리니어모터는 회전을 거치지 않고 직접 직선 추력을 내는 모터로, 볼스크류보다 고속·고정밀·무백래시가 필요한 이송축에 쓰입니다. 대신 코일이 직접 발열하고 가격이 높아, 추력뿐 아니라 발열(RMS)과 듀티를 함께 봐야 합니다. 이 글에서는 Hiwin 카탈로그 기준의 선정 절차를 예제와 함께 정리합니다.
사다리꼴 프로파일 기준으로 각 구간 시간을 구합니다.
이동 시간 tmove = ta + tc + ta, 사이클 시간 = 이동 시간 + 정지 시간. 듀티 = 이동 시간 ÷ 사이클 시간.
피크 필요추력은 가속 구간 값(가장 큼)입니다.
코일 발열은 힘의 제곱에 비례하므로, 사이클 전체의 제곱평균제곱근을 구합니다.
두 조건을 모두 만족하는 가장 작은 모터를 고릅니다. 여유는 1.2~1.5 이상을 권장합니다(발열·전압강하·변동 대비). 피크추력은 보통 연속의 2~3배입니다.
리니어모터의 가용 추력은 속도가 오를수록 감소하며, 이 추력-속도(F-V) 곡선은 드라이브 버스 전압에 좌우됩니다. 요구 속도에서 필요한 추력이 F-V 곡선 아래에 드는지 카탈로그로 확인해야 합니다. 일반 실용 범위(~5 m/s)를 넘기면 특히 주의합니다.
| 조건 | 값 |
|---|---|
| 이동체 질량 | 20 kg (코일 포함) |
| 스트로크 / 속도 / 가속 | 500 mm / 2 m/s / 20 m/s² |
| 정지 시간 | 0.3 s (수평, μ=0.05) |
가속시간 0.1 s, 등속 0.15 s, 사이클 0.65 s(듀티 54%). 피크 필요추력 ≈ 20×20 + 마찰 ≈ 410 N, RMS추력 ≈ 222 N. Hiwin 코어드 LMSA 시리즈에서 연속추력 ≥ 222 N 이면서 피크추력 ≥ 410 N 인 최소 모델은 LMSA31(연속 292 N / 피크 823 N)로, 연속여유 ×1.32·피크여유 ×2.0로 적합합니다.
| 항목 | 리니어모터 | 볼스크류 |
|---|---|---|
| 속도·가속 | 매우 높음 | 제한적(임계속도) |
| 정밀·반복도 | 높음(무백래시) | 양호(백래시 존재) |
| 추력·강성 | 추력 한정·저강성 | 고추력·고강성 |
| 발열·가격 | 큼·높음 | 작음·낮음 |
고속·고정밀·무백래시가 핵심이면 리니어모터, 고추력·고강성·저발열·저가가 핵심이면 볼스크류가 유리합니다.
→ 리니어모터 선정 계산기에서 직접 계산해보기 (무료, 회원가입 불필요)수직축은 정지 상태에서도 중력을 상쇄하는 전류가 계속 흘러 코일이 발열합니다. 이 홀딩 발열이 RMS추력을 크게 올리므로, 카운터밸런스(웨이트·스프링·공압 실린더)로 중력을 상쇄하면 모터를 작게 하고 발열을 줄일 수 있습니다.
필요추력 F = m·a 의 m에는 워크·지그뿐 아니라 이동하는 코일(포서) 질량도 포함됩니다. 모델마다 코일 질량이 다르므로, 큰 이동자를 쓰면 필요추력이 늘어나는 순환 관계가 생깁니다. 선정 계산기에서는 이동체 질량에 코일 질량을 포함해 입력하고, 각 모델의 코일 질량을 비교표에서 확인해 보정합니다.
Yaskawa(SGLG·SGLF)·Rockwell·Aerotech·Bosch Rexroth 등도 코어드/코어리스 리니어모터를 취급합니다. 연속/피크추력·F-V 곡선이 맞으면 다른 브랜드에서도 같은 조건의 모터를 대조해 선택할 수 있습니다. 스펙은 각 사 카탈로그로 확인하세요.
관련 가이드: 타이밍벨트 선정 방법 · 서보모터 용량 선정 · 볼스크류 선정 방법