独自の設計を実現する、費用対効果の高いアプリケーション。

鉄心レスリニアモーターは半導体や電子機器の分野で10年以上使用されてきましたが、多くの設計者やOEMからは依然として「ニッチ」な製品と見なされています。しかし、パッケージング、組み立て、部品ローディングなどの用途でボールねじの代替としてリニアモーターを採用する業界が増えるにつれ、リニアモーターは特殊な用途向けの高価なソリューションという認識は徐々に変化しています。また、リニアモーター技術のコストは過去10年間で低下しましたが、リニアモーターとボールねじのどちらを選択するかは、用途の性能要件と、機械またはシステムのライフサイクル全体における総所有コストの両方を考慮する必要があります。以下に、ボールねじとリニアモーターを比較検討する際に考慮すべき主要なパラメータをいくつか示します。

リニアモーターが優れている点

リニアモーターは、基本的に「展開された」サーボモーターであり、永久磁石を備えたローターが固定部（二次側とも呼ばれる）となり、ステーターが可動部（一次側、または強制側とも呼ばれる）となり、コイルはエポキシ樹脂で封入されています。リニアモーターの最もよく知られた利点は、可動部がないことです。これにより、ボールねじよりもはるかに高い位置決め精度と再現性を実現できます。位置決め精度を高めるもう1つの利点は、エンコーダーによってもたらされます。ボールねじは通常、位置決めフィードバックのためにモーターに取り付けられたロータリーエンコーダーを使用しますが、リニアモーターは位置フィードバックに磁気式または光学式のリニアスケールを使用します。リニアスケールは負荷の位置を測定するため、実際の位置をより正確に読み取ることができます。非常に高精度なアプリケーションでは、このより正確な位置フィードバックが、仕様を満たす部品と、再加工または廃棄が必要な部品との違いを意味する場合があります。

回転式リニアモーター

前回の記事では、ボールねじアプリケーションにおける速度と移動距離のトレードオフについて説明しました。これは、リニアモーターが優位性を発揮するもう一つの分野です。リニアモーターの許容移動距離は理論上無制限であり、システムの他のコンポーネント（リニアベアリング、ケーブル管理、エンコーダなど）によって最大移動距離が制限されます。同様に、リニアモーターの最大速度と加速度はボールねじよりもはるかに高く、他のシステムコンポーネントがこれらの仕様を満たすように適切にサイズ設定されている限り、一般的な定格は最大10 m/sの速度と10 gの加速度です。システムの他のコンポーネントによって制限があるにもかかわらず、リニアモーターは、長い移動距離と高速の両方を必要とするアプリケーションにおいて、ボールねじよりも優れた性能を発揮します。また、同じ二次部品上で独立して駆動するキャリッジ（一次キャリッジ）を使用できるという利点もあります。これは、包装する材料を包装媒体に挿入する前に圧縮する必要がある一部の包装アプリケーションで特に役立ちます（ポリ袋に包装されたおむつを想像してみてください）。

総所有コスト要因

総所有コスト分析において、保守性と信頼性は重要な基準であり、リニアモーターはシステムの寿命にわたって多くの利点を提供します。まず、リニアモーター自体には機械的な可動部品がないため、メンテナンスは不要です。定期的な潤滑が必要なのはリニアサポートベアリングのみであり、現在では多くのベアリングに「長期潤滑」または「生涯潤滑」オプションが用意されています。駆動システムに可動部品がないことも信頼性の向上につながります。これは、摩耗して交換が必要になる転動体、ベアリング軌道、シールなどが存在しないためです。

あらゆる直線システムにおいて、環境条件とシールや保護カバーの必要性を考慮することが重要です。直線モーターも例外ではなく、従来のボールねじアセンブリよりも筐体への収めや保護が難しい場合があります。しかし多くの場合、直線ベアリングが動作環境に合わせて適切にシールされていれば、直線モーターはボールねじよりも過酷な汚染に耐えることができます。

リニアモーターにとって、より重要な環境要因は温度です。鉄心のないリニアモーターのコイルを封入するエポキシ樹脂は放熱性が低いため、モーターと取り付け構造の両方で許容可能な動作温度を維持するには、強制空冷または水冷による冷却が必要になる場合があります。一部のメーカーは放熱性の高いエポキシ樹脂を使用していますが、モーターの放熱性能と、温度がモーターの駆動力に及ぼす影響を確認することが重要です。

より多くの産業や用途において、長尺の移動距離、高速性、高精度な位置決めが求められるようになっています。多くのリニアシステムはこれら3つの要件のうち2つを満たすことができますが、3つすべてを妥協なく実現できるのはリニアモーターだけです。スループットと総所有コストが技術選定の決定要因となるにつれ、設計者やOEMはリニアモーター技術への理解を深め、ベルト、ラックアンドピニオン、さらにはボールねじといった既存の技術と並び、リニアモーターを「ニッチ」な存在から主流へと押し上げています。