베이스 플레이트, 선형 모터, 선형 가이드, 인코더 및 제어 장치를 포함하는 완전한 선형 모터 스테이지.

직접 구동 선형 서보 모터는 부분적으로 더 높은 처리량과 더 나은 정밀도에 대한 최종 사용자의 요구 덕분에 지난 몇 년 동안 채택이 눈에 띄게 증가했습니다. 선형 모터는 다른 드라이브 메커니즘에서는 불가능한 빠른 속도, 긴 스트로크, 탁월한 위치 정확도를 결합한 기능으로 가장 잘 알려져 있지만 매우 느리고 부드러우며 정밀한 모션도 달성할 수 있습니다. 실제로 리니어 모터 기술은 추력, 속도, 가속도, 위치 정확도, 반복성 등 광범위한 기능을 제공하므로 리니어 모터가 적합한 솔루션이 아닌 애플리케이션은 거의 없습니다.

선형 모터 변형에는 선형 서보 모터, 선형 스테퍼 모터, 선형 유도 모터 및 스러스트 튜브 선형 모터가 포함됩니다. 리니어 서보 모터가 애플리케이션에 가장 적합한 옵션인 경우 초기 모터 선택 시 고려해야 할 세 가지 사항은 다음과 같습니다.

"주요" 고려 사항: 철심인가, 철심이 없는가?
선형 직접 구동 서보 모터는 주요 부품의 권선(회전식 모터의 고정자와 유사)이 철 적층 스택 또는 에폭시에 장착되는지 여부에 따라 철심 또는 철심이 없는 두 가지 주요 유형으로 제공됩니다. 애플리케이션에 철심이 필요한지, 비철형 선형 모터가 필요한지 결정하는 것이 일반적으로 설계 및 선택의 첫 번째 단계입니다.

철심 선형 모터는 매우 높은 추력이 필요한 응용 분야에 가장 적합합니다. 이는 1차 부품의 적층에 2차 부품의 자석 쪽으로 전자기 플럭스를 집중시키는 톱니(돌출부)가 포함되어 있기 때문입니다(회전 모터의 회전자와 유사). 1차 부품의 철과 2차 부품의 영구 자석 사이의 이러한 자기 인력으로 인해 모터는 높은 힘을 전달할 수 있습니다.

비철 선형 모터는 일반적으로 추력 능력이 낮기 때문에 프레싱, 기계 가공 또는 성형과 같은 응용 분야에서 발견되는 극도로 높은 추력 요구 사항에는 적합하지 않습니다. 그러나 고속 조립 및 운송에는 탁월합니다.

철심 설계의 단점은 코깅으로 인해 동작의 부드러움이 저하된다는 것입니다. 코깅은 1차 부품의 슬롯 설계로 인해 2차 부품의 자석을 따라 이동할 때 "선호되는" 위치를 가지게 되므로 발생합니다. 1차측이 2차측 자석과 정렬되는 경향을 극복하기 위해 모터는 더 많은 힘을 생성해야 하며, 이는 코깅이라고 하는 속도 리플을 유발합니다. 이러한 힘과 속도 리플의 변화는 모션의 부드러움을 저하시키며, 이는 이동 중 모션 품질(최종 위치 정확도뿐만 아니라)이 중요한 응용 분야에서 중요한 문제가 될 수 있습니다.

제조업체에서는 코깅을 줄이기 위해 다양한 방법을 사용합니다. 일반적인 접근 방식 중 하나는 자석(또는 톱니)의 위치를 ​​왜곡하여 기본 톱니가 보조 자석을 가로질러 이동할 때 더 부드러운 전환을 만드는 것입니다. 자석의 모양을 길쭉한 팔각형으로 변경하면 비슷한 효과를 얻을 수 있습니다.

코깅을 줄이는 또 다른 방법은 분수 권선(Fraction Winding)이라고 합니다. 이 설계에서는 1차가 2차에 있는 자석보다 더 많은 적층 톱니를 포함하고 적층 스택이 특별한 모양을 갖습니다. 이 두 가지 수정 사항이 함께 작용하여 코깅력을 상쇄합니다. 물론 소프트웨어는 항상 솔루션을 제공합니다. 코깅 방지 알고리즘을 사용하면 서보 드라이브와 컨트롤러가 1차측에 공급되는 전류를 조정하여 힘과 속도의 변화를 최소화할 수 있습니다.

Ironless 선형 모터는 1차 코일이 강철 적층 주위에 감겨져 있는 것이 아니라 에폭시로 캡슐화되어 있기 때문에 코깅이 발생하지 않습니다. 그리고 아이언리스 선형 서보 모터는 질량이 더 낮기 때문에(에폭시는 강철보다 가볍지만 덜 단단합니다) 전기 기계 시스템에서 볼 수 있는 가장 높은 가속도, 감속 및 최대 속도 값을 달성할 수 있습니다. 철심 버전보다 철심 없는 모터의 정착 시간이 일반적으로 더 좋습니다(낮습니다). 1차측에 강철이 부족하고 코깅이나 속도 리플이 없다는 점은 비철 선형 모터가 일반적으로 0.01% 미만의 속도 변화로 매우 느리고 안정적인 동작을 제공할 수 있음을 의미합니다.

어느 수준의 통합인가?
회전 모터와 마찬가지로 선형 서보 모터도 모션 시스템의 한 구성 요소일 뿐입니다. 완전한 선형 모터 시스템에는 부하를 지원하고 안내하는 베어링, 케이블 관리, 피드백(일반적으로 선형 인코더), 서보 드라이브 및 컨트롤러도 필요합니다. 경험이 풍부한 OEM 및 기계 제작자 또는 매우 독특한 설계 또는 성능 요구 사항을 가진 사람들은 사내 기능과 다양한 제조업체의 기성 구성 요소를 사용하여 완전한 시스템을 구축할 수 있습니다.

선형 모터 시스템 설계는 벨트, 랙 및 피니언 또는 나사를 기반으로 한 시스템 설계보다 훨씬 간단합니다. 부품 수가 적고 노동 집약적인 조립 단계도 적습니다(볼 나사 지지대 정렬이나 벨트 장력 조정 없음). 그리고 선형 모터는 비접촉식이므로 설계자는 구동 장치의 윤활, 조정 또는 기타 유지 관리에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 그러나 턴키 솔루션을 찾고 있는 OEM 및 기계 제작업체의 경우 완전한 선형 모터 구동 액추에이터, 고정밀 스테이지, 심지어 직교좌표 및 갠트리 시스템에 대한 무수한 옵션이 있습니다.

리니어 모터를 사용하기에 적합한 환경인가요?
선형 모터는 움직이는 부품 수가 적고 거의 모든 유형의 선형 가이드 또는 케이블 관리와 결합하여 입자 생성, 가스 방출 및 온도 요구 사항을 충족할 수 있기 때문에 클린룸 및 진공 환경과 같은 어려운 환경에서 선호되는 솔루션인 경우가 많습니다. 응용 프로그램. 그리고 극단적인 경우 2차(자석 트랙)을 움직이는 부품으로 사용할 수 있으며 1차 부품(케이블 및 케이블 관리를 포함한 권선)은 고정된 상태로 유지됩니다.

그러나 환경이 금속 칩, 금속 먼지 또는 금속 입자로 구성된 경우 리니어 서보 모터가 최선의 선택이 아닐 수도 있습니다. 철심 선형 모터의 경우 특히 그렇습니다. 설계가 본질적으로 개방되어 있어 자석 트랙이 오염에 노출되기 때문입니다. 비철형 선형 모터의 반밀폐형 설계는 더 나은 보호 기능을 제공하지만 보조 부품의 슬롯이 오염원에 직접 노출되지 않도록 주의해야 합니다. 철심 선형 모터와 철심 없는 선형 모터를 모두 포함하는 설계 옵션이 있지만 이는 모터의 열 발산 능력을 감소시켜 잠재적으로 한 가지 문제를 다른 문제로 바꿀 수 있습니다.