محرك خطي

المحرك الخطي هو محرك كهربائي يعمل بالتيار المباشر، وينتج قوة خطية في خط مستقيم، ويحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية على شكل حركة خطية دون الحاجة إلى آلية نقل إضافية. يمكننا تخيله كأننا قطعنا محركًا دوارًا من اتجاهه القطري ووضعناه بشكل مسطح.

وفقًا لتصميم المسار المغناطيسي، يوجد نوعان رئيسيان من المحركات الخطية: ذات القلب الحديدي وبدون قلب حديدي. تُعرف المحركات الخطية ذات القلب الحديدي أحيانًا بالمحركات الخطية المسطحة. أما المحركات الخطية بدون قلب حديدي فتُعرف أيضًا بالمحركات الخطية ذات القلب الهوائي أو المحركات الخطية ذات القناة U. تُورّد شركة HGT الجزء الثانوي للمحرك الخطي، وهو مجموعة المغناطيس. تتكون مجموعة المغناطيس في المحرك الخطي من مسار مغناطيسي مثبت عليه مغناطيسات دائمة مثبتة على لوحة أو لوحات نير. ويمكن اعتبارها بمثابة دوار غير ملفوف لمحرك دوار يعمل بالتيار المستمر بدون فرش.

بفضل التجاذب المغناطيسي بين رقائق الحديد والمغناطيس الدائم، توفر المحركات الخطية ذات القلب الحديدي قوة دفع عالية. وبفضل تصميمها المفتوح، يسهل تبديد الحرارة. كما أنها تتميز بانخفاض سعرها نظرًا لاحتوائها على صف واحد من المغناطيسات وبنيتها البسيطة. وتُعدّ هذه المحركات مناسبة لتطبيقات الضغط والقولبة، وآلات حفر لوحات الدوائر المطبوعة، والطباعة، وتطبيقات تثبيت السرعة.

بفضل استخدام ملفات ابتدائية مغلفة بالإيبوكسي بدلاً من صفائح فولاذية، تتميز المحركات الخطية عديمة الحديد بسلاسة حركة عالية وانعدام ظاهرة التموج. إضافةً إلى ذلك، فهي أخف وزنًا وأوقات تشغيل أقصر. تُعدّ هذه المحركات مناسبة لتطبيقات التجميع والنقل عالية السرعة، والمسح الضوئي، والمحامل غير الميكانيكية، وأشباه الموصلات، والفراغ.

توجد نوعان من الأنظمة للمحركات الخطية ذات الأجزاء المتحركة المختلفة (الملف المتحرك ومسار المغناطيس المتحرك). عادةً، يكون مسار المغناطيس هو الجزء الثابت، بينما يكون المحرك الذي يحتوي على الملفات هو الجزء المتحرك، وذلك لتحقيق تسارع أكبر بفضل الكتلة الأقل. لكن محركات المغناطيس المتحرك قادرة على تحقيق دقة أعلى. يمكن تصنيع المحركات الخطية على النحو التالي: لوحة من مسار مثبت على السطح مع محرك متحرك (محركات خطية مسطحة)، أو مساران مغناطيسيان متوازيان متقابلان مع وجود المحرك في منتصفهما (محركات خطية على شكل حرف U)، أو محرك يتحرك على قضيب أسطواني يحتوي على المغناطيسات (محركات خطية أنبوبية). يعتمد التكوين المحدد على ظروف التشغيل والتطبيق المحدد. وتُتبع أنواع قليلة.

محركات خطية ذات قلب حديديتتكون من ملفات كهرومغناطيسية ثلاثية الأطوار ملفوفة حول قلب حديدي (أسنان) من رقائق على دعامة، ويمكن للقلب الحديدي أن يزيد من قوة الدفع. ومع ذلك، ستكون هناك أيضًا قوة تعشيق وقوة تجاذب بين الدعامة والمسار، مما يؤثر على قوة الدفع وعمر المحمل.
محركات خطية بدون حديديُشار إليها أحيانًا باسم المحرك الخطي ذي القناة U، وتُثبّت ملفاتها في مادة الإيبوكسي بدلًا من صفائح الحديد. عادةً ما تكون ملفاتها ثلاثية الأطوار، مع تبديل بدون فرش. يُطيل انعدام التموج وقوة الجذب عمر المحامل، لكن قوة الخرج تقل.

محركات خطية بدون فتحاتيجمع هذا التصميم بين عناصر تصميم المحركات ذات القلب الحديدي والمحركات عديمة القلب الحديدي. تتكون الملفات ثلاثية الأطوار من حديد خلفي مثبت معًا بالإيبوكسي على مسار واحد. يتميز هذا التصميم بتكلفة أقل وتبديد حرارة أفضل من تصميم المحركات عديمة القلب الحديدي ذات القناة على شكل حرف U، بالإضافة إلى قوة جذب أقل وتعرج أقل مقارنةً بتصميم المحركات ذات القلب الحديدي.

تتكون المحركات المسطحة عديمة الفتحات والحديد من ملفات مثبتة على قاعدة من الألومنيوم. بينما تتكون المحركات المسطحة عديمة الفتحات والحديد من ملفات مثبتة على صفائح حديدية، تُستخدم لتوجيه المجال المغناطيسي وزيادة القوة، ثم تُثبت هذه الصفائح على قاعدة الألومنيوم. توجد قوة جذب وقوة تعشيق في التصميم الذي يحتوي على صفائح حديدية، ولكن هذا التصميم يُنتج قوة أكبر من التصميم عديم الحديد.

المحركات الخطية الأنبوبيةتُعدّ المحركات الخطية الأنبوبية نوعًا آخر من المحركات الخطية. عادةً ما يكون لفّها ثلاثي الأطوار، مع تبديل بدون فرش باستخدام أجهزة تأثير هول، ويمكن تصنيع هذه المحركات بجزء ثابت حديدي أو بدون حديد. تحتوي هذه المحركات على ملفات تحيط بعمود مغناطيسي أسطواني الشكل. عند تعديل التيار في المحرك عبر الأطوار الثلاثة، تتولد مجالات مغناطيسية.

محرك الملف الصوتي، المعروف أيضاً بالمحرك الخطي ذي التيار المستمر غير المُبدَّل، هو محرك خطي أنبوبي أحادي الطور مزود بملفات متحركة أو مغناطيسات متحركة. يتكون من مغناطيسات دائمة وملفات، وعندما يتفاعل التيار المار عبر الملف مع المجالات المغناطيسية الدائمة، تتولد قوة الحركة.