선형 모터는 뛰어난 출력을 제공하므로 의료 장비, 산업 자동화, 패키징, 반도체 제조 분야에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 또한, 새로운 선형 모터는 초기 버전의 비용, 열, 그리고 집적도의 복잡성 문제를 해결합니다. 다시 말해, 선형 모터는 코일(주요 부품 또는 포서)과 플래튼 또는 보조 부품이라고도 하는 고정 플랫폼을 포함합니다. 하위 유형은 다양하지만, 자동화 분야에서 가장 흔히 사용되는 두 가지 유형은 브러시리스 아이언코어와 아이언리스 선형 모터입니다.

선형 모터는 일반적으로 기계식 구동 장치보다 성능이 우수합니다. 길이에 제한이 없습니다. 기계적 장치의 탄성과 백래시가 없기 때문에 정확도와 반복성이 높고 기계 수명 내내 유지됩니다. 실제로 선형 모터의 가이드 베어링만 유지 보수가 필요하며, 다른 모든 하위 부품은 마모되지 않습니다.

철심형 선형 모터가 탁월한 이유
아이언코어 선형 모터는 철심 주위에 1차 코일이 있습니다. 2차 코일은 일반적으로 고정된 자석 트랙입니다. 아이언코어 선형 모터는 높은 연속 출력을 내므로 사출 성형, 공작 기계, 프레스 기계에 적합합니다. 한 가지 주의할 점은 아이언코어 선형 모터가 코그 현상을 일으킬 수 있다는 것입니다. 2차 코일이 1차 코일에 미치는 자기장의 세기가 자석 트랙을 지날 때 변하기 때문입니다. 이는 디텐트 힘이 원인입니다. 제조업체는 코그 현상을 여러 가지 방법으로 해결하지만, 부드러운 스트로크가 주요 목표인 경우 문제가 될 수 있습니다.

그럼에도 불구하고, 철심형 리니어 모터는 장점이 많습니다. 철심과 고정자 자석 사이의 강력한 자기 결합은 높은 힘 밀도를 제공합니다. 따라서 철심형 리니어 모터는 유사한 무철심형 리니어 모터보다 더 높은 힘을 낼 수 있습니다. 또한, 이러한 모터는 작동 중 철심이 코일에서 발생하는 열을 방출하기 때문에 많은 열을 방출합니다. 이는 무철심형 모터보다 코일과 주변 열 저항을 더 잘 줄여줍니다. 마지막으로, 이러한 모터는 포서와 고정자가 서로 마주 보고 있기 때문에 통합이 용이합니다.

빠른 스트로크를 위한 무철심 선형 모터
무철심 선형 모터는 1차 코일에 철심이 없기 때문에 더 가벼워 더 역동적인 동작을 출력합니다. 코일은 에폭시 판에 매립되어 있습니다. 대부분의 무철심 선형 모터는 내부 표면에 자석이 내장된 U자형 트랙을 가지고 있습니다. 열 축적으로 인해 추력이 동급 철심 모터보다 낮아질 수 있지만, 일부 제조업체는 혁신적인 채널 및 1차 코일 구조를 통해 이 문제를 해결합니다.

짧은 정착 시간은 무철심 선형 모터의 동력을 더욱 향상시켜 빠르고 정확한 동작을 가능하게 합니다. 1차측과 2차측 사이에 내재된 인력이 없기 때문에 무철심 선형 모터는 철심 모터보다 조립이 더 쉽습니다. 또한, 지지 베어링은 자기력의 영향을 받지 않아 일반적으로 수명이 더 깁니다.

선형 모터는 수직축과 열악한 환경에서는 문제가 발생할 수 있습니다. 제동이나 균형추가 없는 선형 모터(본질적으로 비접촉식)는 전원이 꺼진 상황에서 부하가 떨어지도록 허용하기 때문입니다.

또한, 일부 혹독한 환경에서는 먼지와 부스러기가 발생하여 선형 모터에 달라붙을 수 있으며, 특히 금속 부품 가공 작업에서 그렇습니다. 이러한 환경에서는 철심형 선형 모터(및 자석으로 채워진 트랙)가 가장 취약합니다. 일부 액추에이터는 이러한 환경에서 작동하도록 철심형 또는 무철심형 선형 모터와 방진 설계를 통합합니다. 후자는 기존에 선형 축을 보호하는 벨로우즈와 관련된 문제를 해결합니다.

통합 선형 모터 액추에이터를 선택하는 시기
리니어 모터 액추에이터의 직접 구동 특성은 다양한 산업 분야에서 생산성과 시스템 동역학을 향상시킵니다. 일부 리니어 모터 기반 액추에이터에는 위치 피드백을 위한 인코더가 포함되어 있어 벨트 및 볼스크류 기반 시스템과 비교해도 리니어 모터를 사용하기가 쉽습니다. 이러한 액추에이터 중 일부는 리니어 모터, 가이드, 광학(또는 자기) 인코더를 긴밀하게 통합하여 전력 밀도를 더욱 향상시킵니다.

일부 액추에이터의 엔코더는 수평으로 설치되므로 외부 충격의 영향을 받지 않습니다. 이러한 구성 중 일부는 230V AC 입력을 사용하여 최대 6m/sec의 속도와 최대 60m/sec²의 가속도를 구현할 수 있습니다. 이동 거리가 2m를 초과하는 모듈도 가능합니다. 표준 제품에는 일반적으로 위치 피드백을 위한 자기 엔코더가 포함되어 있지만, 더 높은 정밀도를 위해 광학 엔코더를 사용할 수도 있습니다. 다른 옵션으로는 멀티 슬라이더 구성과 완전한 XY 및 갠트리 시스템 등이 있습니다.

기존 볼스크류 모듈과 비교했을 때, 리니어 모터 기반 액추에이터는 직접 구동 방식 덕분에 다양한 추력 출력 조건에서도 더 나은 정밀도와 속도를 제공합니다. 더욱 긴밀한 통합은 생산성과 신뢰성을 향상시킵니다. 이러한 액추에이터에는 리니어 모터 자체, 베이스, 그리고 위치 피드백을 위한 알루미늄 슬라이더와 광학 스케일을 지지하는 넓은 리니어 가이드가 포함됩니다. 리니어 모터가 무철심형인 경우, 알루미늄 슬라이더와 결합하여 빠르게 가속되는 경량 설계를 구현할 수 있습니다.

일부 소형 리니어 모터 액추에이터에는 친환경 윤활을 위해 윤활 패드가 내장된 슬라이더가 포함되어 있습니다. 이 경우, 런너 블록 끝단에는 강철 볼 순환을 통해 레이스웨이 윤활을 제공하는 밀폐형 그리스 주입기가 있습니다. 경우에 따라, 특히 스트로크가 짧은 축의 경우, 옵션으로 제공되는 윤활 패드를 사용하면 장기간 작동 시 유지보수가 덜 필요하도록 윤활 효과를 더할 수 있습니다.

일부 액추에이터 내부의 무철심 선형 모터는 코깅 현상이 발생하지 않아 축이 느리게 또는 빠르게 움직일 때 안정적으로 움직일 수 있습니다. 일부 설계에서는 광학 선형 엔코더를 사용한 반복 정밀도가 2mm입니다. 일부 액추에이터는 152mm에서 1,490mm까지의 스트로크와 6mm에서 30mm까지의 진직도로 제공됩니다.

특수 예: 클린룸 응용 분야
짧은 스트로크와 높은 사이클 속도를 가진 어플리케이션에 특히 적합한 마지막 옵션은 자석과 레일이 움직이는 부품인 선형 모터 액추에이터입니다. 이 액추에이터에서는 움직이는 케이블로 인한 단선 문제가 발생하지 않습니다. 먼지가 많은 환경에서도 문제없이 작동합니다. 실제로 이 액추에이터는 진공 환경과 클린룸에서 잘 작동합니다. 코일이 고정되어 있어 열이 장착 구조물로 쉽게 방출되기 때문입니다. 이러한 선형 모터 액추에이터 중 일부는 최대 94.2N 또는 188.3N의 연속 추력과 최대 242.1N 또는 484.2N의 최대 추력을 출력하며, 버전에 따라 3.5A, 7A 또는 14A의 연속 전류를 허용합니다. 스트로크는 최대 430mm입니다.

선형 모터 단계를 지정하는 매개변수
선형 모터를 기반으로 액추에이터나 스테이지를 지정할 때 설계 동작 프로필의 각 부분에 대해 다음 기준을 고려하세요.

• 알려진 동작 조건은 무엇입니까?
• 하중의 질량, 시스템 질량, 유효 행정 거리, 이동 시간 및 정지 시간은 무엇입니까?
• 구동 조건, 최대 출력 전압, 연속 및 피크 전류는 무엇입니까?
• 설정에 필요한 인코더 해상도는 어떤 종류입니까? 아날로그인가요, 디지털인가요?
• 액추에이터 또는 스테이지는 어떤 작업 환경에서 작동합니까? 실내 온도는 어떻게 됩니까? 기계는 진공 또는 클린룸 환경에 노출됩니까?
• 애플리케이션의 동작 정밀도와 위치 정확도에 대한 요구 사항은 무엇입니까?
• 선형 모터 액추에이터 또는 스테이지가 하중을 수평, 수직 또는 비스듬히 이동시킬 수 있습니까? 설치가 벽에 장착될 수 있습니까? 공간 제약이 있습니까?

이러한 질문에 답하면 설계 엔지니어가 주어진 기계에 가장 적합한 선형 모터 반복을 식별하는 데 도움이 됩니다.