Doğrusal motorlar, yüksek ivme oranları ve uzun hareket mesafeleri ile iyi itme kuvvetleri ve son derece yüksek konumlandırma doğruluğu sağlayabilirken, kayışlar, vidalar veya kremayer dişliler gibi diğer tahrik mekanizmaları bu gereksinimlerden en az birinden ödün vermek zorundadır. Bu nedenle doğrusal motorlar, metroloji ve yarı iletken üretimi gibi yüksek dinamik uygulamalar için tercih edilen seçenektir.

Aslında, performans özelliklerine bakıldığında, lineer motorlar, lineer hareket uygulamalarında sıklıkla karşılaşılan çelişkili gereksinimleri karşılamak için mükemmel bir çözüm gibi görünüyor. Ancak bu, "Lineer motorlar neden daha yaygın olarak kullanılmıyor?" sorusunu gündeme getiriyor.

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

Isı üretimi ve dağılımı

Döner veya doğrusal olsun, bir motorun boyutlandırılması ve seçimi yapılırken en önemli 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 dayanmaktadır.

Isı üretimi, döner motorlara kıyasla doğrusal motorlarda daha da sorunlu olabilir, çünkü yük, motor sargılarını içeren iticiye monte edilir. (Bazı doğrusal motor tasarımlarında, yük mıknatıs rayına monte edilebilir, ancak bu yalnızca kısa stroklar için mümkün olabilir.) Ayrıca, demirsiz doğrusal motorlarda, sargılar, demir veya alüminyum gibi metaller kadar kolay ısı dağıtmayan epoksi ile kaplanır.

Bu, ısının yüke ve çevredeki bileşenlere kolayca aktarılması anlamına gelir; bu da termal genleşmeye, bozulmaya veya aşırı durumlarda hasara veya arızaya neden olur. Yük etkilenmese bile, ısı birikimi motorun sürekli kuvvet çıkışını azaltabilir. Bununla mücadele etmek için bazı uygulamalar, maliyeti, kapladığı alanı ve karmaşıklığı artıran zorlamalı hava veya sıvı soğutma gerektirir.

Kirlenmeye karşı koruma

Açık tasarımları ve açıkta bulunan mıknatısları nedeniyle, düz, demir çekirdekli lineer motorlar ve U-kanallı demirsiz tasarımlar kirlenmeye karşı korunması zor olabilir. Destekleyici lineer kılavuzlar çeşitli hazır contalar ve sıyırıcılarla korunabilirken, lineer motorun açıkta bulunan mıknatısları, işleme operasyonlarından veya imalat ve fabrika ortamlarında sıklıkla bulunan havada bulunan kirlilikten kaynaklanan demir parçacıklarını çekebilir. Ayrıca sıvı kirliliği hassas elektroniklere zarar verebilir veya geri besleme sistemlerine müdahale edebilir.

Elbette, kapaklar ve dış yapılar kirlenmeye karşı koruma sağlayacak şekilde tasarlanabilir, ancak bu durum motorun ısıyı dağıtmasını zorlaştırarak yukarıda açıklanan ısıya bağlı sorunları daha da kötüleştirebilir.

Titreşim ve salınımların telafi edilmesi

Doğrusal motor çözümlerinin en önemli satış noktalarından biri, motor ile yük arasına vida, kayış, dişli kutusu ve kaplin gibi mekanik güç aktarım bileşenlerine olan ihtiyacı ortadan kaldırmasıdır. Bu, doğrusal motorların geri tepme, sarılma ve esneklik etkilerinden etkilenmemesi anlamına gelir; bu da çok yüksek konumlandırma doğruluğu elde etme ve hızlı ivme ve yavaşlama oranlarıyla son derece dinamik hareketler gerçekleştirme yeteneklerinde önemli bir faktördür.

Ancak mekanik iletim bileşenleri, salınımları sönümleme mekanizması sağlayarak ve işleme kuvvetlerinden kaynaklanan tepkiler veya yükün hareketinden kaynaklanan titreşimler gibi bozulmaları azaltarak bir hareket sisteminde faydalı olabilir. Ve bu "yerleşik" sönümleme etkisi olmadan, salınımlar ve titreşimler doğrusal motorların istenen konumlandırma doğruluğuna 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 akım döngüsü bant genişliğine ihtiyaç duyar. Konum geri besleme sistemi - tipik olarak optik veya manyetik doğrusal kodlayıcı - ayrıca kontrolörün motorun ve yükün konumunu daha doğru bir şekilde izleyebilmesi için daha yüksek çözünürlüğe sahip olmalıdır. Hatta makine çerçevesi veya destek yapısı bile, şoklara ve titreşimlere karşı nispeten duyarsız kalacak ve doğrusal motor tarafından üretilen kuvvetlere dayanacak kadar (yüksek doğal frekansla) yeterince sert olmalıdır.

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

Peşin maliyet ile toplam sahip olma maliyeti arasındaki fark

Son olarak, doğrusal motorların yaygın olarak benimsenmesinin önündeki en önemli sınırlayıcı faktörlerden biri de başlangıç ​​maliyetidir. Bazı uygulamalarda geleneksel kayışlı, vidalı veya kremayerli sistemlere kıyasla doğrusal motor çözümlerinin daha düşük toplam sahip olma maliyetini (TCO) gösteren çok sayıda karşılaştırma olmasına rağmen, doğrusal motor sisteminin başlangıç ​​maliyeti, kısıtlı bir bütçe dahilinde performans özelliklerini karşılamakla görevli mühendisler ve tasarımcılar için hala bir benimseme engeli oluşturmaktadır. Örnek olarak: Çok uzun hareket mesafelerine sahip uygulamalar için – doğrusal motor çözümlerinin üstün olduğu alanlardan biri – hareket gereksinimlerini karşılamak için gereken mıknatısların ve yüksek çözünürlüklü doğrusal enkoderlerin maliyeti, doğrusal motor çözümünü değerlendirme dışı bırakabilir.

Geleneksel olmayan uygulamalar, doğrusal motor kullanım oranlarındaki artışı tetikliyor.

Isı üretimi, kirlenmeye karşı koruma, yüksek bant genişliğine sahip kontroller ve maliyet gibi potansiyel zorluklara rağmen, lineer 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 tipi lineer motorlar, artık otomotiv, gıda ve ambalajlama ve baskı uygulamalarında kullanılmaktadır; bu uygulamalarda hareketler o kadar zorlayıcı olmayabilir veya doğruluk gereksinimleri o kadar yüksek olmayabilir, ancak daha az bileşen, daha az arıza süresi ve daha yüksek verimlilik avantajları, ek maliyeti ve tasarım hususlarını haklı çıkarmaktadır.