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Bien que les moteurs linéaires sans fer soient utilisés dans les semi-conducteurs et l'électronique depuis plus de dix ans, ils sont encore perçus par de nombreux concepteurs et équipementiers comme des produits de niche. Cependant, cette perception évolue progressivement, car de plus en plus d'industries les adoptent en remplacement des vis à billes pour le conditionnement, l'assemblage et le chargement de pièces. Malgré la baisse du coût de la technologie des moteurs linéaires ces dix dernières années, le choix entre un moteur linéaire et une vis à billes doit prendre en compte les exigences de performance de l'application ainsi que le coût total de possession sur la durée de vie de la machine ou du système. Vous trouverez ci-dessous quelques paramètres clés à considérer pour comparer et choisir entre vis à billes et moteurs linéaires.

Là où les moteurs linéaires excellent

Un moteur linéaire est essentiellement un servomoteur « déroulé », où le rotor à aimants permanents constitue la partie fixe (ou secondaire) et le stator la partie mobile (ou primaire), les bobines étant encapsulées dans de la résine époxy. L'avantage le plus reconnu des moteurs linéaires réside dans l'absence de pièces mobiles, ce qui leur permet d'atteindre une précision et une répétabilité de positionnement bien supérieures à celles des vis à billes. L'encodeur contribue également à une meilleure précision de positionnement. Alors que les vis à billes utilisent généralement un encodeur rotatif monté sur le moteur pour le retour d'information de position, les moteurs linéaires utilisent une règle linéaire magnétique ou optique. Cette règle linéaire mesure la position au niveau de la charge, offrant ainsi une lecture plus précise de la position réelle. Pour les applications de très haute précision, ce retour d'information de position plus précis peut faire la différence entre une pièce conforme aux spécifications et une pièce nécessitant une retouche ou mise au rebut.

Moteur linéaire rotatif

Dans un article précédent, nous avons abordé le compromis entre vitesse et course dans les applications à vis à billes. C'est un autre domaine où les moteurs linéaires présentent un avantage. La course admissible des moteurs linéaires est théoriquement illimitée, les autres composants du système – roulements linéaires, gestion des câbles et codeurs – limitant la course maximale. De même, la vitesse et l'accélération maximales des moteurs linéaires sont bien supérieures à celles des vis à billes, avec des valeurs typiques allant jusqu'à 10 m/s en vitesse et 10 g en accélération, à condition que les autres composants du système soient correctement dimensionnés. Malgré les limitations imposées par les autres composants, les moteurs linéaires restent plus performants que les vis à billes dans les applications exigeant à la fois une grande course et une vitesse élevée. Ils permettent également l'entraînement indépendant de chariots (primaires) sur la même partie secondaire. Ceci est particulièrement utile dans certaines applications d'emballage, où le matériau à emballer doit être comprimé avant d'être inséré dans le milieu d'emballage (comme les couches conditionnées dans un sachet plastique).

Facteurs liés au coût total de possession

La maintenance et la fiabilité sont des critères essentiels dans l'analyse du coût total de possession, et les moteurs linéaires offrent plusieurs avantages tout au long du cycle de vie du système. Premièrement, ne comportant aucune pièce mobile mécanique, les moteurs linéaires eux-mêmes ne nécessitent aucune maintenance. Seuls les paliers de support linéaire requièrent une lubrification périodique, et de nombreux paliers sont désormais proposés avec des options de lubrification « longue durée » ou « lubrifiés à vie ». L'absence de pièces mobiles dans le système d'entraînement améliore également la fiabilité, car il n'y a ni éléments roulants, ni chemins de roulement, ni joints d'étanchéité susceptibles de s'user et de nécessiter un remplacement au fil du temps.

Pour tout système linéaire, il est important de tenir compte de l'environnement et de la nécessité de joints d'étanchéité et de protections. Les moteurs linéaires ne font pas exception, car leur confinement et leur protection peuvent s'avérer plus complexes que ceux des vis à billes classiques. Toutefois, dans de nombreux cas, pourvu que les roulements linéaires soient correctement étanches, les moteurs linéaires peuvent résister à une contamination plus importante que les vis à billes.

Pour les moteurs linéaires, le facteur environnemental le plus critique est la température. L'époxy utilisé pour encapsuler les bobines d'un moteur linéaire sans fer dissipant mal la chaleur, un refroidissement (par air pulsé ou par eau) peut s'avérer nécessaire pour maintenir une température de fonctionnement acceptable, tant pour le moteur que pour sa structure de montage. Certains fabricants utilisent des époxys à forte capacité de dissipation thermique, mais il est important de vérifier la dissipation thermique du moteur et l'influence de la température sur la force disponible.

De plus en plus d'industries et d'applications exigent des courses importantes, des vitesses élevées et une grande précision de positionnement. Si de nombreux systèmes linéaires peuvent répondre à deux de ces trois critères, seuls les moteurs linéaires offrent les trois sans compromis. Le débit et le coût total de possession devenant des facteurs déterminants dans le choix d'une technologie, les concepteurs et les équipementiers se familiarisent avec les moteurs linéaires et contribuent à leur démocratisation, au même titre que les courroies, les crémaillères et les vis à billes.