線形モーターは、根本的に線形運動を生成するために、ロータリーサーボモーターが展開され、平らに敷設されたものと考えることができます。従来の線形アクチュエーターは、回転サーボモーターの回転運動を直線移動に変換する機械的要素です。 2つは両方とも線形動作を提供しますが、非常に異なるパフォーマンス特性とトレードオフを備えています。優れた技術や劣等な技術はありません。使用する選択肢はアプリケーションに依存します。よく見てみましょう。

線形モーターの経験則は、高加速度、高速、または高精度を必要とするアプリケーションで輝くことです。たとえば、半導体メトロロジーでは、解像度とスループットが重要であり、1時間のダウンタイムでも数万ドルの費用がかかる可能性があるため、線形モーターは理想的なソリューションを提供します。しかし、あまり要求の少ない状況はどうですか？

線形モーターの初期の問題は、コストの競争力でした。線形モーターには、ストローク長に制限係数の1つを示す希土類磁石が必要です。確かに、理論的には、磁石は実質的に無限に並ぶことができますが、実際には、長いストロークの長さにわたって十分な剛性を確保するという課題は別として、特にU-チャンネルのデザインではコストが増加します。

鉄コアモーターは、同等の鉄のない設計よりも小さな磁石を使用して同じ力を生成できます。したがって、筋肉が主要な要件であり、パフォーマンスの仕様が動的位置または速度エラーをもたらすいくつかのシッジ力障害に耐えるほど緩和される場合、鉄コアが最良のアプローチになる可能性があります。パフォーマンス要件がナノメートルではなくミクロンの順序でさらに緩くなっている場合、おそらく線形アクチュエータの組み合わせが最も適切な妥協を提供します。薬物包装用の線形アクチュエーターを選択しますが、薬物発見のDNAシーケンスの線形モーターです。

旅行の長さ
多くの例外がありますが、線形モーターの最適なストローク長は数ミリメートルから数メートルまでの範囲です。それよりも低い場合、曲げなどの代替品の方が効果的かもしれません。上記では、ベルトドライブ、そしてラックアンドピニオンのデザインはおそらくより良い賭けです。

線形モーターのストローク長は、コストと取り付け安定性だけでなく、ケーブル管理の問題によって制約されます。動きを生成するには、Forcerをエネルギー化する必要があります。つまり、電源ケーブルは完全なストローク長で移動する必要があります。 High-Flex Cableと添付のレースウェイは高価であり、ケーブルがモーションコントロールの唯一の障害のポイントであるという事実は、全体的に問題をさらに複雑にします。

もちろん、線形モーターの性質は、その問題に対する巧妙な解決策をもたらす可能性があります。これらの懸念がある場合は、Forcerを固定ベースに取り付けてマグネットトラックを移動します。そうすれば、すべてのケーブルが静止したフォーサーに来ます。コイルを加速していないため、特定のモーターからの加速度が少なくなり、マグネットトラックを加速しています。ハイGのためにこれをしていたら、それは良くありません。あなたが本当に高Gアプリケーションを持っていないなら、これは非常に良いデザインかもしれません。

Profetaは、28〜900ポンドのピーク力を備えたAerotech Linear Servo Motorsを引用していますが、ここでも、線形モーターの基本的な設計は、はるかに多くを提供するユニークなソリューションに役立ちます。最大の線形モーターを採取し、そのうちの6つをまとめ、約6000ポンドの力を生成する顧客がいます。複数のフォーサーを複数のトラックに配置し、機械的に固定してから、それらをすべて一緒にcommutateして、1つのモーターとして機能させることができます。または、同じマグネットトラックに複数の強制剤を置き、荷重を保持してキャリッジに取り付けて、1つのモーターとして扱うことができます。

私たちは現実の世界に住んでおり、通勤を正確に一致させることは不可能であるため、このアプローチに支払うには数パーセントの効率ペナルティがありますが、特定のアプリケーションに最適なオールラウンドソリューションをもたらす可能性があります。

頭に向かいます
力の観点から、線形モーターはロータリーモーター/線形アクチュエータの組み合わせまでどのように積み重ねますか？重要なフォーストレードオフがあり、4インチの8極スロットレス線形モーターと4インチ幅のネジ駆動型製品を比較します。 8極線形モーターのピーク力は40ポンド（180 n）と11ポンド（50 n）の連続力があります。 Nema 23サーボモーターとネジ駆動型製品を備えたこの同じプロファイルでは、最大軸荷重は200ポンドです。そのため、そのように見ると、基本的には20倍連続力の減少を見ています。

実際の結果は、ネジのピッチ、ネジの直径、モーターコイル、モーターデザインによって異なります。彼はすぐに注意し、ネジを支える軸方向のベアリングによって制限されます。同社の13インチ幅の鉄コア線形モーターは、たとえば6インチ幅のネジ駆動型製品によって提供される440ポンドと比較して、1600ポンドのピーク軸力を生成できますが、あきらめるスペースの量はかなりあります。

政治的なスローガンを言い換えると、それは愚かであるアプリケーションです。力密度が主な関心事である場合、アクチュエータがおそらく最良の選択です。アプリケーションが応答性を必要とする場合、たとえばLCD検査のような高精度の高加速アプリケーションなど、必要なパフォーマンスを得るための強制的なフットプリントのトレードオフは価値があります。

清潔に保つ
汚染は、製造環境におけるモーション制御の主要な問題であり、線形モーターも例外ではありません。標準的な線形モーター設計の大きな問題の1つは、固体粒子や水分などの汚染への曝露です。これは「フラットベッド」デザインに当てはまり、[U-Channel]デザインの問題は少なくなります。

解決策を完全に封印するのは非常に困難です。あなたは高度な環境になりたくありません。水ジェット切断アプリケーションに線形モーターを置く場合、線形モーターの電子機器が作動によりそこにあるため、陽性をかけ、それが十分に保護されていることを確認する必要があります。

Uチャネル設計の場合、Uを反転させると、微粒子がチャネルに入る可能性を最小限に抑えることができますが、磁石レールの質量を移動するのとフォーサーの質量を移動する結果としてパフォーマンスを損なう可能性のある熱管理の問題を作成します。繰り返しますが、それはトレードオフであり、再び、アプリケーションは使用法を促進します。

線形モーターに影響を与える可能性があるのは環境だけではありません。線形モーターは、環境に問題を引き起こす可能性があります。回転設計とは異なり、線形ユニットの大きな磁石は、磁気共鳴画像（MRI）マシンなど、磁気に敏感な環境と大混乱をもたらす可能性があります。金属切断のようなより快活な用途でも問題になる可能性があります。これらのメタルチップのそれぞれをマグネットトラックに引っ張ろうとしているこれらのハイフォースマグネットを取得するため、リニアモーターは適切な保護なしにこれらのタイプのアプリケーションでうまく機能しません。

それらのアプリケーションについて…
では、リニアモーターのアプリケーションスイートスポットはどこにありますか？半導体、LED、LCDの製造などの分野で、最初はメトロロジー。大規模な標識のデジタル印刷も成長する市場であり、生物医学部門と同様に、小さな部品製造でさえ、顧客はアセンブリタスクのガントリー構成に線形モーターのペアを配置します。できるだけ多くの製品スループットを取得したいので、これらのモーターから得られる高加速度と速度は有利です。私たちが最近行ってきたことの1つは、燃料電池の製造です。ステンシル切断は別です。