Motores lineares oferecem desempenho superior, destacando-se em equipamentos médicos, automação industrial, embalagens e fabricação de semicondutores. Além disso, os novos motores lineares atendem ao custo, ao calor e à complexidade de integração das versões anteriores. Para recapitular, os motores lineares incluem uma bobina (parte primária ou força) e uma plataforma estacionária, às vezes chamada de placa ou secundária. Existem muitos subtipos, mas os dois mais comuns para automação são os motores lineares com núcleo de ferro sem escovas e os motores lineares sem ferro.

Motores lineares geralmente superam acionamentos mecânicos. Possuem comprimentos ilimitados. Sem a elasticidade e a folga das configurações mecânicas, a precisão e a repetibilidade são altas e permanecem assim ao longo da vida útil da máquina. De fato, apenas os mancais-guia de um motor linear precisam de manutenção; todos os outros subcomponentes são isentos de desgaste.

Onde os motores lineares de núcleo de ferro se destacam
Motores lineares com núcleo de ferro possuem bobinas primárias em torno de um núcleo de ferro. O secundário geralmente é uma trilha magnética estacionária. Motores lineares com núcleo de ferro funcionam bem em máquinas de moldagem por injeção, máquinas-ferramenta e prensas, pois geram alta força contínua. Uma ressalva é que motores lineares com núcleo de ferro podem apresentar dentes dentados, pois a força magnética do secundário sobre o primário varia à medida que ele atravessa a trilha magnética. A força de retenção é a culpada aqui. Os fabricantes abordam o problema de dentes dentados de várias maneiras, mas isso é problemático quando o objetivo principal é o curso suave.

Mesmo assim, as vantagens dos motores lineares com núcleo de ferro são inúmeras. 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 apresentam maior saída de força do que os motores lineares sem núcleo de ferro comparáveis. Além disso, esses motores dissipam muito calor porque o núcleo de ferro libera o calor gerado pela bobina durante a operação — reduzindo a resistência térmica da bobina ao ambiente melhor do que os motores sem núcleo de ferro. Por fim, esses motores são fáceis de integrar porque o núcleo de ferro e o estator estão diretamente voltados um para o outro.

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

Tempos de estabilização curtos aumentam ainda mais a dinâmica dos motores lineares sem ferro, permitindo movimentos rápidos e precisos. A ausência de forças de atração inerentes 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 mancais de apoio não estão sujeitos a forças magnéticas, portanto, geralmente duram mais.

Observe que motores lineares apresentam problemas em eixos verticais e em ambientes severos. Isso ocorre porque, sem algum tipo de 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, especialmente em operações de usinagem de peças metálicas. Nesses casos, os motores lineares com núcleo de ferro (e suas esteiras magnéticas) são os mais vulneráveis. Alguns atuadores incorporam motores lineares com núcleo de ferro ou sem ferro e um design à prova de poeira para operar nesses 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 uma infinidade de aplicações industriais. Alguns atuadores baseados em motores lineares também incluem encoders para feedback de posição... para facilitar o uso dos motores lineares, mesmo em comparação com sistemas baseados em correias e fusos de esferas. Alguns desses atuadores integram perfeitamente o motor linear, a guia e o encoder óptico (ou magnético) para aumentar ainda mais a densidade de potência.

O encoder em alguns atuadores é instalado horizontalmente, de modo que sua posição não seja afetada por impactos externos. Alguns desses arranjos podem operar a até 6 m/s com aceleração de até 60 m/s² usando uma entrada de 230 VCA. Módulos com curso superior a dois metros são possíveis. Os modelos padrão geralmente incluem um encoder magnético para feedback de posição, embora encoders ópticos estejam disponíveis para maior precisão. Outras opções incluem configurações com vários controles deslizantes, bem como sistemas XY e de pórtico completos.

Em comparação com os módulos tradicionais de fuso de esferas, os atuadores baseados em motores lineares oferecem maior precisão e velocidade — mesmo sob diversas 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 cursor de alumínio e uma escala óptica para feedback de posição. Nos casos em que o motor linear não possui ferro, ele pode ser combinado com um cursor de alumínio para formar um design leve que acelera rapidamente.

Alguns atuadores compactos de motor linear também incluem cursores com pastilhas de lubrificação integradas para uma lubrificação ecologicamente correta. Neste caso, as extremidades dos blocos de rolamento possuem injetores de graxa hermeticamente selados para fornecer lubrificação da pista por meio da circulação de esferas de aço. Em alguns casos, pastilhas de lubrificação opcionais adicionam lubrificação para operação de longo prazo com menos manutenção, especialmente em eixos com cursos curtos.

Motores lineares sem ferro dentro de alguns atuadores também não apresentam engrenagens, permitindo que o eixo realize movimentos estáveis ​​em movimentos lentos ou rápidos. Em alguns projetos, a repetibilidade com um encoder linear óptico é de 2 mm. Alguns atuadores estão disponíveis em cursos de 152 a 1.490 mm, com retilinidade 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. Nesse caso, não há problemas com cabos em movimento causando desconexões. Também não há problemas com ambientes empoeirados. De fato, os atuadores funcionam bem em ambientes a vácuo e salas limpas. Isso ocorre porque as bobinas são fixas, de modo que o calor se dissipa facilmente para as 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 cursos atingem 430 mm.

Parâmetros para especificar estágios de 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 movimentação e o tempo de permanência?
• Qual é a condição de acionamento, tensão máxima de saída, corrente contínua e de pico?
• Que tipo de resolução de encoder a configuração precisa? Deve ser analógico ou digital?
• Em que tipo de ambiente de trabalho o atuador ou o estágio funcionarão? Qual será a temperatura ambiente? A máquina estará sujeita a vácuo ou a condições de sala limpa?
• Quais são os requisitos do aplicativo para precisão de movimento e exatidão de posicionamento?
• O atuador ou estágio do motor linear movimentará cargas horizontalmente, verticalmente ou em ângulo? A instalação será fixada na parede? Há restrições de espaço?

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