Doğrusal motorlar, iyi itme kuvvetleri ve son derece yüksek konumlandırma doğruluklarıyla yüksek ivmelenme oranlarına ve uzun hareket mesafelerine ulaşabilirken, kayışlar, vidalar veya kremayer dişliler gibi diğer tahrik mekanizmaları, diğerlerini elde etmek için bu gerekliliklerden en az birinden ödün vermek zorundadır. Bu nedenle doğrusal motorlar, metroloji ve yarı iletken üretimi gibi oldukça dinamik uygulamalar için tercih edilen seçenektir.

Aslında, performans özelliklerine bakıldığında, lineer motorlar, doğrusal hareket uygulamalarında sıklıkla karşılaşılan rekabetçi gereksinimleri karşılamak için mükemmel bir çözüm gibi görünüyor. Ancak bu durum şu soruyu akla getiriyor: "Doğrusal motorlar neden daha yaygın olarak benimsenmiyor?"

Doğrusal motorların benimsenme oranının kayış, vida veya kremayer ve pinyon tahrikleri gibi diğer tahrik teknolojilerinin neden hala gerisinde kaldığını anlamak için doğrusal motor tasarımlarının bazı avantajlarına ve dezavantajlarına bakalım.

Isı üretimi ve dağılımı

İster döner ister doğrusal olsun, bir motorun boyutlandırılması ve seçilmesinde temel hususlardan biri ısıdır. Aslında, belirli bir motor-tahrik kombinasyonu için sürekli ve aralıklı çalışma aralıklarını gösteren tork (veya kuvvet) - hız eğrileri, motorun belirtilen çalışma koşulları altında ısıyı dağıtma yeteneğine dayanır.

Isı üretimi, yük motor sargılarını içeren kuvvetlendiriciye monte edildiğinden, döner motorlara göre doğrusal motorlarda daha da sorunlu olabilir. (Bazı doğrusal motor tasarımlarında, yük mıknatıs rayına monte edilebilir, ancak bu yalnızca kısa stroklar için mümkün olabilir.) Demir içermeyen doğrusal motorlarda ise sargılar, demir veya alüminyum gibi metaller kadar kolay ısı dağıtmayan epoksi ile kaplanmıştır.

Bu, ısının yüke ve çevresindeki bileşenlere kolayca aktarıldığı ve termal genleşmeye, bozulmaya veya aşırı durumlarda hasara veya arızaya neden olduğu anlamına gelir. Yük etkilenmese bile, ısı birikimi motorun sürekli güç çıkışını azaltabilir. Bununla mücadele etmek için bazı uygulamalar, maliyeti, kapladığı alanı ve karmaşıklığı artıran basınçlı hava veya sıvı soğutma gerektirir.

Kirlenmeye karşı koruma

Açık tasarımları ve açıkta kalan mıknatısları nedeniyle, düz, demir çekirdekli doğrusal motorlar ve U kanallı demirsiz tasarımlar kirlenmeye karşı korunması zor olabilir. Destekleyici doğrusal kılavuzlar çeşitli hazır contalar ve kazıyıcılarla korunabilirken, doğrusal bir motorun açıkta kalan mıknatısları, işleme operasyonlarından veya üretim ve fabrika ortamlarında sıklıkla görülen havadaki kirlilikten kaynaklanan demir parçacıklarını çekebilir. Sıvı kirliliği ise hassas elektronik aksamlara zarar verebilir veya geri besleme sistemlerini etkileyebilir.

Elbette, kapaklar ve dış yapılar kirlenmeye karşı koruma sağlayacak şekilde tasarlanabilir, ancak bunlar motorun ısıyı dağıtmasını zorlaştırabilir ve yukarıda anlatılan ısı kaynaklı sorunları daha da kötüleştirebilir.

Titreşim ve salınımların telafisi

Lineer motor çözümünün en önemli özelliklerinden biri, motor ile yük arasında vidalar, kayışlar, dişli kutuları ve kaplinler gibi mekanik güç aktarım bileşenlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırmasıdır. Bu, lineer motorların boşluk, sarma ve uyum etkilerinden etkilenmediği anlamına gelir; bu da, çok yüksek konumlandırma doğruluklarına ulaşma ve hızlı hızlanma ve yavaşlama oranlarıyla son derece dinamik hareketler gerçekleştirme kabiliyetlerinde önemli bir faktördür.

Ancak mekanik iletim bileşenleri, salınımlar için bir sönümleme mekanizması sağlayarak ve işleme kuvvetlerinden kaynaklanan tepkiler veya yükün hareketinden kaynaklanan titreşimler gibi rahatsızlıkları azaltarak bir hareket sisteminde faydalı olabilir. Ve bu "dahili" sönümleme etkisi olmadan, salınımlar ve titreşimler, doğrusal motorların istenen konumlandırma hassasiyetine veya yerleşme süresine ulaşmasını engelleyebilir.

Sistemin bu sönümlenmemiş titreşim ve salınımların etkilerine tepki verebilmesini ve düzeltmeler yapabilmesini sağlamak için, doğrusal motor sistemleri genellikle daha yüksek frekanslı hız, konum ve akım (kuvvet) kontrol döngülerine ve daha yüksek bir akım döngüsü bant genişliğine ihtiyaç duyar. Konum geri besleme sisteminin (genellikle optik veya manyetik bir doğrusal kodlayıcı) da daha yüksek bir çözünürlüğe sahip olması gerekir, böylece kontrolör motor ve yükün konumunu daha doğru bir şekilde izleyebilir. Makine şasisi veya destek yapısı bile, darbelere ve titreşimlere karşı nispeten duyarsız kalabilmek ve doğrusal motorun ürettiği kuvvetlere dayanabilmek için yeterince sert (yüksek doğal frekanslı) yapılmalıdır.

Başka bir deyişle, titreşimleri ve bozulmaları telafi etmeye yardımcı olacak daha az bileşen olduğundan, sistemin dinamik, yüksek doğrulukta performans elde etmesi için geri bildirim ve kontrol döngülerinin daha hızlı ve daha doğru bir şekilde iletişim kurabilmesi gerekir.

Ön maliyet ve toplam sahip olma maliyeti

Son olarak, doğrusal motorların yaygın olarak benimsenmesinin önündeki en önemli sınırlayıcı faktörlerden biri, ilk maliyet olmaya devam etmektedir. Bazı uygulamalarda doğrusal motor çözümlerinin geleneksel kayışlı, vidalı veya kremayerli çözümlere kıyasla daha düşük toplam sahip olma maliyetini (TCO) gösteren çok sayıda karşılaştırma bulunsa da, doğrusal bir motor sisteminin ilk maliyeti, kısıtlı bir bütçe dahilinde performans özelliklerini karşılamakla görevli mühendisler ve tasarımcılar için benimsenmesinin önünde hâlâ bir engel teşkil etmektedir. Örnek olarak: Çok uzun hareket mesafelerine sahip uygulamalar (doğrusal motor çözümlerinin öne çıktığı alanlardan biri) söz konusu olduğunda, hareket gereksinimlerini karşılamak için mıknatısların ve yüksek çözünürlüklü doğrusal kodlayıcıların maliyeti, doğrusal bir motor çözümünün fiyatını göz ardı edebilir.

Geleneksel olmayan uygulamalar, doğrusal motor benimseme oranlarında büyümeyi teşvik ediyor

Isı üretimi, kirlenmeye karşı koruma, yüksek bant genişliği kontrolleri ve maliyet gibi potansiyel zorluklara rağmen, doğrusal motorların benimsenme oranı artmaktadır. Bir zamanlar yarı iletken, metroloji ve ağır hizmet tipi işleme uygulamaları için niş çözümler olarak görülen demir çekirdekli, demirsiz ve boru şeklindeki doğrusal motorlar, artık otomotiv, gıda, ambalaj ve baskı uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu uygulamalarda, taşıma işlemleri o kadar zorlayıcı olmayabilir veya hassasiyet gereksinimleri o kadar yüksek olmayabilir; ancak daha az bileşen, daha az kesinti ve daha yüksek verim gibi avantajlar, ek maliyet ve tasarım hususlarını haklı çıkarır.