מנועים ליניאריים מספקים תפוקה מעולה, ולכן מצטיינים בציוד רפואי, אוטומציה תעשייתית, אריזה וייצור מוליכים למחצה. יתרה מכך, מנועים ליניאריים חדשים מטפלים בעלות, בחום ובמורכבות האינטגרציה של גרסאות מוקדמות. לסיכום, מנועים ליניאריים כוללים סליל (חלק ראשי או כוח) ופלטפורמה נייחת המכונה לעיתים פלטן או משני. תת-סוגים קיימים בשפע, אך שני הנפוצים ביותר לאוטומציה הם מנועים ליניאריים ללא מברשות בעלי ליבת ברזל ומנועים ליניאריים ללא ברזל.

מנועים ליניאריים בדרך כלל עולים על מנועים מכניים. יש להם אורכים בלתי מוגבלים. ללא הגמישות והחופש ההפוך של מערכות מכניות, הדיוק והחזרתיות גבוהים ונשארים כך לאורך חיי המכונה. למעשה, רק מיסבי ההנחיה של מנוע ליניארי זקוקים לתחזוקה; כל שאר תתי הרכיבים נטולי שחיקה.

היכן שמנועים ליניאריים של ליבת ברזל מצטיינים
למנועים ליניאריים של Ironcore יש סלילים ראשוניים סביב ליבת ברזל. הליבה המשנית היא בדרך כלל מסילת מגנט נייחת. מנועים ליניאריים של Ironcore עובדים היטב במכונות הזרקה, כלי עבודה ומכונות הדפסה מכיוון שהם מפיקים כוח רציף גבוה. אזהרה אחת היא שמנועים ליניאריים של Ironcore יכולים להיות בעלי גלגל שיניים, מכיוון שהמשיכה המגנטית של הליבה המשנית על הליבה הראשית משתנה כשהיא חוצה את מסילת המגנט. כוח העצירה אשם כאן. יצרנים מתייחסים לגלגל שיניים בכמה דרכים, אך זה בעייתי כאשר מהלכים חלקים הם המטרה העיקרית.

למרות זאת, יתרונותיהם של מנועי ליבת ברזל רבים. צימוד מגנטי חזק יותר (בין ליבת הברזל למגנטי הסטטור) יוצר צפיפות כוח גבוהה. לכן, למנועים ליניאריים בעלי ליבת ברזל יש פלט כוח גבוה יותר מאשר מנועים ליניאריים דומים ללא ברזל. בנוסף, מנועים אלה מפזרים חום רב מכיוון שליבת הברזל פולטת חום שנוצר על ידי הסליל במהלך הפעולה - מה שמפחית את ההתנגדות התרמית בין הסליל לסביבה טוב יותר מאשר מנועים ללא ברזל. לבסוף, מנועים אלה קלים לשילוב מכיוון שהכוח והסטטור פונים ישירות זה לזה.

מנועים ליניאריים ללא ברזל למהלכים מהירים
למנועים ליניאריים נטולי ברזל אין ברזל בשכבת הציר העיקרית שלהם, ולכן הם קלים יותר כדי להפיק תנועה דינמית יותר. הסלילים משובצים בלוח אפוקסי. לרוב המנועים הליניאריים נטולי הברזל יש מסילות בצורת U המרופדות במגנטים על המשטחים הפנימיים. הצטברות חום יכולה להגביל את כוחות הדחף לפחות מאלה של מנועי ליבת ברזל דומים, אך חלק מהיצרנים מטפלים בבעיה זו באמצעות גיאומטריה חדשנית של תעלות ושכבת ציר ראשונית.

זמני התייצבות קצרים מגבירים עוד יותר את הדינמיקה של מנועים ליניאריים ללא ברזל, כך שהם יכולים לבצע תנועות מהירות ומדויקות. חוסר כוחות משיכה אינהרנטיים בין המנועים הראשוניים והמשניים פירושו שגם מנועים ליניאריים ללא ברזל קלים יותר להרכבה מאשר מנועים בעלי ליבת ברזל. בנוסף, מיסבי התמיכה שלהם אינם נתונים לכוחות מגנטיים, ולכן בדרך כלל מחזיקים מעמד זמן רב יותר.

שימו לב שמנועים ליניאריים מתקשים על צירים אנכיים ובסביבות קשות. הסיבה לכך היא שללא בלימה או משקל נגד, מנועים ליניאריים (שהם מטבעם ללא מגע) נותנים לעומסים ליפול במצבי כיבוי חשמל.

בנוסף, סביבות קשות מסוימות עלולות לייצר אבק ושבבים שנדבקים למנועים ליניאריים, במיוחד בפעולות עיבוד שבבי של חלקי מתכת. כאן, מנועים ליניאריים בעלי ליבת ברזל (והמסילה המלאה במגנטים שלהם) הם הפגיעים ביותר. חלק מהמפעילים משלבים מנועים ליניאריים בעלי ליבת ברזל או ללא ברזל ועיצוב אטום לאבק כדי לעבוד בסביבות כאלה. האחרון מבטל את הבעיות הקשורות למפוחים שבאופן מסורתי מגנים על צירים ליניאריים.

מתי לבחור מפעילים משולבים של מנוע ליניארי
אופי ההנעה הישירה של מפעילים מבוססי מנוע ליניארי מגביר את הפרודוקטיביות ואת דינמיקת המערכת עבור יישומים תעשייתיים רבים. חלק מהמפעילים מבוססי מנוע ליניארי כוללים גם מקודדים למשוב מיקום... כדי להפוך את השימוש במנועים ליניאריים לקלים, אפילו בהשוואה למערכות מבוססות רצועות וברגים. חלק מהמפעילים הללו משלבים באופן הדוק את המנוע הליניארי, המדריך והמקודד האופטי (או המגנטי) כדי להגביר עוד יותר את צפיפות ההספק.

המקודד במפעילים מסוימים מותקן אופקית כך שמיקומו אינו מושפע מפגיעות חיצוניות. חלק מהסידורים הללו יכולים להגיע למהירות של 6 מטר לשנייה עם תאוצה של 60 מטר לשנייה² באמצעות קלט 230 וולט. מודולים עם מהלך העולה על שני מטרים אפשריים. הצעות סטנדרטיות כוללות בדרך כלל מקודד מגנטי למשוב מיקום, אם כי מקודדים אופטיים זמינים לדיוק גבוה יותר. אפשרויות אחרות כוללות מערכות מרובות מחוונים וכן מערכות XY וגנטרי שלמות.

בהשוואה למודולים מסורתיים של בורג כדורים, מפעילים מבוססי מנוע ליניארי מציעים דיוק ומהירות טובים יותר - אפילו בתנאי דחף רבים - הודות להנעה ישירה. שילוב הדוק יותר גם מגביר את הפרודוקטיביות והאמינות. חלק מהמפעילים הללו כוללים את המנוע הליניארי עצמו, בסיס ומוביל ליניארי רחב התומך במחוון אלומיניום ובקנה מידה אופטי למשוב מיקום. כאשר המנוע הליניארי הוא ללא ברזל, הוא יכול להשתלב עם מחוון אלומיניום ליצירת עיצוב קל משקל שמאיץ במהירות.

חלק ממפעילי המנועים הליניאריים הקומפקטיים כוללים גם מחוונים עם רפידות סיכה מובנות לשימון ידידותי לסביבה. כאן, קצוות בלוק המסלול מצוידים במזרקי גריז אטומים הרמטית כדי לספק סיכה למסלולי המסלול באמצעות זרימת כדורי פלדה. במקרים מסוימים, רפידות סיכה אופציונליות מוסיפות סיכה לפעולה ארוכת טווח עם פחות תחזוקה, במיוחד על צירים בעלי מהלכים קצרים.

מנועים ליניאריים ללא ברזל בתוך חלק מהמפעילים גם אינם מציגים קוגינג, כך שהציר יכול לבצע תנועות יציבות בתנועה איטית או מהירה. בעיצובים מסוימים, החזרתיות עם מקודד ליניארי אופטי היא 2 מ"מ. חלק מהמפעילים זמינים אף במהלכים מ-152 עד 1,490 מ"מ עם ישרות מ-6 עד 30 מ"מ.

דוגמה מיוחדת: יישומי חדר נקי
אפשרות אחרונה המתאימה במיוחד ליישומים עם מהלכים קצרים וקצבי מחזור גבוהים היא מפעילים מנועים ליניאריים שבהם החלקים הנעים הם המגנטים והמסילה. כאן, אין בעיות עם כבלים נעים הגורמים לניתוקים. כמו כן, אין בעיות בסביבות מאובקות. למעשה, המפעילים פועלים היטב בסביבות ואקום ובחדרים נקיים. הסיבה לכך היא שהסלילים קבועים, כך שחום מתפזר בקלות למבני הרכבה. חלק ממפעילי המנועים הליניאריים הללו מפיקים כוח רציף של 94.2 או 188.3 ניוטון וכוח שיא של 242.1 או 484.2 ניוטון - מקבלים זרם רציף של 3.5, 7 או 14 אמפר בהתאם לגרסה. מהלכי הכוח מגיעים ל-430 מ"מ.

פרמטרים לציון שלבי מנוע ליניארי
בעת הגדרת מפעילים או שלבים המבוססים על מנועים ליניאריים, יש לקחת בחשבון את הקריטריונים הבאים עבור כל חלק מפרופיל התנועה של התכנון:

• מהו תנאי התנועה הידוע?
• מהי מסת העומס, מסת המערכת, מהלך התנועה האפקטיבי, זמן התנועה וזמן השהייה?
• מהו מצב ההינע, מתח יציאה מקסימלי, זרם רציף וזרם שיא?
• איזה סוג של רזולוציית מקודד נדרשת למערכת? האם היא צריכה להיות אנלוגית או דיגיטלית?
• באיזה סוג של סביבת עבודה יעבדו המפעיל או הבמה? מה תהיה טמפרטורת החדר? האם המכונה תהיה נתונה לתנאי ואקום או חדר נקי?
• מהן דרישות האפליקציה לדיוק תנועה ודיוק מיקום?
• האם המפעיל או הבמה עם המנוע הליניארי יזיזו עומסים אופקית, אנכית או בזווית? האם המערכת תותקן על קיר? האם היא כפופה למגבלות מקום?

מענה על שאלות אלו יעזור למהנדסי תכנון לזהות את איטרציית המנוע הליניארית המתאימה ביותר עבור מכונה נתונה.