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제목 TPC 리니어 모터의 특징 및 장단점 - 1편 작성일 2021-06-29
이름 관리자 조회 269
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[TPC 메카트로닉스]

리니어 모터(Linear Motor)의

특징 및 장단점 [1편]

안녕하세요, 기업 관계자 여러분.

4차산업혁명 및 스마트팩토리 산업을 선도하는

국내 최대 공압 기기 전문 제조기업,

TPC메카트로닉스입니다.

오늘은 TPC 메카트로닉스

주요 제품군 중 하나인,

리니어 모터의 특징 및 장단점에 대해

설명해 드리려고 합니다.

1. 리니어모터(Linear Motor)의 특징

리니어모터

단어 그대로 "직선운동을 하는 모터"를 말합니다.

    

(좌) 회전모터 (사진출처: Pixabay) / (우) Coretype 리니어모터(사진출처: TPC 메카트로닉스 홈페이지)

회전 모터(왼쪽 사진)가 회전 운동을 통해 동력을 발생시킨다면,

리니어모터(오른쪽 사진)는 직선 운동을 통해 동력을 발생시킵니다.

위 영상은 TPC 메카트로닉스의

리니어모터를 적용한 제품인

"리니어 스테이지 LSI 시리즈"입니다.

(Linear Stage LSI Series)

     ​

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

움직이는 형태를 잘 보시면,

직선 형태로 움직이는 것을 확인할 수 있습니다.

만일 직선 운동이 필요한 시스템에서

회전형 모터를 사용하고 있다면?

직선 운동이 필요한 시스템에는 리니어모터를 사용하는 것이 회전형 모터를 사용하는 것보다 효율적입니다.

그럼에도 회전형 모터를 사용할 경우,

회전운동을 직선운동으로 변환하는 부수적인 동력 변환 장치가 필요게 됩니다.

이로 인해 1) 시스템이 복잡해지고, 2) 변환 장치에 의한 손실, 소음, 진동 등 발생하는 단점이 있습니다.

하지만 리니어모터를 사용할 경우

직접 직선적인 역학적 에너지로 변환해 추력을 발생시키기 때문에

성능 저하 및 소음, 진동과 같은 문제를 방지할 수 있습니다.

2. 리니어모터(Linear Motor)의 장단점

앞서, 직선운동에는 리니어모터를 사용하는 게 효율적이라고 설명해드렸는데요!

이를 구체적인 예를 들어 비교해보려고 합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

    

(좌) TPC메카트로닉스 리니어모터, (우) 볼스크류 (출처: TPC메카트로닉스 홈페이지)

아래의 내용은

<리니어모터>모터와 결합해 동력을 변환시키는 장치인 <볼스크류> 사용을 비교한 내용입니다.

1) 성능 저하 발생 여부

 

 

 

 

 

리니어모터(Linear Motor)의 경우 고정자의 결합에 의한 길이 확장이 용이하고 직결구동

방식이므로 기계적 강성, 응답 감소가 없다는 장점이 있습니다.

반면 볼스크류를 사용할 경우 응답이 저하되거나 기계적 강성 감소, 성능 저하 등의 문제가 발생할 수 있습니다.

2) 멀티 구동 가능 여부

리니어모터(Linear Motor)의 경우, 가동자 복수 설치를 통하여 동일 축 상에서 다양한 동작을 구현할 수 있습니다. 또한 개별 가동자의 스트로크의 증대, 독립 운전 가능, 생산성 증가와 같은 장점이 있습니다.

반면 볼 스크류를 사용할 경우, 동일 축 상에서 다양한 동작을 구현하기 위해선, 복수의 유닛이 필요하기 때문에 비용이 증가하게 됩니다. 또한 비 가동 범위가 차지하는 부분이 크고, 독립적인 움직임이 불가능하다는 단점이 있습니다.

3) 위치 결정 및 정밀도 수준

리니어 모터(Linear Motor)를 사용할 경우, 모터 부분에는 열이 발생하지만

주변의 열전도가 극히 작기 때문에 높은 위치 결정 정밀도를 유지합니다.

반면 볼 스크류는 마찰열에 의해 기계부가 부풀고 늘어나 위치 결정 정도가 일정하지 않을 수 있습니다.

리니어모터의

장점 및 단점 요약

리니어모터(Linear Motor)의 장점

1) 고속/고가속

다이렉트 드라이브로 구동력과 동작부의 동력전달계(볼스크류, 커플링 등)가 존재하지 않아 속도가 빠름

2)고효율/ 고정도

· 비접촉으로 구동되기 때문에 에너지 손실이 극히 적고, 백래쉬(Back-lash)또는 미끄러짐이 없어 정밀 위치 제어가 가능

· 보수 및 정비도 거의 없음

3)정수성/ 구조의 단순성

· 공극을 사이로 하여 가동자와 고정자가 비접촉식 구동을 하므로 소음이 작고 구조가 단순하여 유지 보수를 위한 비용이 대폭 절감

· 구 구조가 간단하여 소형 및 특수한 형상으로의 제조 가능

기타

· 스트로크 제한이 없음

· 에어 베어링 적용 시에는 완전 비접촉 운전

리니어모터(Linear Motor)의 단점

1) 비교적 고가

2) 누설자속과 에너지 손실을 유발하는 단부 효과(end effect)가 존재

 

자, 오늘의 포스트는 흥미로우셨나요?

다음 주에는 리니어모터에 특징과 장단점(1화)에 이어

리니어모터의 종류와 적용 제품(2화)

소개해드릴 예정입니다.

그럼 다음 화도 많이 기대해 주세요!

 

TPC 메카트로닉스는 현재 공압 기기 외에도

모션컨트롤 /3D프린팅 /협동로봇 사업을 진행,

고객들의 생산성 극대화를 목표로

"스마트팩토리 융합솔루션"을

제공하고 있습니다.

 
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