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Embora os motores lineares sem núcleo de ferro sejam utilizados em aplicações de semicondutores e eletrônicas há mais de uma década, muitos projetistas e fabricantes de equipamentos originais (OEMs) ainda os consideram produtos de nicho. No entanto, a percepção de que os motores lineares são uma solução cara para aplicações específicas está mudando gradualmente, à medida que mais setores os adotam como substitutos para fusos de esferas em aplicações de embalagem, montagem e carregamento de peças. E embora o custo da tecnologia de motores lineares tenha diminuído na última década, a escolha entre um motor linear e um fuso de esferas deve levar em conta tanto os requisitos de desempenho da aplicação quanto o custo total de propriedade ao longo da vida útil da máquina ou do sistema. A seguir, apresentamos alguns dos principais parâmetros a serem considerados na comparação e escolha entre fusos de esferas e motores lineares.

Onde os motores lineares se destacam

Um motor linear é essencialmente um servomotor "desenrolado", onde o rotor com ímãs permanentes torna-se a parte estacionária (também chamada de secundário) e o estator torna-se a parte móvel (também chamada de primário ou atuador), com as bobinas encapsuladas por epóxi. A vantagem mais reconhecida dos motores lineares é a ausência de partes móveis, o que lhes permite alcançar uma precisão de posicionamento e repetibilidade muito maiores do que os fusos de esferas. Outro benefício na precisão de posicionamento é fornecido pelo encoder. Enquanto os fusos de esferas normalmente usam um encoder rotativo montado no motor para feedback de posicionamento, os motores lineares usam uma escala linear magnética ou óptica para esse feedback. A escala linear mede a posição na carga, o que fornece uma leitura mais precisa da posição real. Para aplicações de altíssima precisão, esse feedback de posição mais preciso pode significar a diferença entre uma peça que atende às especificações e uma que requer retrabalho ou descarte.

Motor linear rotativo

Em um artigo anterior, discutimos a relação entre velocidade e distância de deslocamento em aplicações de fusos de esferas. Esta é outra área em que os motores lineares oferecem vantagem. O comprimento de deslocamento permitido dos motores lineares é teoricamente ilimitado, sendo que outros componentes do sistema – rolamentos lineares, gerenciamento de cabos e encoders – ditam o deslocamento máximo. Da mesma forma, a velocidade e a aceleração máximas dos motores lineares são muito maiores do que as dos fusos de esferas, com classificações típicas de até 10 m/s de velocidade e 10 g de aceleração, desde que outros componentes do sistema sejam dimensionados corretamente para atender a essas especificações. Apesar das limitações impostas por outros componentes do sistema, os motores lineares ainda superam os fusos de esferas em aplicações que exigem tanto longo comprimento de deslocamento quanto alta velocidade. Eles também têm a vantagem de permitir carros (primários) acionados independentemente na mesma peça secundária. Isso é especialmente útil em algumas aplicações de embalagem, onde o material a ser embalado precisa ser comprimido antes de ser inserido no meio de embalagem (pense em fraldas embaladas dentro de um saco plástico).

Fatores do Custo Total de Propriedade

Manutenção e confiabilidade são critérios importantes na análise do custo total de propriedade, e os motores lineares oferecem diversas vantagens ao longo da vida útil do sistema. Primeiramente, por não possuírem partes mecânicas móveis, os motores lineares em si não requerem manutenção. Apenas os rolamentos de suporte linear necessitam de lubrificação periódica, e muitos rolamentos são oferecidos atualmente com opções de lubrificação de longa duração ou lubrificação permanente. A ausência de partes móveis no sistema de acionamento também contribui para a confiabilidade, visto que não há elementos rolantes, pistas de rolamento ou vedações que se desgastem e necessitem de substituição ao longo do tempo.

Em qualquer sistema linear, é importante considerar o ambiente e a necessidade de vedações e coberturas protetoras. Os motores lineares não são exceção, pois podem ser mais difíceis de encapsular e proteger do que os conjuntos de fusos de esferas tradicionais. Em muitos casos, porém, desde que os rolamentos lineares estejam devidamente vedados para o ambiente de trabalho, os motores lineares podem suportar contaminações mais agressivas do que os fusos de esferas.

Para motores lineares, o fator ambiental mais crítico é a temperatura. Como a resina epóxi usada para encapsular as bobinas em um motor linear sem núcleo de ferro não dissipa o calor facilmente, pode ser necessário resfriamento – seja por ar forçado ou água – para manter uma temperatura operacional aceitável tanto para o motor quanto para a estrutura de montagem. Alguns fabricantes usam resinas epóxi com alta capacidade de dissipação de calor, mas é importante verificar a dissipação térmica do motor e o efeito que a temperatura terá sobre a força disponível do motor.

Cada vez mais setores e aplicações exigem longos percursos, altas velocidades e alta precisão de posicionamento. Embora muitos tipos de sistemas lineares possam atender a dois desses três critérios, os motores lineares são a única tecnologia capaz de fornecer os três sem comprometer a qualidade. À medida que a produtividade e o custo total de propriedade se tornam fatores decisivos na escolha da tecnologia, projetistas e fabricantes de equipamentos originais (OEMs) estão se familiarizando com as tecnologias de motores lineares e ajudando-as a migrar de um nicho para o mercado principal, ao lado de correias, cremalheiras e pinhões e até mesmo fusos de esferas.