Lorsqu'on parle de « moteur », l'image qui vient généralement à l'esprit est celle d'un objet qui tourne. Cependant, les moteurs peuvent prendre différentes formes, comme les moteurs linéaires.

Le moteur linéaire a été inventé à la fin des années 1940 par le Dr Eric Laithwaite de l'Université de Manchester. Initialement conçu comme un dispositif à faible accélération, il est aujourd'hui capable d'atteindre des vitesses extrêmement élevées en automatisation. Cette technologie est également devenue la base du transport à sustentation magnétique.

Construction

Contrairement aux moteurs rotatifs, les moteurs linéaires ne comportent pas de rotor tournant dans un stator, mais disposent plutôt d'un chariot qui se déplace d'avant en arrière le long d'une piste.

La construction d'un moteur linéaire est identique à celle d'un moteur triphasé rotatif, mais aplati et ouvert. La configuration d'un servovariateur pour un moteur linéaire est identique à celle d'un variateur pour un moteur rotatif.

Un moteur linéaire est constitué d'aimants permanents à polarité alternée et d'un chariot mobile avec trois phases de bobines. Le sens du courant traversant ces bobines magnétise les phases vers le nord ou le sud, ce qui les tire ou les pousse le long de la piste du moteur.

Applications comparées aux actionneurs linéaires

Les moteurs linéaires ne sont pas le seul moyen de contrôler un mouvement linéaire. Dans de nombreux cas, le même mouvement peut être obtenu en utilisant un moteur rotatif et une vis à billes ou un actionneur linéaire. Les vis à billes et les actionneurs linéaires sont généralement beaucoup moins chers que les moteurs linéaires, ce qui peut poser certaines questions :

Pourquoi utiliser un moteur linéaire plutôt qu'une vis à billes ou un actionneur linéaire ?

Réponse courte : les moteurs linéaires sont conçus pour des mouvements rapides, une accélération et une très grande précision. Les vis à billes et les actionneurs linéaires sont conçus pour une force élevée et un coût réduit.

Réponse longue : Comme nous l'avons vu, un moteur linéaire est construit de la même manière qu'un moteur rotatif sans balais, mais en version aplatie. Utilisé dans une application, la charge est fixée au chariot qui se déplace le long des aimants permanents. L'absence d'engrenages confère à ce système un entraînement direct une réactivité et une vitesse exceptionnelles, sans jeu. L'inconvénient est que la force est limitée par l'intensité des forces magnétiques et la puissance que peuvent supporter les bobines du moteur.

En revanche, les vis à billes et les actionneurs linéaires utilisent des moteurs rotatifs reliés à un système d'engrenage mécanique qui convertit le mouvement rotatif en mouvement linéaire. Grâce à l'engrenage, la force disponible est bien supérieure à celle d'un moteur linéaire. Plus le pas de la vis à billes est court, plus la force générée est importante, mais la vitesse est réduite. De plus, dans bon nombre de ces systèmes, le jeu est à prendre en compte, ce qui réduit la précision.

Les moteurs linéaires sont utilisés dans les applications à entraînement direct où les exigences de vitesse et de précision sont supérieures à ce qu'un moteur rotatif et un actionneur mécanique peuvent fournir, comme une imprimante 3D industrielle, une vitesse et une accélération probablement impossibles avec une vis à billes ou un actionneur linéaire.