Doğrusal motorlar yüksek hızlanma oranları ve iyi itme kuvvetleri ve son derece yüksek konumlandırma doğrulukları ile uzun seyahat uzunlukları elde ederken, kayışlar, vidalar veya raf ve pinyonlar gibi diğer tahrik mekanizmaları, diğerlerini elde etmek için bu gereksinimlerden en az birini feda etmelidir. Bu nedenle doğrusal motorlar, metroloji ve yarı iletken üretimi gibi yüksek dinamik uygulamalar için tercih edilen seçimdir.

Aslında, performans özelliklerine dayanarak, doğrusal motorlar doğrusal hareket uygulamalarında sıklıkla bulunan rakip gereksinimleri ele almak için mükemmel bir çözüm gibi görünmektedir. Ancak bu, “Doğrusal motorlar neden daha yaygın olarak benimsenmiyor?” Sorusunu gündeme getiriyor.

Doğrusal motorların benimsenme oranının neden hala kayışlar, vidalar veya raf ve pinyon sürücüleri gibi diğer tahrik teknolojilerinin gerisinde kaldığını anlamak için doğrusal motor tasarımlarının bazı faydalarına ve dezavantajlarına bakalım.

Isı üretimi ve dağılımı

Bir motoru boyutlandırıp seçerken - döner veya doğrusal olsun - birincil hususlardan biri ısıdır. Aslında, belirli bir motorlu sürücü kombinasyonu için sürekli ve aralıklı çalışma aralıklarını tasvir eden tork (veya kuvvet) karşı hız eğrileri, motorun belirtilen çalışma koşulları altında ısıyı dağıtma yeteneğine dayanır.

Isı üretimi, doğrusal motorlar için rotary motorlarından daha da sorunlu olabilir, çünkü yük motor sargıları içeren forciye monte edilir. (Bazı doğrusal motor tasarımlarında, yük mıknatıs pistine monte edilebilir, ancak bu sadece kısa vuruşlar için mümkün olabilir.) Ve demirsiz doğrusal motorlarda, sargılar epokside kapsüllenir, bu da ısıyı demir veya alüminyum gibi metaller kadar kolayca dağıtmaz.

Bu, ısının yüke ve çevredeki bileşenlere kolayca aktarıldığı, termal genleşmeye, bozulmaya veya aşırı durumlarda hasar veya arıza neden olduğu anlamına gelir. Yük etkilenmemiş olsa bile, ısı birikmesi motorun sürekli kuvvet çıkışını azaltabilir. Bununla mücadele etmek için, bazı uygulamalar maliyet, ayak izi ve karmaşıklığı artıran zorla hava veya sıvı soğutma gerektirir.

Kontaminasyondan korunma

Açık tasarımları ve açık mıknatısları nedeniyle, düz, demir çekirdekli doğrusal motorlar ve U kanallı demirsiz tasarımların kontaminasyondan korunması zor olabilir. Destekleyici doğrusal kılavuzlar çeşitli hazır contalar ve kazıyıcılarla korunabilse de, doğrusal bir motorun açıkta kalan mıknatısları, işleme işlemlerinden veya sadece üretim ve fabrika ortamlarında bulunan havadaki kontaminasyondan demir parçacıkları çekebilir. Ve sıvı kontaminasyonu hassas elektroniklere zarar verebilir veya geri bildirim sistemlerine müdahale edebilir.

Tabii ki, kapaklar ve dış yapılar kontaminasyona karşı korunmak için tasarlanabilir, ancak motorun ısıyı dağıtmasını zorlaştırarak yukarıda tarif edilen ısıya bağlı problemleri daha da kötüleştirebilir.

Titreşim ve salınımları telafi etmek

Doğrusal bir motor çözeltisinin temel satış noktalarından biri, motor ve yük arasında vidalar, kayışlar, şanzımanlar ve kaplinler gibi mekanik güç iletim bileşenlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırmasıdır. Bu, doğrusal motorların, çok yüksek konumlandırma doğrulukları elde etme ve hızlı ivme ve yavaşlama oranları ile yüksek dinamik hareketler yürütme yeteneklerinde önemli bir faktör olan geri tepme, rüzgâr ve uyumun etkilerinden muzdarip olmadığı anlamına gelir.

Ancak mekanik iletim bileşenleri, salınımlar için bir sönümleme mekanizması ve işleme kuvvetlerinden elde edilen reaksiyonlar veya yükün hareketinin neden olduğu titreşimler gibi zayıflatma bozuklukları sağlayarak bir hareket sisteminde faydalı olabilir. Ve bu “yerleşik” sönümleme etkisi olmadan, salınımlar ve titreşimler doğrusal motorların istenen konumlandırma doğruluğunu veya yerleşim süresini elde etmesini önleyebilir.

Sistemin bu söndürülmemiş titreşimlerin ve salınımların etkilerini tepki verebilmesini ve düzeltmelerini sağlayabilmesini sağlamak için doğrusal motor sistemleri genellikle daha yüksek frekans hızı, konum ve akım (kuvvet) kontrol döngüleri ve daha yüksek akım döngü bant genişliği gerektirir. Konum geri besleme sistemi - tipik olarak optik veya manyetik bir doğrusal kodlayıcı - kontrolörün motor ve yükün konumunu daha doğru bir şekilde izleyebilmesi için daha yüksek bir çözünürlüğe sahip olması gerekir. Makine çerçevesi veya destekleyici yapı bile şoklara ve titreşimlere nispeten insitli kalmak ve doğrusal motor tarafından üretilen kuvvetlere dayanacak kadar sertleştirilmelidir (yüksek doğal frekansla).

Başka bir deyişle, titreşimleri ve rahatsızlıkları telafi etmeye yardımcı olacak daha az bileşen olduğundan, geri bildirim ve kontrol döngüleri dinamik, yüksek hassasiyetli performans elde etmek için sistemin daha hızlı ve daha doğru bir şekilde iletişim kurabilmelidir.

Toplam mülkiyet maliyetine karşı açık maliyet

Ve son olarak, doğrusal motorların yaygın olarak benimsenmesi için temel sınırlayıcı faktörlerden biri ön maliyet olmaya devam etmektedir. Bazı uygulamalarda geleneksel kayış, vida veya pinyon çözeltileri üzerindeki doğrusal motor çözeltilerinin daha düşük toplam maliyetini (TCO) gösteren karşılaştırmalar bol olsa da, doğrusal bir motor sisteminin ön maliyeti, kısıtlı bir bütçe içinde performans özelliklerini karşılamakla görevlendirilen mühendisler ve tasarımcılar için benimsenmede hala bir engeldir. Durumda: Çok uzun seyahat uzunluklarına sahip uygulamalar için-doğrusal motor çözeltilerinin mükemmel olduğu alanlardan biri-seyahat gereksinimlerini karşılamak için mıknatısların maliyeti ve yüksek çözünürlüklü doğrusal kodlayıcılar doğrusal bir motor çözeltisini dikkate alabilir.

Geleneksel olmayan uygulamalar doğrusal motor benimseme oranlarında büyümeyi sağlar

Isı üretimi, kontaminasyondan korunma, yüksek bant genişliği kontrolleri ve maliyetin yarattığı potansiyel zorluklara rağmen, doğrusal motorların benimsenme oranı artmaktadır. Bir kez yarı iletken, metroloji ve ağır hizmet işleme uygulamaları için niş çözümler olarak görüldüğünde, demir çekirdek, demirsiz ve boru şeklindeki doğrusal motorlar artık otomotiv, gıda ve ambalaj ve baskı uygulamalarında kullanılmaktadır, burada hareketlerin veya doğruluk gereksinimlerinin talep ettiği gibi, ancak daha az miktarda maliyetin yargılanması, ancak daha az gerilimin yargılanması ve daha az maliyetin düşünüldüğü yerlerde kullanılmaktadır.