누군가 "모터"라고 말하면 대부분의 사람들은 회전하는 물체를 떠올립니다. 하지만 모터는 선형 모터처럼 다양한 형태를 가질 수 있습니다.

선형 모터는 1940년대 후반 맨체스터 대학교의 에릭 레이스웨이트 박사에 의해 발명되었습니다. 초기에는 저속 가속 장치였지만, 현대에 이르러서는 자동화 분야에서 매우 빠른 속도를 구현할 수 있게 되었습니다. 또한 이 기술은 자기부상열차의 기반이 되었습니다.

건설

회전 모터와 달리 선형 모터는 고정자 내부에서 회전하는 회전자가 없고, 대신 트랙을 따라 앞뒤로 움직이는 캐리지를 가지고 있습니다.

선형 모터의 구조는 회전식 3상 모터와 동일하지만, 내부를 펼쳐서 평평하게 만든 형태입니다. 선형 모터용 서보 드라이브 구성 방법은 회전식 모터용 서보 드라이브 구성 방법과 동일합니다.

선형 모터는 극성이 교대로 바뀌는 영구 자석과 3상 코일로 이루어진 이동 캐리지로 구성됩니다. 이 코일을 통과하는 전류의 방향에 따라 각 상이 북극 또는 남극으로 자화되어 모터 트랙을 따라 각각 당기거나 미는 힘을 발생시킵니다.

선형 액추에이터와 비교한 응용 분야

선형 모터만이 선형 동작 제어를 구현하는 유일한 방법은 아닙니다. 많은 경우, 회전 모터와 볼스크류 또는 선형 액추에이터를 사용하여 동일한 동작을 구현할 수 있습니다. 볼스크류와 선형 액추에이터는 일반적으로 선형 모터보다 훨씬 저렴하기 때문에 다음과 같은 질문이 생길 수 있습니다.

볼 스크류나 선형 액추에이터 대신 선형 모터를 사용하는 이유는 무엇일까요?

간단히 말하자면, 선형 모터는 빠른 움직임, 가속도 및 매우 높은 정밀도에 적합합니다. 볼 스크류와 선형 액추에이터는 높은 힘과 낮은 비용에 적합합니다.

자세한 답변: 앞에서 살펴본 바와 같이, 선형 모터는 브러시리스 회전 모터와 구조는 같지만 납작한 형태입니다. 실제 응용 분야에서 사용될 때는 부하가 영구 자석을 따라 움직이는 캐리지에 연결됩니다. 기어가 없기 때문에 직접 구동 방식이며, 백래시 없이 뛰어난 응답성과 속도를 제공합니다. 단점은 구동력이 자기력의 세기와 모터 코일이 감당할 수 있는 전력량에 의해 제한된다는 것입니다.

반면에 볼 스크류와 선형 액추에이터는 회전 모터를 기계식 기어 시스템에 연결하여 회전 운동을 선형 운동으로 변환합니다. 기어 시스템이 사용되기 때문에 선형 모터보다 훨씬 큰 힘을 발생시킬 수 있습니다. 볼 스크류의 리드 길이가 짧을수록 더 큰 힘을 생성할 수 있지만 속도는 느려집니다. 또한 이러한 시스템의 상당수에서 백래시가 발생하여 정확도가 저하됩니다.

선형 모터는 산업용 3D 프린터와 같이 회전 모터나 기계식 액추에이터로는 제공할 수 없는 속도와 정확도가 요구되는 직접 구동 애플리케이션에 사용됩니다. 이러한 애플리케이션에서는 볼 스크류나 선형 액추에이터로는 구현하기 어려운 속도와 가속도를 요구합니다.