ベースプレート、リニアモーター、リニアガイド、エンコーダー、制御装置を含む、完全なリニアモーターステージ。

ダイレクトドライブ式リニアサーボモーターは、ここ数年で採用が著しく増加しています。これは、エンドユーザーからの処理能力向上と精度向上への要求の高まりが一因となっています。リニアモーターは、他の駆動機構では実現できない高速性、長いストローク、優れた位置決め精度を兼ね備えていることで広く知られていますが、極めて低速で滑らかかつ精密な動作も可能です。実際、リニアモーター技術は、推力、速度、加速度、位置決め精度、再現性など、非常に幅広い機能を備えているため、リニアモーターが適さない用途はほとんどありません。

リニアモーターの種類には、リニアサーボモーター、リニアステッピングモーター、リニア誘導モーター、スラストチューブリニアモーターなどがあります。アプリケーションにリニアサーボモーターが最適な選択肢となる場合、モーターの初期選定時に考慮すべき3つのポイントを以下に示します。

最も重要な検討事項：鉄心型か、鉄心レス型か？
リニアダイレクトドライブサーボモーターには、鉄心型と鉄心レス型の2種類があり、これは一次側（回転モーターの固定子に相当）の巻線が鉄板積層体で取り付けられているか、エポキシ樹脂で取り付けられているかによって決まります。設計と選定において、まず最初に鉄心型リニアモーターと鉄心レス型リニアモーターのどちらが必要かを判断することが一般的です。

鉄心リニアモーターは、極めて高い推力を必要とする用途に最適です。これは、一次側の積層板に突起（歯）があり、電磁束を二次側の磁石（回転モーターのローターに相当）に集中させるためです。一次側の鉄と二次側の永久磁石との間のこの磁気的な引力によって、モーターは高い推力を発揮することができます。

鉄心レスリニアモーターは一般的に推力能力が低いため、プレス加工、機械加工、成形などの用途で求められる極めて高い推力には適していません。しかし、高速組立や搬送には優れた性能を発揮します。

鉄心設計の欠点は、動作の滑らかさを低下させるコギング現象です。コギングは、一次側の溝付き設計により、二次側の磁石に沿って移動する際に「優先的な」位置が生じるために発生します。一次側が二次側の磁石に位置合わせされる傾向を克服するために、モーターはより大きな力を発生させる必要があり、その結果、速度リップル（コギングと呼ばれる現象）が発生します。この力と速度リップルの変動は動作の滑らかさを低下させ、最終的な位置決め精度だけでなく、移動中の動作品質が重要な用途では、重大な問題となる可能性があります。

メーカーは、コギングを低減するために様々な方法を用いている。一般的な方法の一つは、磁石（または歯）の位置をずらすことで、主歯が副磁石上を移動する際の移行をより滑らかにすることである。同様の効果は、磁石の形状を細長い八角形に変更することによっても得られる。

コギングを低減するもう一つの方法は、分数巻線と呼ばれるものです。この設計では、一次巻線には二次巻線の磁石の数よりも多くの積層板の歯があり、積層板は特殊な形状をしています。これら二つの改良により、コギング力が相殺されます。そしてもちろん、ソフトウェアによる解決策も常に存在します。アンチコギングアルゴリズムを用いることで、サーボドライブやコントローラは一次巻線に供給される電流を調整し、力と速度の変動を最小限に抑えることができます。

鉄心のないリニアモーターは、一次コイルが鋼板に巻かれるのではなくエポキシ樹脂で封入されているため、コギングが発生しません。また、鉄心のないリニアサーボモーターは質量が小さいため（エポキシ樹脂は鋼鉄よりも軽量ですが、剛性は劣ります）、電気機械システムの中でも最高レベルの加速、減速、最大速度を実現できます。整定時間も、鉄心のないモーターの方が鉄心のあるモーターよりも一般的に優れています（短くなります）。一次コイルに鋼鉄が使用されていないため、コギングや速度リップルが発生しないことから、鉄心のないリニアモーターは非常にゆっくりとした安定した動作を実現でき、速度変動は通常0.01%未満です。

どの程度の統合レベルですか？
回転モーターと同様に、リニアサーボモーターもモーションシステムを構成するコンポーネントの一つに過ぎません。完全なリニアモーターシステムには、負荷を支えてガイドするためのベアリング、ケーブル管理、フィードバック（通常はリニアエンコーダ）、そしてサーボドライブとコントローラも必要です。高度な経験を持つOEMメーカーや機械メーカー、あるいは非常に特殊な設計や性能要件を持つ企業は、自社の技術と様々なメーカーの既製部品を組み合わせて、完全なシステムを構築することができます。

リニアモーターシステムの設計は、ベルト、ラックアンドピニオン、またはネジをベースとしたシステムの設計よりも明らかにシンプルです。部品点数が少なく、組み立て工程も少ないため、手間がかかりません（ボールねじサポートの位置合わせやベルトの張力調整は不要です）。また、リニアモーターは非接触式なので、設計者は駆動ユニットの潤滑、調整、その他のメンテナンスについて考慮する必要がありません。しかし、ターンキーソリューションを求めるOEMや機械メーカーにとっては、リニアモーター駆動アクチュエータ、高精度ステージ、さらには直交座標系やガントリーシステムなど、完全な製品ラインナップが数多く用意されています。

その環境はリニアモーターに適していますか？
リニアモーターは、可動部品が少なく、用途に応じた粒子発生、ガス放出、温度などの要件を満たすために、ほぼあらゆるタイプのリニアガイドやケーブル管理システムと組み合わせることができるため、クリーンルームや真空環境などの過酷な環境において、しばしば最適なソリューションとなります。また、極端なケースでは、二次側（マグネットトラック）を可動部品として使用し、一次側（巻線、ケーブル、ケーブル管理システムを含む）を固定することも可能です。

しかし、金属片、金属粉塵、または金属粒子が混在する環境においては、リニアサーボモーターは最適な選択肢とは言えないかもしれません。これは特に鉄心リニアモーターに当てはまります。鉄心リニアモーターは構造上開放型であるため、磁石のトラックが汚染物質にさらされやすいからです。鉄心レスリニアモーターは半密閉型設計のため、より優れた保護性能を発揮しますが、二次側のスロットが汚染源に直接さらされないように注意する必要があります。鉄心リニアモーターと鉄心レスリニアモーターの両方を密閉する設計オプションはありますが、これによってモーターの放熱能力が低下し、ある問題が別の問題を引き起こす可能性があります。