近年来，随着机械设备、工具机等向更高速、更精密、更可靠的方向发展，采用直接驱动(Direct-driven)电机的成功案例有越来越多的应用趋势，尤其是国外一些电子、半导体、面板、甚至太阳能行业的加工设备，都已经开始大量采用直接驱动电机作为其主要传动单元。国内的一些激光加工设备、半导体、PCB厂商经过金融危机的洗礼，也正在朝此方向大步迈进。

直接驱动电机主要分为：线性电机(LM:LinearMotor)与转矩电机(TM:TorqueMotor)。在此主要介绍HIWIN转矩电机定位平台(TMS:TorqueMotorStage)的技术原理及应用。

特色与优点

转矩电机定位平台结构示意图如图1所示，它采用直接驱动的方式，没有减速齿轮。与传统结合旋转伺服电机与减速齿轮的平台比较，转矩电机定位平台的技术特点和优势包括：体积小，安装容易；较少磨耗与发尘，可靠性、效率与寿命提高；减少中间减速齿轮旋转质量与齿轮背隙，定位反应快，重复定位精度与定位精度高；也因免除了减速齿轮，整体平台散热均匀，且结构热膨胀旋转对称，可得较稳定的定位精度。且可加装水冷装置，使系统在大扭力高负载下，温度更加稳定，精度表现更加出色。

图1HIWIN转距电机与传统伺服电机加齿轮箱的比较

应用领域

HIWIN-TMS转矩电机的主要应用领域包含半导体与面板设备、工具机、工业自动设备与航天与国防等。典型半导体与面板设备的应用包含快速的工件检测与分类、晶圆与面板的传输定位等。如图2所示，一客户结合本公司线性电机定位平台(水平轴)、螺杆定位模块(垂直轴)与转矩电机，集成为一款快速晶圆取放机械手臂，与传统取放平台比较，这类非传统、低成本的机械手臂不但定位精度提升，且产出提高2倍以上。

此外，在工具机应用中主要有三大类：A/C轴旋转定位、五轴加工机旋转加工头与快速刀具转换模块。早期工业自动化使用转矩电机的是产业机器人、近期兴起的则是电动汽车的使用。转矩电机于国防的应用如载具的控制与模拟训练，在航天上的应用如天文望眼镜的控制等等。另外值得一提的是，近期转矩电机的应用是家电洗衣机滚筒的驱动与居家电梯的驱动等领域。

动作原理、种类与主要构成

由于没有用减速齿轮，为了达到一定的输出扭矩，转矩电机采用较一般旋转伺服电机更多磁极的高扭矩输出电机，例如HIWIN-转矩电机就是采用了多级3相永磁马达，其优点主要表现在：

高扭矩容积比

高效率，发热量低

可搭配市面伺服马达驱动器，系统整合限制低

其主要构成组件有：轴承、中空旋转主轴、永磁动子、线圈定子与位置编码器。其中位置编码器是影响转矩电机定位性能的关键组件之一。其常用的两种位置编码器包括：光学式(opticaltype)与分解器式(resolvertype)，光学式分辨率较高，但是单价高，而分解器成本低，且可在恶劣环境操作。

转矩电机定位平台选用

转矩电机定位平台的选用与传统伺服电机的选用步骤类似，具体如下：

第一步：确认需求的最大转速与负荷旋转贯量没超过额定值；

第二步：确认需求的定位分辨率与重现度没超过额定值；

第三步：依据应用的运动速度曲线图(MotionProfile)计算等效扭矩；

第四步：确认所求等效扭矩小于额定马达连续扭矩；

第五步：确认应用煞车时是否需要回升电阻。