リニアモーターは、優れた推力と極めて高い位置決め精度を備え、高い加速度と長い移動距離を実現できます。一方、ベルト、ネジ、ラック＆ピニオンなどの他の駆動機構では、これらの要件の少なくとも1つを犠牲にすることで、残りの要件を満たす必要があります。そのため、計測や半導体製造などの高度に動的なアプリケーションでは、リニアモーターが最適な選択肢となります。

実際、その性能仕様に基づくと、リニアモーターは直線運動アプリケーションによく見られる相反する要件に対処する完璧なソリューションであるように思われます。しかし、ここで「なぜリニアモーターはもっと広く採用されていないのか？」という疑問が生じます。

リニア モーターの採用率がベルト、ネジ、ラック アンド ピニオン ドライブなどの他のドライブ技術に比べてまだ遅れている理由を理解するために、リニア モーター設計の利点と欠点をいくつか見てみましょう。

熱の発生と放散

回転式モーターでもリニアモーターでも、モーターのサイズと選定において最も重要な考慮事項の一つは熱です。実際、特定のモーターと駆動装置の組み合わせにおける連続動作範囲と断続動作範囲を示すトルク（または力）対速度曲線は、特定の動作条件下でのモーターの放熱能力に基づいています。

リニアモーターの場合、負荷はモーター巻線を内蔵するフォーサーに取り付けられるため、回転モーターよりも発熱が問題となる可能性があります。（一部のリニアモーター設計では、負荷を磁気トラックに取り付けることもできますが、これは短いストロークの場合にしか実現できない場合があります。）また、鉄芯のないリニアモーターでは、巻線がエポキシ樹脂で封止されているため、鉄やアルミニウムなどの金属ほど熱を放散しません。

これは、熱が負荷や周囲の部品に容易に伝わり、熱膨張や劣化、さらには極端な場合には損傷や故障を引き起こすことを意味します。負荷に影響がない場合でも、熱の蓄積によりモーターの連続出力が低下する可能性があります。これに対処するため、一部のアプリケーションでは強制空冷または液冷が必要ですが、コスト、設置面積、そして複雑さが増大します。

汚染からの保護

フラット型鉄心リニアモーターやUチャンネル型鉄心レス設計は、開放型設計と露出した磁石のため、汚染から保護することが困難です。支持するリニアガイドは市販のシールやスクレーパーで保護できますが、露出した磁石は、加工工程で発生する鉄粒子や、製造現場や工場でよく見られる空気中の汚染物質を吸着する可能性があります。また、液体による汚染は、繊細な電子機器に損傷を与えたり、フィードバックシステムに干渉したりする可能性があります。

もちろん、カバーや外部構造を設計して汚染を防ぐこともできますが、モーターの熱放散が困難になり、前述の熱関連の問題を悪化させる可能性があります。

振動と揺れを補正する

リニアモーターソリューションの重要なセールスポイントの一つは、モーターと負荷の間にネジ、ベルト、ギアボックス、カップリングなどの機械的な動力伝達部品が不要になることです。つまり、リニアモーターはバックラッシュ、ワインドアップ、コンプライアンスの影響を受けず、非常に高い位置決め精度を実現し、急速な加減速を伴う非常にダイナミックな動作を実行する上で重要な要素となります。

しかし、機械式トランスミッション部品は、振動の減衰機構を提供し、加工力の反作用や負荷の動きによって生じる振動などの外乱を減衰させることで、モーションシステムにおいて有益な効果を発揮します。この「内蔵」減衰効果がなければ、振動や振動によってリニアモーターは所望の位置決め精度や整定時間を達成できなくなる可能性があります。

システムがこれらの減衰のない振動や振動の影響に反応し、補正を行うために、リニアモーターシステムでは、多くの場合、より高い周波数の速度、位置、電流（力）制御ループと、より高い電流ループ帯域幅が求められます。位置フィードバックシステム（通常は光学式または磁気式リニアエンコーダ）も、コントローラがモーターと負荷の位置をより正確に追跡できるように、より高い分解能が必要です。機械フレームや支持構造も、衝撃や振動に対して比較的耐性があり、リニアモーターによって発生する力に耐えられるよう、十分な剛性（高い固有振動数）を備えていなければなりません。

言い換えれば、振動や外乱を補正するためのコンポーネントが少ないため、システムが動的かつ高精度なパフォーマンスを実現するには、フィードバック ループと制御ループの通信速度と精度が向上する必要があります。

初期費用と総所有コスト

そして最後に、リニアモーターの普及を阻む大きな要因の一つは、依然として初期コストです。一部のアプリケーションでは、従来のベルト、スクリュー、ラック＆ピニオンソリューションと比較して、リニアモーターソリューションの総所有コスト（TCO）が低いことを示す比較は数多くありますが、限られた予算内で性能仕様を満たすことを求められるエンジニアや設計者にとって、リニアモーターシステムの初期コストは依然として導入の障壁となっています。例えば、リニアモーターソリューションが得意とする分野の一つである、移動距離が非常に長いアプリケーションでは、移動要件を満たすための磁石と高解像度リニアエンコーダのコストが、リニアモーターソリューションの価格を考慮に入れないほど高く設定してしまうことがあります。

非伝統的なアプリケーションがリニアモーターの採用率の成長を促進

発熱、汚染からの保護、高帯域幅制御、そしてコストといった潜在的な課題にもかかわらず、リニアモーターの採用率は伸び続けています。かつては半導体、計測、重切削加工といった用途のニッチなソリューションと考えられていた鉄芯型、鉄芯なし型、管状型のリニアモーターは、現在では自動車、食品・包装、印刷といった用途で使用されています。これらの用途では、動作はそれほど難しくなく、精度要件もそれほど厳しくありませんが、部品数が少なく、ダウンタイムが少なく、スループットが向上するというメリットが、追加コストや設計上の考慮事項を正当化します。