선형 모터는 1845년 영국에서 발명되었지만, 당시에는 공극이 너무 크고 효율이 매우 낮아 실용화되지 못했습니다. 높은 비용과 낮은 효율로 인해 개발이 제한적이었습니다. 1970년대에 들어서야 선형 모터는 점차 개발되어 일부 특수 분야에 적용되기 시작했습니다. 1990년대에는 기계 제조 산업에 사용되기 시작했으며, 현재 세계적으로 기술적으로 앞선 몇몇 머시닝 센터 제조업체들이 고속 공작기계에 선형 모터를 적용하고 있습니다.

다음은 관련 업계의 참고 자료로 활용될 수 있도록 고속 저소음 리드 스크류 모터와 선형 모터의 주요 특징 몇 가지를 비교한 내용입니다.

1. 스피드 PK:

선형 모터 - 속도: 300m/min, 가속도: 10g

볼 스크류 - 회전 속도 120m/min, 가속도: 1.5g

속도와 가속도 측면에서 볼 때, 선형 가이드는 상당한 이점을 가지고 있으며, 선형 모터의 속도는 발열 문제 해결 후 더욱 향상될 수 있는 반면, "로터리 서보 모터 + 볼 스크류"는 속도에 한계가 있고 추가적인 개선이 어렵다.

동적 응답 측면에서 선형 모터는 관성, 간극, 메커니즘 복잡성 등의 문제에서 절대적인 우위를 점합니다. 속도 제어 측면에서는 빠른 응답 속도와 넓은 속도 조절 범위 덕분에 시동 시 최고 속도를 달성할 수 있고 고속 주행 중에도 빠르게 정지할 수 있습니다. 속도 조절 범위는 1:10000에 달할 수 있습니다.

2. 에너지 소비량 PK:

에너지 소비 측면에서, 동일한 토크를 제공할 때 선형 모터는 "로터리 서보 모터 + 볼 스크류"보다 약 두 배 더 높습니다. "로터리 서보 모터 + 볼 스크류"는 에너지 효율이 높고 동력 전달 효율이 높은 구동 부품이며, 선형 모터의 신뢰성 제어가 중요합니다. 시스템의 안정성은 주변 환경에 큰 영향을 미치므로, 강력한 자기장이 롤링 가이드에 미치는 영향과 철가루 및 자성 분진의 흡착을 차단하기 위해 효과적인 자기 절연 및 보호 조치를 취해야 합니다.

3. 정확도 PK:

정확도 측면에서 선형 모터는 단순한 전달 메커니즘으로 인해 보간 지연 문제를 줄여줍니다. 위치 정밀도, 재현 정밀도, 절대 정밀도, 그리고 위치 검출을 통한 피드백 제어는 "로터리 서보 모터 + 볼 스크류" 조합보다 우수하며 구현 또한 용이합니다. 선형 모터의 위치 정밀도는 0.1µm에 도달할 수 있습니다.

"로터리 서보 모터 + 볼 스크류" 시스템은 2~5µm의 위치 정밀도를 요구하며, CNC 가공, 서보 모터, 백래시 없는 커플링, 스러스트 베어링, 냉각 시스템, 고정밀 롤링 가이드, 너트 시트, 테이블 폐루프 구동 장치 등 전체 시스템의 구동부 모두 경량화 및 높은 격자 정밀도가 필요합니다. 높은 안정성을 갖춘 "로터리 서보 모터 + 볼 스크류" 시스템을 구현하려면 2축 구동 방식을 채택해야 합니다. 리니어 모터는 발열이 심한 부품이므로 강력한 냉각 대책이 필수적입니다. 동일한 목적을 달성하기 위해서는 리니어 모터의 가격이 더 높아질 수밖에 없습니다.

4. 가격 PK:

선형 모터와 "로터리 서보 모터 + 볼 스크류" 두 가지 구동 방식은 각각 장점과 단점이 있습니다. 두 방식 모두 CNC 공작기계에서 최적의 적용 범위가 있습니다. 선형 모터 구동 방식은 고속, 초고속, 고가속, 대량 생산, 정밀한 위치 지정이 필요한 동작이 많고 속도와 방향 변화가 잦은 CNC 장비 분야에서 특히 유리합니다. 예를 들어 자동차 및 IT 산업의 생산 라인, 정밀하고 복잡한 금형 제작, 대형 초장행정 고속 가공 센터, 항공우주 제조 분야의 경합금, 박판, 고절삭율 일체형 부품의 중공 가공 등에 적합합니다. 가격 측면에서 선형 모터는 훨씬 비싸다는 단점이 있어 적용 범위가 제한되는 요인이기도 합니다. 하지만 향후 선형 모터 기술이 더욱 성숙해지고 생산량이 증가하며 가격이 하락함에 따라 적용 범위가 더욱 확대될 것으로 예상됩니다. 하지만 에너지 절약 및 소비 감소, 친환경 제조, 그리고 두 구조 자체의 특성이라는 관점에서 볼 때, "로터리 서보 모터 + 볼 스크류" 구동 방식은 여전히 ​​넓은 시장 잠재력을 가지고 있습니다. 고속(초고속) 및 고급 CNC 장비에서는 선형 모터가 주류 구동 방식으로 자리 잡을 것이지만, "로터리 서보 모터 + 볼 스크류"는 중급 고속 CNC 장비에서 주류 위치를 계속 유지할 것입니다.