선형 모터는 우수한 추력과 매우 높은 위치 정확도로 높은 가속률과 긴 이동 거리를 달성할 수 있는 반면, 벨트, 나사 또는 랙 앤 피니언과 같은 다른 구동 메커니즘은 이러한 요구 사항 중 하나 이상을 희생해야 합니다. 다른 사람. 이것이 바로 선형 모터가 계측 및 반도체 제조와 같은 매우 역동적인 응용 분야에서 선호되는 이유입니다.

실제로 성능 사양에 따르면 선형 모터는 선형 모션 응용 분야에서 흔히 발견되는 경쟁 요구 사항을 해결하는 완벽한 솔루션인 것 같습니다. 그러나 이는 "왜 선형 모터가 더 널리 채택되지 않는가?"라는 질문을 제기합니다.

선형 모터의 채택률이 벨트, 나사 또는 랙 및 피니언 드라이브와 같은 다른 드라이브 기술보다 여전히 뒤처지는 이유를 이해하기 위해 선형 모터 설계의 몇 가지 장점과 단점을 살펴보겠습니다.

열 발생 및 소산

회전식이든 선형이든 모터 크기를 결정하고 선택할 때 가장 먼저 고려해야 할 사항 중 하나는 열입니다. 실제로 주어진 모터-구동 조합에 대한 연속적이고 간헐적인 작동 범위를 나타내는 토크(또는 힘) 대 속도 곡선은 지정된 작동 조건에서 열을 발산하는 모터의 능력을 기반으로 합니다.

부하가 모터 권선을 포함하는 포서에 장착되기 때문에 회전 모터보다 선형 모터에서 열 발생이 훨씬 더 문제가 될 수 있습니다. (일부 선형 모터 설계에서는 부하를 자석 트랙에 장착할 수 있지만 이는 짧은 스트로크에만 가능할 수 있습니다.) 그리고 무철 선형 모터에서는 권선이 에폭시로 캡슐화되어 열을 쉽게 발산하지 못합니다. 철이나 알루미늄과 같은 금속.

이는 열이 부하 및 주변 구성 요소로 쉽게 전달되어 열팽창, 성능 저하 또는 극단적인 경우 손상이나 고장을 초래한다는 것을 의미합니다. 부하에 영향이 없더라도 열이 축적되면 모터의 지속적인 힘 출력이 감소할 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 일부 애플리케이션에는 강제 공기 또는 액체 냉각이 필요하며 이로 인해 비용, 설치 공간 및 복잡성이 증가합니다.

오염으로부터 보호

개방형 설계와 노출된 자석으로 인해 플랫 철심 선형 모터와 U-채널 비철 설계는 오염으로부터 보호하기 어려울 수 있습니다. 지지 선형 가이드는 다양한 기성 씰과 스크레이퍼로 보호할 수 있지만, 선형 모터의 노출된 자석은 가공 작업이나 단순히 제조 및 공장 환경에서 흔히 발견되는 공기 중 오염으로 인해 철 입자를 끌어들일 수 있습니다. 그리고 액체 오염은 민감한 전자 장치를 손상시키거나 피드백 시스템을 방해할 수 있습니다.

물론 커버와 외부 구조를 오염으로부터 보호하도록 설계할 수는 있지만 모터의 열 발산을 더욱 어렵게 만들어 위에서 설명한 열 관련 문제를 더욱 악화시킬 수 있습니다.

진동 및 진동 보상

선형 모터 솔루션의 주요 판매 포인트 중 하나는 모터와 부하 사이에 나사, 벨트, 기어박스, 커플링과 같은 기계적 동력 전달 부품이 필요하지 않다는 것입니다. 이는 리니어 모터가 백래시, 와인드업 및 컴플라이언스의 영향을 받지 않는다는 것을 의미합니다. 이는 매우 높은 포지셔닝 정확도를 달성하고 빠른 가속 및 감속 속도로 매우 역동적인 움직임을 실행하는 능력의 주요 요소입니다.

그러나 기계식 변속기 구성요소는 진동에 대한 감쇠 메커니즘을 제공하고 부하의 이동으로 인해 발생하는 진동이나 가공력의 반응과 같은 방해를 감쇠함으로써 모션 시스템에 도움이 될 수 있습니다. 그리고 이러한 "내장된" 감쇠 효과가 없으면 진동과 진동으로 인해 선형 모터가 원하는 위치 정확도나 정착 시간을 달성하지 못할 수 있습니다.

시스템이 이러한 감쇠되지 않은 진동 및 진동의 영향에 반응하고 이를 교정할 수 있도록 하기 위해 선형 모터 시스템에는 더 높은 주파수 속도, 위치 및 전류(힘) 제어 루프와 더 높은 전류 루프 대역폭이 필요한 경우가 많습니다. 일반적으로 광학 또는 자기 선형 인코더인 위치 피드백 시스템도 컨트롤러가 모터와 부하의 위치를 ​​더 정확하게 추적할 수 있도록 더 높은 분해능을 가져야 합니다. 기계 프레임이나 지지 구조도 충격과 진동에 상대적으로 덜 민감하고 선형 모터에서 생성되는 힘을 견딜 수 있을 만큼 충분히 견고해야 합니다(높은 고유 진동수 포함).

즉, 진동과 외란을 보상하는 데 도움이 되는 구성 요소가 적기 때문에 시스템이 동적이고 고정밀 성능을 달성하려면 피드백 및 제어 루프가 더 빠르고 정확하게 통신할 수 있어야 합니다.

초기 비용과 총 소유 비용 비교

마지막으로 선형 모터의 광범위한 채택을 제한하는 주요 제한 요소 중 하나는 초기 비용입니다. 일부 응용 분야에서 기존 벨트, 나사 또는 랙 앤 피니언 솔루션에 비해 선형 모터 솔루션의 총 소유 비용(TCO)이 더 낮다는 비교가 많이 있지만 선형 모터 시스템의 초기 비용은 여전히 ​​장벽입니다. 제한된 예산 내에서 성능 사양을 충족해야 하는 엔지니어와 설계자를 위한 채택입니다. 적절한 사례: 선형 모터 솔루션이 뛰어난 영역 중 하나인 이동 길이가 매우 긴 응용 분야의 경우 이동 요구 사항을 충족하기 위한 자석 및 고해상도 선형 인코더의 비용으로 인해 선형 모터 솔루션의 가격을 고려하지 않을 수 있습니다.

비전통적인 애플리케이션으로 인해 선형 모터 채택률이 증가했습니다.

열 발생, 오염 방지, 고대역폭 제어 및 비용으로 인한 잠재적인 어려움에도 불구하고 선형 모터의 채택률이 증가하고 있습니다. 한때 반도체, 계측 및 고강도 가공 응용 분야를 위한 틈새 솔루션으로 여겨졌던 철심, 비철 및 관형 선형 모터는 이제 자동차, 식품, 포장, 인쇄 응용 분야에서 사용됩니다. 정확도 요구 사항은 까다롭지만 구성 요소 수가 적고 가동 중지 시간이 적으며 처리량이 높기 때문에 추가 비용과 설계 고려 사항이 정당화됩니다.