يمكن للمحركات الخطية تحقيق معدلات تسريع عالية وأطوال السفر الطويلة مع قوى الدفع الجيدة ودقة وضعية عالية للغاية ، في حين يجب على آليات محرك أخرى ، مثل الأحزمة أو البراغي أو الرف والقران ، التضحية بأحد هذه المتطلبات على الأقل من أجل تحقيق الآخرين. هذا هو السبب في أن المحركات الخطية هي الخيار المفضل للتطبيقات الديناميكية للغاية مثل المقاييس وتصنيع أشباه الموصلات.

في الواقع ، استنادًا إلى مواصفات أدائها ، يبدو أن المحركات الخطية هي الحل الأمثل لمعالجة المتطلبات المتنافسة الموجودة غالبًا في تطبيقات الحركة الخطية. لكن هذا يطرح السؤال ، "لماذا لا يتم تبني المحركات الخطية على نطاق أوسع؟"

لفهم سبب استمرار معدل تبني المحركات الخطية خلف تقنيات محرك الأقراص الأخرى - مثل الأحزمة أو البراغي أو محركات الرف والمرن - دعونا نلقي نظرة على بعض فوائد وعيوب التصميمات المحركية الخطية.

توليد الحرارة والتبديد

عند تغيير حجم واختيار محرك - سواء كان الدوران أو الخطية - هو حرارة واحدة من الاعتبارات الأولية. في الواقع ، يعتمد عزم الدوران (أو القوة) مقابل منحنيات السرعة ، التي تصور نطاقات تشغيل مستمرة ومتقطعة لمجموعة محرك محرك معين ، على قدرة المحرك على تبديد الحرارة في ظل ظروف تشغيل محددة.

يمكن أن يكون توليد الحرارة أكثر إشكالية بالنسبة للمحركات الخطية مما هو عليه بالنسبة للمحركات الدوارة ، حيث يتم تثبيت الحمل على المهد ، الذي يحتوي على لفات المحرك. (في بعض تصميمات المحركات الخطية ، يمكن تركيب الحمل على مسار المغناطيس ، على الرغم من أن هذا قد يكون ممكنًا فقط للسكتات الدماغية القصيرة.) وفي المحركات الخطية الخالية من الحديد ، يتم تغليف اللفات في الايبوكسي ، والتي لا تتبدد الحرارة بسهولة مثل المعادن مثل الحديد أو الألومنيوم.

هذا يعني أنه يتم نقل الحرارة بسهولة إلى الحمل والمكونات المحيطة ، مما يسبب التوسع الحراري أو التدهور أو في الحالات القصوى أو التلف أو الفشل. حتى لو لم يتأثر الحمل ، فإن تراكم الحرارة يمكن أن يقلل من إخراج القوة المستمرة للمحرك. لمكافحة هذا ، تتطلب بعض التطبيقات الهواء القسري أو التبريد السائل ، مما يزيد من التكلفة والبصمة والتعقيد.

الحماية من التلوث

نظرًا لتصميمها المفتوح والمغناطيس المكشوف ، قد يصعب حمايته من التلوث. في حين يمكن حماية الأدلة الخطية الداعمة مع مختلف الأختام والكاشطات على الجرف ، فإن المغناطيس المكشوف للمحرك الخطي يمكن أن تجذب الجزيئات الحديدية من عمليات التصنيع أو ببساطة من التلوث المحمول جواً في كثير من الأحيان في بيئات التصنيع والمكونات. والتلوث السائل يمكن أن يضر الإلكترونيات الحساسة أو تتداخل مع أنظمة التغذية المرتدة.

بطبيعة الحال ، يمكن تصميم الأغطية والهياكل الخارجية للحماية من التلوث ، ولكن يمكن أن تجعل من الصعب على المحرك تبديد الحرارة ، مما يؤدي إلى تفاقم المشكلات المرتبطة بالحرارة المذكورة أعلاه.

تعويض الاهتزاز والتذبذبات

واحدة من نقاط البيع الرئيسية لحل المحرك الخطي هي أنه يلغي الحاجة إلى مكونات نقل الطاقة الميكانيكية - مثل البراغي والأحزمة وصناديق التروس والقران - بين المحرك والحمل. هذا يعني أن المحركات الخطية لا تعاني من آثار رد الفعل العكسي ، و Windup ، والامتثال ، وهو عامل رئيسي في قدرتها على تحقيق دقة عالية جدًا في المواقع وتنفيذ تحركات ديناميكية عالية ، مع معدلات تسارع وتبطيل سريع.

لكن مكونات الإرسال الميكانيكية يمكن أن تكون مفيدة في نظام الحركة من خلال توفير آلية تخميد للتذبذبات واضطرابات التخفيف ، مثل ردود الفعل من قوى الآلات أو الاهتزازات الناجمة عن حركة الحمل. وبدون هذا التأثير "المدمج" التخميد ، يمكن للتذبذبات والاهتزازات أن تمنع المحركات الخطية من تحقيق دقة تحديد المواقع المطلوبة أو وقت الاستقرار.

للتأكد من أن النظام يمكن أن يتفاعل مع ، وإجراء تصحيحات ، فإن تأثيرات هذه الاهتزازات والتذبذبات غير المغطاة ، وغالبًا ما تتطلب أنظمة المحرك الخطية سرعة تردد أعلى ، وموضع ، وحلقات تحكم (القوة) الحالية ، وعرض نطاق حلقة تيار أعلى. يحتاج نظام التغذية المرتدة - عادةً ما يكون مشفرًا خطيًا بصريًا أو مغناطيسيًا - يحتاج إلى دقة أعلى حتى يتمكن وحدة التحكم بشكل أكثر من تتبع موضع المحرك والتحميل. حتى إطار الماكينة أو الهيكل الداعم يجب أن يكون قاسياً بدرجة كافية (مع تردد طبيعي عالي) ليظل مستندًا نسبيًا للصدمات والاهتزازات وتحمل القوى الناتجة عن المحرك الخطي.

بمعنى آخر ، نظرًا لوجود عدد أقل من المكونات للمساعدة في تعويض الاهتزازات والاضطرابات ، يجب أن تكون ردود الفعل وحلقات التحكم قادرة على التواصل بشكل أسرع وأكثر دقة للنظام لتحقيق أداء ديناميكي وعالي الدقة.

التكلفة المقدمة مقابل التكلفة الإجمالية للملكية

وأخيرًا ، لا يزال أحد العوامل المحدودة الرئيسية للتبني على نطاق واسع للمحركات الخطية هو التكلفة المقدمة. على الرغم من أن المقارنات كثيرة توضح أقل إجمالي التكلفة للملكية (TCO) لحلول المحركات الخطية على حلول الحزام أو المسمار أو الرف والجنوي في بعض التطبيقات ، إلا أن التكلفة المقدمة لنظام المحرك الخطي لا تزال عائقًا أمام التبني للمهندسين والمصممين الذين يتم تكليفهم بمواصفات الأداء ضمن ميزانية محدودة. مثال على ذلك: بالنسبة للتطبيقات ذات الأطوال الطويلة للسفر-واحدة من المجالات التي تتفوق فيها حلول المحرك الخطية-يمكن أن تسعير تكلفة المغناطيسات والتشفير الخطي عالي الدقة لتلبية متطلبات السفر بحل محرك خطي عن الاعتبار.

التطبيقات غير التقليدية تدفع النمو في معدلات اعتماد المحرك الخطي

على الرغم من الصعوبات المحتملة التي يشكلها توليد الحرارة ، والحماية من التلوث ، وضوابط النطاق الترددي العالي ، والتكلفة ، فإن معدل اعتماد المحركات الخطية ينمو. بمجرد أن يُنظر إليه على أنه حلول متخصصة للتطبيقات شبه الموصلات ، وتطبيقات التصنيع الشاقة ، يتم استخدام المحركات الخطية الحديدية ، والمحركات الخطية الأنبوبية ، في تطبيقات السيارات والتعبئة والتغليف ، وطباعة تطبيقات ، حيث قد لا تكون التحركات أكثر تحديًا أو متطلبات الدقة كما هو الحال في أي مكان ، حيث توجد فوائد من مكونات عدد قليل من التكلفة.