「モーター」と聞くと、ほとんどの人は回転するものを思い浮かべるでしょう。しかし、モーターにはリニアモーターなど、さまざまな形状があります。

リニアモーターは、1940年代後半にマンチェスター大学のエリック・レイスウェイト博士によって発明されました。当初は低加速度の装置でしたが、現代では自動化において極めて高速な動作を可能にする技術へと発展しました。この技術は、磁気浮上式鉄道の基礎ともなっています。

工事

回転モーターとは異なり、直線モーターは固定子の中で回転する回転子を持たず、代わりにレールに沿って前後に移動するキャリッジを備えています。

リニアモーターの構造は、回転式三相モーターと同じですが、内部が開いて平らになっています。リニアモーター用のサーボドライブの設定方法は、回転式モーター用のドライブの設定方法と全く同じです。

リニアモーターは、極性が交互に配置された永久磁石と、3相のコイルを備えた可動キャリッジで構成されています。これらのコイルに流れる電流の方向によって、各相が北極または南極に磁化され、それぞれモーターの軌道に沿ってキャリッジを引っ張ったり押したりします。

リニアアクチュエータと比較した用途

直線運動制御を実現する方法は、直線モーターだけではありません。多くの場合、回転モーターとボールねじ、または直線アクチュエータを使用して同じ動作を実現できます。ボールねじと直線アクチュエータは通常、直線モーターよりもはるかに安価なので、次のような疑問を持つ人もいるかもしれません。

ボールねじやリニアアクチュエータではなく、リニアモーターを使用する理由は何ですか？

簡潔に言うと、リニアモーターは高速動作、加速、そして非常に高い精度が求められる用途に適しています。ボールねじやリニアアクチュエータは、高出力と低コストが求められる用途に適しています。

詳しい説明：これまで見てきたように、リニアモーターはブラシレス回転モーターと同じ構造ですが、平らな形状をしています。アプリケーションで使用する際には、負荷は永久磁石に沿って移動するキャリッジに取り付けられます。ギアがないため、これはダイレクトドライブシステムであり、バックラッシュのない驚異的な応答性と速度を実現します。欠点は、力が磁力の強さとモーターコイルが供給できる電力によって制限されることです。

一方、ボールねじやリニアアクチュエータは、回転運動を直線運動に変換する機械式ギアシステムに接続された回転モーターを使用します。ギア機構が関与するため、リニアモーターから得られる力よりもはるかに大きな力を得ることができます。ボールねじのリードが短いほど、より大きな力を発生させることができますが、速度は犠牲になります。また、これらのシステムの多くではバックラッシュが発生し、精度が低下するという問題もあります。

リニアモーターは、産業用3Dプリンターなど、回転モーターや機械式アクチュエーターでは実現できない速度と精度が求められるダイレクトドライブ用途で使用されます。このような速度と加速度は、ボールねじやリニアアクチュエーターではおそらく実現できません。