Lineare Motoren können hohe Beschleunigungsraten und lange Fahrlängen mit guten Schubkräften und extrem hohen Positionierungsgenauigkeiten erreichen, während andere Antriebsmechanismen wie Gürtel, Schrauben oder Rack und Ritzel mindestens eine dieser Anforderungen opfern müssen, um die zu erreichen andere. Aus diesem Grund sind lineare Motoren die bevorzugte Wahl für hochdynamische Anwendungen wie Metrologie und Halbleiterherstellung.

Tatsächlich scheinen lineare Motoren basierend auf ihren Leistungsspezifikationen die perfekte Lösung zu sein, um die konkurrierenden Anforderungen zu erfüllen, die häufig in linearen Bewegungsanwendungen enthalten sind. Aber das wirft die Frage auf: "Warum sind lineare Motoren nicht mehr übernommen?"

Um zu verstehen, warum die Adoptionsrate der linearen Motoren immer noch hinter anderen Antriebstechnologien zurückbleibt - wie Gürtel, Schrauben oder Rack- und Ritzelantriebe -, schauen wir uns einige der Vorteile und Nachteile von linearen Motorkonstruktionen an.

Wärmeerzeugung und -issipation

Bei der Größe und Auswahl eines Motors - ob rotär oder linear - ist ein der Hauptüberlegungen Wärme. Tatsächlich basieren Drehmoment- (oder Kraft) gegen Geschwindigkeitskurven, die kontinuierliche und intermittierende Betriebsbereiche für eine bestimmte Motorantriebskombination darstellen, auf der Fähigkeit des Motors, die Wärme unter bestimmten Betriebsbedingungen abzuleiten.

Die Wärmeerzeugung kann für lineare Motoren noch problematischer sein als für Rotationsmotoren, da die Last an den Forcer montiert ist, der die motorischen Wicklungen enthält. (In einigen linearen motorischen Konstruktionen kann die Ladung an der Magnetstrecke montiert werden, obwohl dies möglicherweise nur für kurze Striche möglich ist.) Und in eisernen linearen Motoren sind die Wicklungen in Epoxid Metalle wie Eisen oder Aluminium.

Dies bedeutet, dass Wärme leicht auf die Last und die umgebenden Komponenten übertragen werden kann, was zu Wärmeausdehnung, Verschlechterung oder in extremen Fällen Schäden oder Versagen führt. Auch wenn die Last nicht betroffen ist, kann der Wärmeaufbau die kontinuierliche Kraft des Motors verringern. Um dies zu bekämpfen, erfordern einige Anwendungen eine erzwungene Luft- oder Flüssigkühlung, wodurch Kosten, Fußabdruck und Komplexität erhöht werden.

Schutz vor Kontamination

Aufgrund ihres offenen Designs und des exponierten Magneten können flache, eisernen Kernmotoren und u-kanallose, eisenlose Konstruktionen vor Kontamination schwer zu schützen sein. Während die stützenden linearen Guides mit verschiedenen Versiegelungen und Schabern abgeschaltet werden können, können die freiliegenden Magnete eines linearen Motors Eisenpartikel aus Bearbeitungsvorgängen oder einfach aus der Luftkontamination in der Herstellung und der Fabrikumgebungen anziehen. Und flüssige Kontamination kann empfindliche Elektronik schädigen oder die Rückkopplungssysteme beeinträchtigen.

Natürlich können Abdeckungen und externe Strukturen zum Schutz vor Kontaminationen ausgelegt werden, aber sie können es dem Motor schwieriger machen, Wärme abzuleiten und die oben beschriebenen wärmebedingten Probleme zu verschärfen.

Ausgleich für Vibrationen und Schwingungen

Eine der wichtigsten Verkaufspunkte einer linearen Motorlösung besteht darin, dass zwischen dem Motor und der Last die Notwendigkeit der Notwendigkeit mechanischer Stromübertragungskomponenten - wie Schrauben, Riemen, Getriebe und Kupplungen - beseitigt. Dies bedeutet, dass lineare Motoren nicht unter den Auswirkungen von Rückschlägen, Aufwängnis und Konformität leiden, was ein wesentlicher Faktor für ihre Fähigkeit ist, sehr hohe Positionierungsgenauigkeiten zu erreichen und hochdynamische Bewegungen auszuführen, mit schnellen Beschleunigungs- und Verlaufraten.

Mechanische Transmissionskomponenten können jedoch in einem Bewegungssystem von Vorteil sein, indem ein Dämpfungsmechanismus für Schwingungen und Abschwächungsstörungen wie Reaktionen aus Bearbeitungskräften oder Vibrationen, die durch die Bewegung der Last induziert werden, abschwächten. Und ohne diesen „eingebauten“ Dämpfungseffekt können Oszillationen und Schwingungen verhindern, dass lineare Motoren die gewünschte Positionierungsgenauigkeit oder Absetzzeit erreichen.

Um sicherzustellen, dass das System auf die Auswirkungen dieser unversehrten Vibrationen und Schwingungen reagieren und Korrekturen vornehmen kann, erfordern lineare Motorsysteme häufig eine höhere Frequenzgeschwindigkeit, Position und Stromsteuerschleifen (Kraft) und eine höhere Stromschleifenbandbreite. Das Positionsrückkopplungssystem - typischerweise ein optischer oder magnetischer linearer Encoder - muss ebenfalls eine höhere Auflösung aufweisen, damit der Controller die Position des Motors und der Last genauer verfolgen kann. Sogar der Maschinenrahmen oder die Stützstruktur müssen steif genug gemacht werden (mit hoher Eigenfrequenz), um relativ uneingeschränkt für Stoßdämpfer und Vibrationen zu bleiben und den vom linearen Motor erzeugten Kräften standzuhalten.

Mit anderen Worten, da es weniger Komponenten gibt, die Vibrationen und Störungen kompensieren können, müssen die Rückkopplungs- und Kontrollschleifen in der Lage sein, schneller und genauer zu kommunizieren, damit das System eine dynamische Leistung mit hoher Genauigkeit erzielt.

Vorabkosten im Vergleich zu Gesamtkosten des Eigentums

Und schließlich ist einer der wichtigsten begrenzenden Faktoren für die weit verbreitete Einführung linearer Motoren weiterhin die Vorabkosten. Obwohl es in einigen Anwendungen in einigen Anwendungen zahlreiche Vergleiche zahlen, die die niedrigere Gesamtkostkostbetreuung (TCO) der linearen Motorlösungen über herkömmlichen Gürtel-, Schrauben- oder Rack- und Rinion-Lösungen demonstrieren Adoption für Ingenieure und Designer, die mit der Besprechung der Leistungsspezifikationen innerhalb eines eingeschränkten Budgets beauftragt sind. Ein typisches Beispiel: Bei Anwendungen mit sehr langen Reiselängen-einer der Bereiche, in denen lineare Motorlösungen hervorragende Leistungen erbringen-können die Kosten für Magnete und hochauflösende lineare Encoder, um die Reiseanforderungen zu erfüllen, eine lineare motorische Lösung aus Berücksichtigung von berücksichtigen.

Nicht-traditionelle Anwendungen fördern das Wachstum der linearen Motorakaditionsraten

Trotz der potenziellen Schwierigkeiten, die durch die Wärmeerzeugung, den Schutz vor Kontamination, die Kontrollpersonen mit hoher Bandbreite und die Kosten auftreten, wächst die Adoptionsrate der linearen Motoren. Einmal als Nischenlösungen für Halbleiter-, Metrologie- und Hochleistungsbearbeitungsanwendungen angesehen, werden nun in Automobil-, Lebensmittel- und Verpackungs- und Druckanwendungen, bei denen die Bewegungen möglicherweise nicht so herausfordernd oder der Genauigkeitsanforderungen als anspruchsvoll, aber wenn die Vorteile weniger Komponenten, weniger Ausfallzeiten und höherer Durchsatz die zusätzlichen Kosten- und Designüberlegungen rechtfertigen.