محرك خطي

المحرك الخطي هو محرك كهربائي يعمل مباشرة، ويُنتج قوة خطية في خط مستقيم، ويُحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية كحركة خطية دون الحاجة إلى آلية نقل إضافية. يُمكن تشبيهه بفصل محرك دوار من الاتجاه الشعاعي ووضعه بشكل مسطح.

وفقًا لتصميم الطريقة المغناطيسية، تنقسم المحركات الخطية إلى نوعين رئيسيين: ذات قلب حديدي وأخرى خالية من الحديد. تُسمى المحركات الخطية ذات القلب الحديدي أحيانًا بالمحركات الخطية المسطحة. وتُسمى أيضًا المحركات الخطية الخالية من الحديد ذات القلب الهوائي أو المحركات الخطية ذات القناة U. تُوفر شركة HGT الجزء الثانوي للمحرك الخطي، وهو مجموعة المغناطيس. مجموعة مغناطيس المحرك الخطي هي مسار مغناطيسي مثبت عليه مغناطيسات دائمة على صفيحة (صفائح) نير. ويمكن اعتبارها دوارًا غير ملفوف لمحرك دوار تيار مستمر بدون فرش.

بفضل التجاذب المغناطيسي بين الصفائح الحديدية والمغناطيسات الدائمة، توفر المحركات الخطية ذات القلب الحديدي قوة دفع عالية. وبفضل هيكلها المفتوح، يسهل تبديد الحرارة. وبفضل صف واحد من المغناطيسات وهيكلها البسيط، تكون عادةً أقل تكلفة. تُعد المحركات الخطية ذات القلب الحديدي مناسبة للضغط والقولبة، وآلات حفر لوحات الدوائر المطبوعة، والطباعة، وتطبيقات استقرار السرعة.

بفضل الملفات الأولية المُغلَّفة بالإيبوكسي بدلاً من مكدس التصفيح الفولاذي، تتميز المحركات الخطية الخالية من الحديد بسلاسة حركة عالية وعدم وجود تروس. كما أنها أخف وزنًا وأوقات ضبط أقل. تُعد المحركات الخطية الخالية من الحديد مناسبة للتجميع والنقل عالي السرعة، والمسح، والمحامل غير الميكانيكية، وأشباه الموصلات، وتطبيقات الفراغ.

بالنسبة للأجزاء المتحركة المختلفة (الملف المتحرك ومسار المغناطيس المتحرك)، يوجد نوعان من الأنظمة. عادةً، يكون مسار المغناطيس هو الجزء الثابت، بينما تكون الملفات التي تحتوي على القوة هي الجزء المتحرك، مما يزيد من التسارع من الكتلة المنخفضة. إلا أن محركات المغناطيس المتحرك قادرة على تحقيق دقة أعلى. يمكن تصنيع شكل المحركات الخطية على النحو التالي: مسار مثبت على السطح مزود بقوة متحركة (المحركات الخطية المسطحة)، أو مساران مغناطيسيان متوازيان متقابلان، والقوة في منتصفهما (المحركات الخطية ذات القناة U)، أو قوة تتحرك على قضيب أسطواني يحتوي على المغناطيسات (المحركات الخطية الأنبوبية). يعتمد التكوين المحدد على ظروف التشغيل والتطبيق المحدد. هناك أنواع قليلة متبوعة.

محركات خطية ذات قلب حديديتتكون من ملفات كهرومغناطيسية ثلاثية الطور تُلف حول النواة الحديدية (أسنان) لصفائح القوة، ويمكن للنواة الحديدية أن تزيد من قوة الدفع. مع ذلك، ستكون هناك أيضًا قوة تروس وقوة تجاذب بين القوة والمسار، مما يؤثر على قوة الدفع وعمر المحمل.
المحركات الخطية الخالية من الحديديُشار إليها أحيانًا بمحركات خطية على شكل حرف U، وتُركّب لفاتها في طبقة إيبوكسي بدلاً من طبقة حديدية. عادةً ما تكون لفات الملف ثلاثية الطور، مع تبديل بدون فرش. يُطيل عدم وجود ترس وقوة جذب عمر المحمل، لكن قوة الإخراج تصبح أقل.

محركات خطية بدون فتحاتيجمع هذا التصميم بين عناصر تصميم محركات القلب الحديدي والمحركات الخالية من الحديد. ملفات ثلاثية الطور ذات حديد خلفي مثبتة بالإيبوكسي على مسار واحد. تتميز هذه الملفات بتكلفة أقل وتبديد حرارة أفضل من تصميم القناة U بدون حديد، وقوة جذب أقل وتروس أقل من تصميم القلب الحديدي.

تتكون المحركات المسطحة الخالية من الشقوق والحديد من ملفات مثبتة على قاعدة من الألومنيوم. بينما تتكون المحركات المسطحة الخالية من الشقوق والحديد من ملفات مثبتة على صفائح حديدية، تُستخدم لتوجيه المجال المغناطيسي وزيادة القوة، ثم تُثبت على قاعدة من الألومنيوم. توجد قوة جذب وقوة تروس في التصميم المحتوي على صفائح حديدية، إلا أن هذا التصميم يُنتج قوة أكبر من التصميم الخالي من الحديد.

المحركات الخطية الأنبوبيةالمحركات الخطية نوع آخر من المحركات. عادةً ما تكون لفائف الملف ثلاثية الطور، مع تبديل بدون فرش باستخدام أجهزة تأثير هول، ويمكن تصنيع هذه المحركات باستخدام أجزاء ثابتة من الحديد أو بدونه. أما المحرك الخطي الأنبوبي، فتحيط ملفاته بأعمدة مغناطيسية أسطوانية الشكل. عند ضبط التيار في المحرك عبر الطور الثلاثي، تتولد مجالات مغناطيسية.

محرك الملف الصوتي، المعروف أيضًا باسم محرك التيار المستمر الخطي غير المُبدّل، 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.