Doğrusal motorlar, iyi itme kuvvetleri ve son derece yüksek konumlandırma doğrulukları ile yüksek hızlanma oranlarına ve uzun hareket uzunluklarına ulaşabilirken, kayışlar, vidalar veya kremayer ve pinyonlar gibi diğer tahrik mekanizmalarının, bu gereksinimlerden en az birini feda etmesi gerekir. diğerleri. Bu nedenle lineer motorlar metroloji ve yarı iletken üretimi gibi son derece dinamik uygulamalar için tercih edilen seçimdir.

Aslında performans özelliklerine göre lineer motorlar, lineer hareket uygulamalarında sıklıkla karşılaşılan rakip gereksinimleri karşılamak için mükemmel bir çözüm gibi görünmektedir. Ancak bu durum şu soruyu gündeme getiriyor: "Doğrusal motorlar neden daha geniş çapta benimsenmiyor?"

Lineer motorların benimsenme oranının neden hala diğer tahrik teknolojilerinin (kayışlar, vidalar veya kremayer ve pinyon tahrikleri gibi) gerisinde kaldığını anlamak için, lineer motor tasarımlarının bazı avantajlarına ve dezavantajlarına bakalım.

Isı üretimi ve dağıtımı

Bir motoru boyutlandırırken ve seçerken (döner veya doğrusal) en önemli hususlardan biri ısıdır. Aslında, belirli bir motor-sürücü kombinasyonu için sürekli ve aralıklı çalışma aralıklarını gösteren tork (veya kuvvet) ve hız eğrileri, motorun belirli çalışma koşulları altında ısıyı dağıtma becerisine dayanır.

Yük, motor sargılarını içeren iticiye monte edildiğinden, ısı üretimi doğrusal motorlar için döner motorlara göre daha da sorunlu olabilir. (Bazı doğrusal motor tasarımlarında, yük mıknatıs yoluna monte edilebilir, ancak bu yalnızca kısa stroklar için mümkün olabilir.) Ve demirsiz doğrusal motorlarda sargılar, ısıyı eskisi kadar kolay dağıtmayan epoksi ile kapsüllenir. demir veya alüminyum gibi metaller.

Bu, ısının yüke ve çevredeki bileşenlere kolayca aktarılarak termal genleşmeye, bozulmaya veya aşırı durumlarda hasara veya arızaya neden olduğu anlamına gelir. Yük etkilenmese bile ısı oluşumu motorun sürekli kuvvet çıkışını azaltabilir. Bununla mücadele etmek için bazı uygulamalar basınçlı hava veya sıvı soğutma gerektirir; bu da maliyeti, ayak izini ve karmaşıklığı artırır.

Kirlenmeye karşı koruma

Açık tasarımları ve açıktaki mıknatısları nedeniyle, düz, demir çekirdekli lineer motorların ve U-kanallı demirsiz tasarımların kirlenmeden korunması zor olabilir. Destekleyici lineer kılavuzlar çeşitli kullanıma hazır contalar ve kazıyıcılarla korunabilirken, lineer bir motorun açıkta kalan mıknatısları, işleme operasyonlarından veya genellikle imalat ve fabrika ortamlarında sıklıkla bulunan havadan kaynaklanan kirlilikten kaynaklanan demir parçacıklarını çekebilir. Sıvı kirliliği de hassas elektroniklere zarar verebilir veya geri bildirim sistemlerine müdahale edebilir.

Elbette ki kapaklar ve dış yapılar kirlenmeye karşı koruma sağlayacak şekilde tasarlanabilir, ancak bunlar motorun ısıyı dağıtmasını zorlaştırarak yukarıda açıklanan ısıyla ilgili sorunları daha da kötüleştirebilir.

Titreşim ve salınımları dengeleme

Lineer motor çözümünün en önemli satış noktalarından biri, motor ile yük arasında vidalar, kayışlar, dişli kutuları ve kaplinler gibi mekanik güç aktarım bileşenlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırmasıdır. Bu, lineer motorların, çok yüksek konumlandırma doğrulukları elde etme ve hızlı hızlanma ve yavaşlama oranlarıyla son derece dinamik hareketler gerçekleştirme yeteneklerinde önemli bir faktör olan boşluk, sarma ve uyumluluk etkilerinden etkilenmediği anlamına gelir.

Ancak mekanik transmisyon bileşenleri, işleme kuvvetlerinden kaynaklanan reaksiyonlar veya yükün hareketinin neden olduğu titreşimler gibi salınımlar ve hafifletici bozukluklar için bir sönümleme mekanizması sağlayarak bir hareket sisteminde faydalı olabilir. Ve bu "dahili" sönümleme etkisi olmadan, salınımlar ve titreşimler lineer motorların istenen konumlandırma doğruluğuna veya yerleşme süresine ulaşmasını engelleyebilir.

Sistemin bu sönümsüz titreşimlerin ve salınımların etkilerine tepki verebilmesini ve bunlar için düzeltmeler yapabilmesini sağlamak için doğrusal motor sistemleri genellikle daha yüksek frekans hızı, konum ve akım (kuvvet) kontrol döngülerine ve daha yüksek bir akım döngüsü bant genişliğine ihtiyaç duyar. Kontrolörün motorun ve yükün konumunu daha doğru bir şekilde izleyebilmesi için konum geri besleme sisteminin (tipik olarak optik veya manyetik doğrusal kodlayıcı) da daha yüksek bir çözünürlüğe sahip olması gerekir. Makine çerçevesi veya destek yapısı bile şoklara ve titreşimlere karşı nispeten duyarsız kalacak ve lineer motor tarafından üretilen kuvvetlere dayanacak kadar sağlam (yüksek doğal frekanslı) yapılmalıdır.

Başka bir deyişle, titreşimleri ve bozuklukları telafi etmeye yardımcı olacak daha az bileşen olduğundan, sistemin dinamik, yüksek doğruluklu performansa ulaşması için geri bildirim ve kontrol döngülerinin daha hızlı ve daha doğru iletişim kurabilmesi gerekir.

Peşin maliyet ve toplam sahip olma maliyeti

Ve son olarak, lineer motorların yaygın olarak benimsenmesinin önündeki en önemli sınırlayıcı faktörlerden biri de ön maliyet olmaya devam ediyor. Bazı uygulamalarda lineer motor çözümlerinin geleneksel kayış, vida veya kremayer ve pinyon çözümlerine göre daha düşük toplam sahip olma maliyetinin (TCO) daha düşük olduğunu gösteren çok sayıda karşılaştırma olmasına rağmen, lineer motor sisteminin ön maliyeti hala bir engel teşkil etmektedir. Kısıtlı bir bütçe dahilinde performans özelliklerini karşılamakla görevli mühendisler ve tasarımcılar için benimsenmesi. Örnek olarak: Lineer motor çözümlerinin üstün olduğu alanlardan biri olan çok uzun hareket uzunluklarına sahip uygulamalar için, hareket gereksinimlerini karşılamak üzere mıknatısların ve yüksek çözünürlüklü doğrusal enkoderlerin maliyeti, bir doğrusal motor çözümünü göz ardı edebilir.

Geleneksel olmayan uygulamalar lineer motor benimseme oranlarında büyümeyi artırıyor

Isı üretimi, kirlenmeye karşı koruma, yüksek bant genişliği kontrolleri ve maliyetten kaynaklanan potansiyel zorluklara rağmen lineer motorların benimsenme oranı artıyor. Bir zamanlar yarı iletken, metroloji ve ağır hizmet işleme uygulamaları için niş çözümler olarak görülen demir çekirdekli, demirsiz ve boru şeklindeki lineer motorlar artık hareketlerin o kadar zorlayıcı veya zorlayıcı olmayabileceği otomotiv, gıda ve ambalaj ve baskı uygulamalarında kullanılıyor. doğruluk gereksinimleri zorludur ancak daha az bileşenin, daha az aksama süresinin ve daha yüksek verimin sağladığı faydalar, ek maliyet ve tasarım hususlarını haklı çıkarır.