Kun joku sanoo ”moottori”, useimmille ihmisille mieleen tulee yleensä jokin pyörivä esine. Moottorit voivat kuitenkin olla eri muotoisia, kuten lineaarimoottoreita.

Lineaarimoottorin keksi 1940-luvun lopulla Manchesterin yliopiston tohtori Eric Laithwaite. Aluksi ne toimivat pienikiihtyvyyksisinä laitteina, mutta nykyään teknologia on automatisoinut erittäin suuria nopeuksia. Teknologiasta tuli myös maglev-kuljetuksen perusta.

Rakentaminen

Toisin kuin pyörivissä moottoreissa, lineaarimoottoreissa ei ole staattorin sisällä pyörivää roottoria, vaan niissä on vaunu, joka liikkuu edestakaisin kiskoa pitkin.

Lineaarimoottorin rakenne on sama kuin pyörivän kolmivaihemoottorin, mutta avattu ja litistetty. Lineaarimoottorin servomoottorin konfigurointi on identtinen pyörivän moottorin käyttömoottorin konfiguroinnin kanssa.

Lineaarimoottori koostuu napaisuudeltaan vuorottelevista kestomagneeteista ja liikkuvasta vaunusta, jossa on kolme vaihekäämiä. Näiden käämien läpi kulkevan virran suunta magnetoi vaiheet pohjoiseen tai etelään, mikä vetää tai työntää niitä moottorin rataa pitkin.

Sovellukset verrattuna lineaaritoimilaitteisiin

Lineaarimoottorit eivät ole ainoa tapa saavuttaa lineaarinen liikkeenohjaus. Monissa tapauksissa sama liike voidaan saavuttaa käyttämällä pyörivää moottoria ja kuularuuvia tai lineaaritoimilaitetta. Kuularuuvit ja lineaaritoimilaitteet ovat tyypillisesti paljon halvempia kuin lineaarimoottorit, joten jotkut saattavat kysyä:

Miksi käyttää lineaarimoottoria kuularuuvin tai lineaaritoimilaitteen sijaan?

Lyhyt vastaus: Lineaarimoottorit on tarkoitettu nopeaan liikkeeseen, kiihtyvyyteen ja erittäin suureen tarkkuuteen. Kuularuuvit ja lineaaritoimilaitteet puolestaan ​​on tarkoitettu suureen voimaan ja alhaisempaan hintaan.

Pitkä vastaus: Kuten olemme nähneet, lineaarimoottori on rakenteeltaan samanlainen kuin harjaton pyörivä moottori, mutta litistetty. Sovelluksessa kuorma kiinnitetään vaunuun, joka liikkuu kestomagneetteja pitkin. Koska vaihteistoa ei ole, kyseessä on suoravetojärjestelmä, joka antaa sille uskomattoman herkkyyden ja nopeuden ilman välystä. Haittapuolena on, että voimaa rajoittavat magneettisten voimien voimakkuus ja moottorin kelojen kuljettama teho.

Toisaalta kuularuuvit ja lineaaritoimilaitteet käyttävät pyöriviä moottoreita, jotka on kytketty mekaaniseen vaihdejärjestelmään, joka muuntaa pyörimisliikkeen lineaariliikkeeksi. Koska kyseessä on vaihdejärjestelmä, käytettävissä oleva voima on paljon suurempi kuin lineaarimoottorin käytettävissä oleva voima. Mitä lyhyempi kuularuuvin jousi on, sitä enemmän voimaa voidaan tuottaa, mutta nopeus heikkenee. Monissa tällaisissa järjestelmissä on myös välystä, joka heikentää tarkkuutta.

Lineaarimoottoreita käytetään suoraveto-sovelluksissa, joissa nopeus- ja tarkkuusvaatimukset ovat suurempia kuin pyörivällä moottorilla ja mekaanisella toimilaitteella voidaan saavuttaa, kuten teollisissa 3D-tulostimissa, joissa nopeus ja kiihtyvyys eivät todennäköisesti ole mahdollisia kuularuuvilla tai lineaaritoimilaitteella.