Los motores lineales ofrecen un rendimiento superior, por lo que destacan en equipos médicos, automatización industrial, embalaje y fabricación de semiconductores. Es más, los nuevos motores lineales abordan la complejidad de costo, calor e integración de las primeras versiones. Para resumir, los motores lineales incluyen una bobina (parte primaria o fuerza) y una plataforma estacionaria a veces llamada platina o secundaria. Abundan los subtipos, pero los dos más comunes para la automatización son los motores lineales sin escobillas y con núcleo de hierro.

Los motores lineales generalmente superan a los accionamientos mecánicos. Tienen longitudes ilimitadas. Sin la elasticidad y el juego de las configuraciones mecánicas, la precisión y la repetibilidad son altas y permanecen así durante la vida útil de la máquina. De hecho, sólo los cojinetes guía de un motor lineal necesitan mantenimiento; Todos los demás subcomponentes están libres de desgaste.

Donde destacan los motores lineales Ironcore
Los motores lineales Ironcore tienen bobinas primarias alrededor de un núcleo de hierro. El secundario suele ser una pista magnética estacionaria. Los motores lineales Ironcore funcionan bien en moldeo por inyección, máquinas herramienta y prensas porque generan una gran fuerza continua. Una advertencia es que los motores lineales con núcleo de hierro pueden girar, porque la atracción magnética del secundario sobre el primario varía a medida que atraviesa la pista del imán. La culpa la tiene la fuerza de retención. Los fabricantes abordan el dentado de varias maneras, pero es problemático cuando el objetivo principal es lograr movimientos suaves.

Aun así, abundan las ventajas de los motores lineales con núcleo de hierro. Un acoplamiento magnético más fuerte (entre el núcleo de hierro y los imanes del estator) genera una alta densidad de fuerza. Por lo tanto, los motores lineales con núcleo de hierro tienen una mayor fuerza de salida que los motores lineales sin hierro comparables. Además, estos motores disipan mucho calor porque el núcleo de hierro arroja el calor generado por la bobina durante el funcionamiento, lo que reduce la resistencia térmica de la bobina al ambiente mejor que los motores sin hierro. Finalmente, estos motores son fáciles de integrar porque el forzador y el estator están directamente enfrentados.

Motores lineales sin hierro para carreras rápidas
Los motores lineales sin hierro no tienen hierro en su núcleo primario, por lo que son más livianos para generar un movimiento más dinámico. Las bobinas están incrustadas en una placa de epoxi. La mayoría de los motores lineales sin hierro tienen pistas en forma de U revestidas con imanes en las superficies internas. La acumulación de calor puede limitar las fuerzas de empuje a menos que las de los motores con núcleo de hierro comparables, pero algunos fabricantes abordan este problema con canales innovadores y geometría primaria.

Los cortos tiempos de estabilización aumentan aún más la dinámica de los motores lineales sin hierro para realizar movimientos rápidos y precisos. La ausencia de fuerzas de atracción inherentes entre el primario y el secundario significa que los motores lineales sin hierro también son más fáciles de ensamblar que los motores con núcleo de hierro. Además, sus cojinetes de soporte no están sujetos a fuerzas magnéticas, por lo que suelen durar más.

Tenga en cuenta que los motores lineales tienen problemas en ejes verticales y en entornos hostiles. Esto se debe a que, sin algo de frenado o contrapeso, los motores lineales (que inherentemente no tienen contacto) dejan caer las cargas durante situaciones de apagado.

Además, algunos entornos hostiles pueden generar polvo y virutas que se adhieren a los motores lineales, especialmente en operaciones de mecanizado de piezas metálicas. Aquí, los motores lineales con núcleo de hierro (y su pista llena de imanes) son los más vulnerables. Algunos actuadores incorporan motores lineales con núcleo de hierro o sin hierro y un diseño a prueba de polvo para funcionar en dichos entornos. Esto último elimina los problemas asociados a los fuelles que tradicionalmente protegen los ejes lineales.

Cuándo elegir actuadores de motor lineal integrados
La naturaleza de accionamiento directo de los actuadores de motor lineal aumenta la productividad y la dinámica del sistema para innumerables aplicaciones industriales. Algunos actuadores basados ​​en motores lineales también incluyen codificadores para retroalimentación de posición... para que los motores lineales sean fáciles de usar, incluso en comparación con los sistemas basados ​​en correas y husillos de bolas. Algunos de estos actuadores integran estrechamente el motor lineal, la guía y el codificador óptico (o magnético) para aumentar aún más la densidad de potencia.

El codificador de algunos actuadores se instala horizontalmente para que su posición no se vea afectada por impactos externos. Algunas de estas disposiciones pueden funcionar a 6 m/s con una aceleración de 60 m/s2 utilizando una entrada de 230 VCA. Son posibles módulos con recorrido superior a dos metros. Las ofertas estándar generalmente incluyen un codificador magnético para retroalimentación de posición, aunque hay codificadores ópticos disponibles para una mayor precisión. Otras opciones incluyen configuraciones de múltiples controles deslizantes, así como sistemas completos de pórtico y XY.

En comparación con los módulos de husillo de bolas tradicionales, los actuadores basados ​​en motores lineales ofrecen mejor precisión y velocidad, incluso en muchas condiciones de salida de empuje, gracias a la conducción directa. Una integración más estrecha también aumenta la productividad y la confiabilidad. Algunos de estos actuadores incluyen el propio motor lineal, una base y una guía lineal ancha que soporta un control deslizante de aluminio y una escala óptica para retroalimentación de posición. Cuando el motor lineal no tiene hierro, se puede combinar con un control deslizante de aluminio para formar un diseño liviano que acelera rápidamente.

Algunos actuadores de motor lineal compactos también incluyen controles deslizantes con almohadillas de lubricación incorporadas para una lubricación respetuosa con el medio ambiente. Aquí, los extremos del patín cuentan con inyectores de grasa herméticamente sellados para lubricar la pista a través de la circulación de bolas de acero. En algunos casos, las almohadillas de lubricación opcionales agregan lubricación para una operación a largo plazo con menos mantenimiento, especialmente en ejes que realizan carreras cortas.

Los motores lineales sin hierro dentro de algunos actuadores tampoco presentan engranajes, por lo que el eje puede realizar movimientos estables cuando se mueve lenta o rápidamente. En algunos diseños, la repetibilidad con un codificador lineal óptico es de 2 mm. Algunos actuadores incluso están disponibles en carreras de 152 a 1.490 mm con rectitud de 6 a 30 mm.

Ejemplo especial: aplicaciones de sala limpia
Una última opción particularmente adecuada para aplicaciones con carreras cortas y ciclos elevados son los actuadores de motor lineal en los que las partes móviles son los imanes y el riel. Aquí no hay problemas con cables en movimiento que provoquen desconexiones. Tampoco hay problemas con ambientes polvorientos. De hecho, los actuadores funcionan bien en entornos de vacío y salas blancas. Esto se debe a que las bobinas están fijas, por lo que el calor se disipa fácilmente hacia las estructuras de montaje. Algunos de estos actuadores de motor lineal generan una fuerza continua de 94,2 o 188,3 N y una fuerza máxima de 242,1 o 484,2 N, aceptando una corriente continua de 3,5, 7 o 14 A, según la versión. Las carreras alcanzan los 430 mm.

Parámetros para especificar etapas de motor lineal
Al especificar actuadores o etapas basadas en motores lineales, considere los siguientes criterios para cada parte del perfil de movimiento del diseño:

• ¿Cuál es la condición de movimiento conocida?
• ¿Cuál es la masa de la carga, la masa del sistema, la carrera efectiva, el tiempo de movimiento y el tiempo de permanencia?
• ¿Cuál es la condición del variador, voltaje máximo de salida, corriente continua y máxima?
• ¿Qué tipo de resolución de codificador necesita la configuración? ¿Debería ser analógico o digital?
• ¿En qué tipo de entorno de trabajo funcionará el actuador o escenario? ¿Cuál será la temperatura ambiente? ¿La máquina estará sujeta a condiciones de vacío o de sala limpia?
• ¿Cuáles son los requisitos de la aplicación en cuanto a precisión del movimiento y exactitud del posicionamiento?
• ¿El actuador del motor lineal o la plataforma moverán las cargas horizontal, vertical o en ángulo? ¿Se montará la instalación en una pared? ¿Está sujeto a limitaciones de espacio?

Responder estas preguntas ayudará a los ingenieros de diseño a identificar la iteración de motor lineal más adecuada para una determinada pieza de maquinaria.