عندما يُذكر مصطلح "محرك"، فإن الصورة التي تتبادر إلى ذهن معظم الناس عادةً هي شيء يدور. ومع ذلك، يمكن أن تتخذ المحركات أشكالاً مختلفة، مثل المحركات الخطية.

اخترع الدكتور إريك لايثويت من جامعة مانشستر المحرك الخطي في أواخر أربعينيات القرن العشرين. بدأ استخدامه كأجهزة ذات تسارع منخفض، لكنه تطور في العصر الحديث ليصبح قادراً على تحقيق سرعات فائقة في مجال الأتمتة. كما شكل هذا المحرك أساساً لتقنية النقل بالرفع المغناطيسي.

بناء

بخلاف المحركات الدوارة، لا تحتوي المحركات الخطية على دوار يدور داخل الجزء الثابت، ولكن بدلاً من ذلك تحتوي على عربة تتحرك ذهابًا وإيابًا على طول مسار.

يُشابه تصميم المحرك الخطي تصميم المحرك الدوار ثلاثي الأطوار، إلا أنه يكون مفتوحًا ومسطحًا. ويُعدّ تكوين محرك سيرفو للمحرك الخطي مطابقًا لتكوين محرك سيرفو للمحرك الدوار.

يتكون المحرك الخطي من مغناطيسات دائمة تتناوب في القطبية وعربة متحركة بثلاثة أطوار من الملفات. يؤدي اتجاه التيار المار في هذه الملفات إلى مغنطة الأطوار الشمالية أو الجنوبية، مما يسحبها أو يدفعها على طول مسار المحرك على التوالي.

تطبيقات مقارنة بالمحركات الخطية

لا تُعدّ المحركات الخطية الوسيلة الوحيدة للتحكم في الحركة الخطية. ففي كثير من الحالات، يمكن تحقيق الحركة نفسها باستخدام محرك دوار ومسمار كروي أو مشغل خطي. وعادةً ما تكون المسامير الكروية والمشغلات الخطية أقل تكلفة بكثير من المحركات الخطية، لذا قد يتساءل البعض:

لماذا نستخدم محركًا خطيًا بدلاً من برغي كروي أو مشغل خطي؟

باختصار: تُستخدم المحركات الخطية للحركة السريعة والتسارع والدقة العالية جدًا. أما براغي الكرات والمحركات الخطية فتُستخدم للقوة العالية والتكلفة المنخفضة.

الإجابة المطولة: كما رأينا، يُصنع المحرك الخطي بنفس طريقة المحرك الدوار عديم الفرش، ولكنه مُسطّح. عند استخدامه في أي تطبيق، يُثبّت الحمل على العربة التي تتحرك على طول المغناطيسات الدائمة. ولعدم وجود تروس، يُعد هذا نظام دفع مباشر، مما يمنحه استجابة وسرعة فائقتين دون أي رد فعل عكسي. أما عيبه، فهو أن القوة محدودة بقوة المغناطيسات وكمية الطاقة التي يمكن أن تحملها ملفات المحرك.

من جهة أخرى، تستخدم براغي الكرات والمحركات الخطية محركات دوارة متصلة بنظام تروس ميكانيكي يحول الحركة الدورانية إلى حركة خطية. ونظرًا لوجود التروس، فإن مقدار القوة المتاحة يكون أعلى بكثير من القوة التي يوفرها المحرك الخطي. كلما قصرت خطوة لولب الكرات، زادت القوة المتولدة، ولكن على حساب السرعة. كما أن هناك رد فعل عكسي يجب مراعاته في العديد من هذه الأنظمة، مما يقلل من الدقة.

تُستخدم المحركات الخطية في تطبيقات الدفع المباشر حيث تكون متطلبات السرعة والدقة أكثر مما يمكن أن يوفره المحرك الدوار والمشغل الميكانيكي، مثل طابعة ثلاثية الأبعاد صناعية، وهي سرعة وتسارع ربما لا يمكن تحقيقهما باستخدام برغي كروي أو مشغل خطي.