Os motores lineares oferecem rendimento superior, destacando-se em equipamentos médicos, automação industrial, embalagens e fabricação de semicondutores. Além do mais, os novos motores lineares abordam o custo, o calor e a complexidade de integração das versões anteriores. Para revisar, os motores lineares incluem uma bobina (parte primária ou forçador) e uma plataforma estacionária, às vezes chamada de placa ou secundária. Os subtipos são abundantes, mas os dois mais comuns para automação são motores lineares sem ferro e núcleo de ferro sem escova.

Os motores lineares geralmente superam os acionamentos mecânicos. Eles têm comprimentos ilimitados. Sem a elasticidade e a folga das configurações mecânicas, a precisão e a repetibilidade são altas e permanecem assim durante a vida útil da máquina. Na verdade, apenas os rolamentos guia de um motor linear necessitam de manutenção; todos os outros subcomponentes estão livres de desgaste.

Onde os motores lineares ironcore se destacam
Os motores lineares Ironcore possuem bobinas primárias em torno de um núcleo de ferro. O secundário é geralmente uma trilha magnética estacionária. Os motores lineares Ironcore funcionam bem em moldagem por injeção, máquinas-ferramenta e prensas porque produzem alta força contínua. Uma ressalva é que os motores lineares de núcleo de ferro podem engrenar, porque a atração magnética do secundário sobre o primário varia à medida que atravessa a trilha magnética. A força de detenção é a culpada aqui. Os fabricantes abordam a engrenagem de várias maneiras, mas é problemático quando os movimentos suaves são o objetivo principal.

Mesmo assim, as vantagens do motor linear ironcore são abundantes. O acoplamento magnético mais forte (entre o núcleo de ferro e os ímãs do estator) proporciona alta densidade de força. Portanto, os motores lineares com núcleo de ferro têm maior produção de força do que os motores lineares sem ferro comparáveis. Além disso, esses motores dissipam muito calor porque o núcleo de ferro libera o calor gerado pela bobina durante a operação – reduzindo melhor a resistência térmica da bobina ao ambiente do que os motores sem ferro. Finalmente, esses motores são fáceis de integrar porque o forçador e o estator ficam diretamente frente a frente.

Motores lineares sem ferro para movimentos rápidos
Os motores lineares sem ferro não possuem ferro em seu primário, portanto são mais leves para produzir um movimento mais dinâmico. As bobinas são embutidas em uma placa epóxi. A maioria dos motores lineares sem ferro possui trilhos em forma de U revestidos nas superfícies internas com ímãs. O acúmulo de calor pode limitar as forças de empuxo a menos do que aquelas de motores com núcleo de ferro comparáveis, mas alguns fabricantes abordam esse problema com canal e geometria primária inovadores.

Tempos de acomodação curtos aumentam ainda mais a dinâmica dos motores lineares sem ferro para realizar movimentos rápidos e precisos. Nenhuma força de atração inerente entre o primário e o secundário significa que os motores lineares sem ferro também são mais fáceis de montar do que os motores com núcleo de ferro. Além disso, seus rolamentos de suporte não estão sujeitos a forças magnéticas, por isso geralmente duram mais.

Observe que os motores lineares apresentam problemas em eixos verticais e em ambientes agressivos. Isso porque, sem alguma frenagem ou contrapeso, os motores lineares (que são inerentemente sem contato) permitem que as cargas caiam durante situações de desligamento.

Além disso, alguns ambientes agressivos podem gerar poeira e aparas que grudam nos motores lineares, principalmente em operações de usinagem de peças metálicas. Aqui, os motores lineares de núcleo de ferro (e sua pista cheia de ímã) são mais vulneráveis. Alguns atuadores incorporam motores lineares com núcleo de ferro ou sem ferro e um design à prova de poeira para funcionar em tais ambientes. Este último elimina os problemas associados aos foles que tradicionalmente protegem os eixos lineares.

Quando escolher atuadores de motor linear integrados
A natureza de acionamento direto dos atuadores de motor linear aumenta a produtividade e a dinâmica do sistema para inúmeras aplicações industriais. Alguns atuadores baseados em motores lineares também incluem codificadores para feedback de posição... para tornar os motores lineares fáceis de usar, mesmo em comparação com sistemas baseados em correias e fusos de esferas. Alguns desses atuadores integram firmemente o motor linear, o guia e o codificador óptico (ou magnético) para aumentar ainda mais a densidade de potência.

O codificador em alguns atuadores é instalado horizontalmente para que sua posição não seja afetada por impactos externos. Alguns desses arranjos podem funcionar até 6 m/s com aceleração de até 60 m/s2 usando uma entrada de 230 Vca. São possíveis módulos com percurso superior a dois metros. As ofertas padrão geralmente incluem um codificador magnético para feedback de posição, embora codificadores ópticos estejam disponíveis para maior precisão. Outras opções incluem configurações de vários controles deslizantes, bem como sistemas XY e de pórtico completos.

Em comparação com os módulos de fuso de esferas tradicionais, os atuadores baseados em motor linear oferecem melhor precisão e velocidade – mesmo sob muitas condições de saída de empuxo – graças ao acionamento direto. Uma integração mais estreita também aumenta a produtividade e a confiabilidade. Alguns desses atuadores incluem o próprio motor linear, uma base e uma guia linear larga que suporta um controle deslizante de alumínio e uma escala óptica para feedback de posição. Onde o motor linear não tem ferro, ele pode ser combinado com um controle deslizante de alumínio para formar um design leve que acelera rapidamente.

Alguns atuadores de motor linear compactos também incluem controles deslizantes com almofadas de lubrificação integradas para uma lubrificação ecologicamente correta. Aqui, as extremidades do patim possuem injetores de graxa hermeticamente selados para fornecer lubrificação da pista por meio da circulação de esferas de aço. Em alguns casos, as pastilhas de lubrificação opcionais adicionam lubrificação para operação de longo prazo com menos manutenção, especialmente em eixos que fazem cursos curtos.

Os motores lineares sem ferro dentro de alguns atuadores também não apresentam engrenagens, de modo que o eixo pode fazer movimentos estáveis ​​quando se move lentamente ou rapidamente. Em alguns designs, a repetibilidade com um codificador linear óptico é de 2 mm. Alguns atuadores estão disponíveis em cursos de 152 a 1.490 mm com retilineidade de 6 a 30 mm.

Exemplo especial: aplicações em salas limpas
Uma última opção particularmente adequada para aplicações com cursos curtos e altas taxas de ciclo são os atuadores de motor linear nos quais as partes móveis são os ímãs e o trilho. Aqui, não há problemas com a movimentação de cabos causando desconexões. Também não há problemas com ambientes empoeirados. Na verdade, os atuadores funcionam bem em ambientes de vácuo e salas limpas. Isso ocorre porque as bobinas são fixas, de modo que o calor se dissipa facilmente nas estruturas de montagem. Alguns desses atuadores de motor linear produzem força contínua de 94,2 ou 188,3 N e força de pico de 242,1 ou 484,2 N - aceitando corrente contínua de 3,5, 7 ou 14 A dependendo da versão. Os traços atingem 430 mm.

Parâmetros para especificar estágios do motor linear
Ao especificar atuadores ou estágios baseados em motores lineares, considere os seguintes critérios para cada parte do perfil de movimento do projeto:

• Qual é a condição de movimento conhecida?
• Qual é a massa da carga, a massa do sistema, o curso efetivo, o tempo de movimento e o tempo de permanência?
• Qual é a condição do inversor, tensão máxima de saída, corrente contínua e de pico?
• Que tipo de resolução de codificador a configuração precisa? Deve ser analógico ou digital?
• Em que tipo de ambiente de trabalho o atuador ou palco trabalhará? Qual será a temperatura ambiente? A máquina estará sujeita a vácuo ou condições de sala limpa?
• Quais são os requisitos da aplicação em termos de precisão de movimento e precisão de posicionamento?
• O atuador do motor linear ou estágio moverá cargas horizontalmente, verticalmente ou em ângulo? A configuração será montada em uma parede? Está sujeito a restrições de espaço?

Responder a essas perguntas ajudará os engenheiros de projeto a identificar a iteração de motor linear mais apropriada para uma determinada peça de maquinário.