عندما يُقال "محرك"، فإن الصورة التي تتبادر إلى أذهان معظم الناس عادةً هي شيء يدور. ومع ذلك، يمكن أن تتخذ المحركات أشكالًا مختلفة، مثل المحركات الخطية.

اخترع الدكتور إريك ليثويت من جامعة مانشستر المحرك الخطي في أواخر أربعينيات القرن الماضي. بدأ هذا المحرك كأجهزة ذات تسارع منخفض، ولكن في العصر الحديث، أصبحت هذه التقنية قادرة على تحقيق سرعات عالية جدًا في الأتمتة. كما أصبحت هذه التقنية أساسًا للنقل المغناطيسي.

بناء

على عكس المحركات الدوارة، لا تتميز المحركات الخطية بدوار يدور داخل الجزء الثابت، ولكن بدلاً من ذلك تحتوي على عربة تتحرك ذهابًا وإيابًا على طول المسار.

يشبه تركيب المحرك الخطي تركيب المحرك الدوار ثلاثي الطور، ولكنه مفتوح ومسطح. وتهيئة محرك سيرفو لمحرك خطي مماثلة لتهيئة محرك دوار.

يتكون المحرك الخطي من مغناطيسات دائمة متناوبة القطبية، وعربة متحركة بثلاثة أطوار من الملفات. يُمغنط اتجاه التيار المار عبر هذه الملفات الأطوار (شمالًا أو جنوبًا)، مما يجذبها أو يدفعها على طول مسار المحرك على التوالي.

التطبيقات مقارنة بالمحركات الخطية

ليست المحركات الخطية هي الطريقة الوحيدة للتحكم في الحركة الخطية. في كثير من الحالات، يمكن تحقيق نفس الحركة باستخدام محرك دوار وكرة لولبية أو مشغل خطي. عادةً ما تكون الكرات اللولبية والمشغلات الخطية أقل تكلفة بكثير من المحركات الخطية، لذا قد يتساءل البعض:

لماذا نستخدم محرك خطي بدلاً من لولب الكرة أو المحرك الخطي؟

إجابة مختصرة: المحركات الخطية مصممة للحركة السريعة والتسارع والدقة العالية. أما اللوالب الكروية والمحركات الخطية، فتتميز بقوة عالية وتكلفة أقل.

إجابة مطولة: كما رأينا، يُصنع المحرك الخطي بنفس طريقة المحرك الدوار عديم الفرش، ولكنه مُسطّح. عند استخدامه في التطبيقات، يُربط الحمل بالعربة التي تتحرك على طول المغناطيسات الدائمة. ونظرًا لعدم وجود تروس، يُعد هذا النظام نظام دفع مباشر، مما يمنحه استجابة وسرعة مذهلتين دون أي رد فعل عكسي. عيبه هو أن القوة محدودة بقوة القوى المغناطيسية وكمية الطاقة التي تحملها ملفات المحرك.

من ناحية أخرى، تستخدم اللوالب الكروية والمحركات الخطية محركات دوارة متصلة بنظام تروس ميكانيكي يحول الحركة الدورانية إلى حركة خطية. ونظرًا لوجود تروس، فإن مقدار القوة المتاحة أعلى بكثير من القوة المتاحة من المحرك الخطي. كلما كان سلك اللولب الكروي أقصر، زادت القوة المُولّدة، ولكن مع انخفاض السرعة. كما أن العديد من هذه الأنظمة تواجه ردة فعل عكسية، مما يقلل من الدقة.

تُستخدم المحركات الخطية في تطبيقات الدفع المباشر حيث تكون متطلبات السرعة والدقة أكبر مما يمكن أن يوفره المحرك الدوار والمحرك الميكانيكي، مثل الطابعة ثلاثية الأبعاد الصناعية، وهي سرعة وتسارع ربما لا يمكن توفيرهما باستخدام لولب كروي أو محرك خطي.