Когда кто-то говорит «мотор», большинству людей на ум обычно приходит изображение вращающегося предмета. Однако двигатели могут принимать разные формы, например, линейные двигатели.

Линейный двигатель был изобретен в конце 1940-х годов доктором Эриком Лейтуэйтом из Манчестерского университета. Они начинались как устройства с низким ускорением, но в наши дни технология стала способна обеспечивать чрезвычайно высокие скорости в автоматизации. Эта технология также стала основой для транспорта на магнитной подвеске.

Строительство

В отличие от роторных двигателей, линейные двигатели не имеют ротора, вращающегося внутри статора, а вместо этого имеют каретку, которая перемещается вперед и назад по направляющей.

Конструкция линейного двигателя такая же, как и у роторного трехфазного двигателя, но открытая и сплющенная. Настройка сервопривода для линейного двигателя идентична настройке привода для роторного двигателя.

Линейный двигатель состоит из постоянных магнитов чередующейся полярности и подвижной каретки с тремя фазами катушек. Направление тока через эти катушки намагничивает фазы на север или юг, что соответственно тянет или толкает его вдоль дорожки двигателя.

Применение по сравнению с линейными приводами

Линейные двигатели — не единственный способ добиться управления линейным движением. Во многих случаях того же движения можно достичь с помощью роторного двигателя и шарико-винтовой передачи или линейного привода. ШВП и линейные приводы обычно намного дешевле, чем линейные двигатели, поэтому некоторые могут спросить:

Зачем использовать линейный двигатель вместо шарикового винта или линейного привода?

Краткий ответ: линейные двигатели предназначены для быстрого движения, ускорения и очень высокой точности. Шарико-винтовые пары и линейные приводы обеспечивают большую силу и меньшую стоимость.

Длинный ответ: Как мы видели, линейный двигатель устроен так же, как бесщеточный роторный двигатель, но имеет уплощенную форму. При использовании в приложении нагрузка прикрепляется к каретке, которая движется вдоль постоянных магнитов. Поскольку здесь нет передачи, это система с прямым приводом, обеспечивающая невероятную отзывчивость и скорость без люфта. Недостаток заключается в том, что сила ограничена силой магнитных сил и количеством энергии, которую могут передавать катушки двигателя.

С другой стороны, в шарико-винтовых передачах и линейных приводах используются вращающиеся двигатели, подключенные к механической системе зубчатых передач, которая преобразует вращательное движение в линейное. Поскольку задействована зубчатая передача, доступная сила намного превышает силу линейного двигателя. Чем короче ход ШВП, тем больше силы может быть создано, но при этом приходится жертвовать скоростью. Во многих системах такого типа также придется бороться с люфтами, которые снижают точность.

Линейные двигатели используются в приложениях с прямым приводом, где требования к скорости и точности больше, чем могут обеспечить роторный двигатель и механический привод, например, в промышленном 3D-принтере, скорость и ускорение, вероятно, невозможные с помощью шарикового винта или линейного привода.