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Bien que les moteurs linéaires sans fer soient utilisés dans les applications électroniques et semi-conductrices depuis plus d’une décennie, ils sont toujours considérés par de nombreux concepteurs et constructeurs OEM comme des produits de « niche ». Mais la perception des moteurs linéaires en tant que solution coûteuse pour des applications uniques évolue lentement, à mesure que de plus en plus d'industries les adoptent en remplacement des vis à billes dans les applications d'emballage, d'assemblage et de chargement de pièces. Et même si le coût de la technologie des moteurs linéaires a baissé au cours de la dernière décennie, le choix entre un moteur linéaire et une vis à billes doit prendre en compte à la fois les exigences de performances de l'application et le coût total de possession sur la durée de vie de la machine ou du système. Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des paramètres clés à prendre en compte lors de la comparaison et du choix entre les vis à billes et les moteurs linéaires.

Là où les moteurs linéaires excellent

Un moteur linéaire est essentiellement un servomoteur « déroulé », dans lequel le rotor à aimants permanents devient la partie fixe (également appelée secondaire) et le stator devient la partie mobile (également appelée primaire ou forceur), avec des bobines encapsulées par époxy. L'avantage le plus reconnu des moteurs linéaires est l'absence de pièces mobiles, ce qui leur permet d'atteindre une précision de positionnement et une répétabilité bien supérieures à celles des vis à billes. Un autre avantage en termes de précision de positionnement est fourni par le codeur. Alors que les vis à billes utilisent généralement un encodeur rotatif monté sur le moteur pour le retour de position, les moteurs linéaires utilisent une échelle linéaire magnétique ou optique pour le retour de position. L'échelle linéaire mesure la position au niveau de la charge, ce qui donne une lecture plus précise de la position réelle. Pour les applications de très haute précision, ce retour de position plus précis peut faire la différence entre une pièce qui répond aux spécifications et une pièce qui nécessite une reprise ou une mise au rebut.

Moteur linéaire rotatif

Dans un article précédent, nous avons discuté du compromis entre vitesse et distance de déplacement dans les applications de vis à billes. C'est un autre domaine dans lequel les moteurs linéaires offrent un avantage. La longueur de course autorisée des moteurs linéaires est théoriquement illimitée, d'autres composants du système (roulements linéaires, gestion des câbles et codeurs) dictant 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 nominales allant jusqu'à 10 m/s de vitesse et 10 g d'accélération, à condition que les autres composants du système soient correctement dimensionnés pour répondre à ces spécifications. Malgré les limites imposées par d'autres composants du système, les moteurs linéaires surpassent toujours les vis à billes dans les applications qui nécessitent à la fois une grande course et une vitesse élevée. Ils ont également l'avantage de permettre des entraînements indépendants des chariots (primaires) sur une même pièce secondaire. Ceci est particulièrement utile dans certaines applications d'emballage, où le matériau à emballer doit être compressé avant de l'insérer dans le support d'emballage (pensez aux couches emballées dans un sac en polyéthylène).

Facteurs du coût total de possession

La maintenance et la fiabilité sont des critères importants dans l'analyse du coût total de possession, et les moteurs linéaires offrent plusieurs avantages tout au long de la durée de vie du système. Premièrement, comme ils ne contiennent aucune pièce mécanique mobile, les moteurs linéaires eux-mêmes ne nécessitent aucun entretien. Seuls les roulements à support linéaire nécessitent une lubrification périodique, et de nombreux roulements sont désormais proposés avec des options de lubrification « à long terme » ou « lubrifiées à vie ». L'absence de pièces mobiles dans le système d'entraînement améliore également la fiabilité, car il n'y a pas d'éléments roulants, de chemins de roulement ou de joints qui s'usent et doivent être remplacés au fil du temps.

Avec tout système linéaire, il est important de prendre en compte l’environnement et le besoin de joints et de capots de protection. Les moteurs linéaires ne font pas exception, car ils peuvent être plus difficiles à enfermer et à protéger que les ensembles à vis à billes traditionnels. Cependant, dans de nombreux cas, tant que les roulements linéaires sont correctement étanches à l'environnement de travail, les moteurs linéaires peuvent résister à une contamination plus agressive que les vis à billes.

Pour les moteurs linéaires, le facteur environnemental le plus critique est la température. Étant donné que l'époxy utilisé pour encapsuler les bobines dans un moteur linéaire sans fer ne dissipe pas facilement la chaleur, un refroidissement peut être nécessaire – via de l'air pulsé ou de l'eau – pour maintenir une température de fonctionnement acceptable pour le moteur et la structure de montage. Certains fabricants utilisent des époxy avec des capacités de dissipation thermique élevées, mais il est important de vérifier la dissipation thermique du moteur et l'effet que la température aura sur la force disponible du moteur.

De plus en plus d'industries et d'applications exigent de grandes longueurs de déplacement, des vitesses élevées et une précision de positionnement élevée. Alors que de nombreux types de systèmes linéaires peuvent répondre à deux de ces trois critères, les moteurs linéaires sont la seule technologie capable de répondre à ces trois critères sans compromis. Alors que le débit et le coût total de possession deviennent des facteurs décisifs dans le choix de la technologie, les concepteurs et les équipementiers se familiarisent davantage avec les technologies de moteurs linéaires et les aident à passer du statut de « niche » au statut grand public, aux côtés des courroies, des pignons et crémaillères et même des vis à billes.