثه مرتفع جدًا بحيث لا يؤثر بشكل ملحوظ على أداء النظام؛ ستعاني وحدات الدفع المباشر بشكل أكبر من هذه الظاهرة ما لم تتم إضافة قصور ذاتي إضافي (مثلًا بواسطة دولاب موازنة ) أو يستخدم النظام التغذية الراجعة لمواجهة هذا التأثير بشكل فعال.

تُستخدم آليات الدفع المباشر في تطبيقات تتراوح من التشغيل بسرعات منخفضة (مثل أجهزة الفونوغراف ، وحوامل التلسكوب ، وعجلات سباق ألعاب الفيديو ، وتوربينات الرياح بدون تروس ) ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} إلى السرعات العالية (مثل المراوح ، ومحركات الأقراص الصلبة للكمبيوتر ، ورؤوس أجهزة الفيديو ، وآلات الخياطة ، وآلات CNC ، والغسالات ).

استخدمت بعض قاطرات السكك الحديدية الكهربائية آليات الدفع المباشر، مثل قاطرة ميلووكي رود من الفئة EP-2 لعام 1919 وقاطرة شركة سكك حديد شرق اليابان E331 لعام 2007. واستخدمت عدة سيارات من أواخر القرن التاسع عشر محركات محور العجلات ذات الدفع المباشر ، كما فعلت بعض السيارات النموذجية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين؛ ومع ذلك، تستخدم معظم السيارات الكهربائية الحديثة محركًا داخليًا، حيث يتم نقل الحركة إلى العجلات عبر المحاور . ^{[ 17 ] [ 18 ]}

تمكنت بعض شركات تصنيع السيارات من ابتكار ناقلات حركة فريدة خاصة بها تعمل بنظام الدفع المباشر، مثل تلك التي اخترعها كريستيان فون كونيغسيغ لسيارة كونيغسيغ ريجيرا . ^{[ 19 ]}

• محرك الحزام
• محرك سلسلة
• عجلة قيادة محاكاة سباقات ذات دفع مباشر
• عمود الدوران
• عجلة بدون محور
• المحرك الخطي
• نظام دفع فردي للعجلات