Wenn jemand „Motor“ sagt, denken die meisten Menschen normalerweise an etwas, das sich dreht. Motoren können jedoch unterschiedliche Formen annehmen, beispielsweise Linearmotoren.

Der Linearmotor wurde Ende der 1940er Jahre von Dr. Eric Laithwaite von der Universität Manchester erfunden. Sie begannen als Geräte mit geringer Beschleunigung, aber heutzutage ist die Technologie in der Lage, extrem hohe Geschwindigkeiten in der Automatisierung zu erreichen. Die Technologie wurde auch zur Grundlage für den Magnetschwebebahntransport.

Konstruktion

Im Gegensatz zu Rotationsmotoren verfügen Linearmotoren nicht über einen Rotor, der sich in einem Stator dreht, sondern über einen Schlitten, der sich entlang einer Schiene hin und her bewegt.

Der Aufbau eines Linearmotors ist der gleiche wie bei einem rotierenden Drehstrommotor, jedoch erweitert und abgeflacht. Die Konfiguration eines Servoantriebs für einen Linearmotor ist identisch mit der Konfiguration eines Antriebs für einen Rotationsmotor.

Ein Linearmotor besteht aus Permanentmagneten mit wechselnder Polarität und einem beweglichen Schlitten mit drei Spulenphasen. Die Richtung des Stroms durch diese Spulen magnetisiert die Phasen Nord oder Süd, wodurch der Strom entlang der Motorschiene gezogen bzw. geschoben wird.

Anwendungen im Vergleich zu Linearaktoren

Linearmotoren sind nicht die einzige Möglichkeit, eine lineare Bewegungssteuerung zu erreichen. In vielen Fällen kann die gleiche Bewegung mit einem Drehmotor und einer Kugelumlaufspindel oder einem Linearantrieb erreicht werden. Kugelumlaufspindeln und Linearantriebe sind in der Regel viel günstiger als Linearmotoren, daher fragen sich manche vielleicht:

Warum einen Linearmotor anstelle einer Kugelumlaufspindel oder eines Linearantriebs verwenden?

Kurze Antwort: Linearmotoren sind für schnelle Bewegungen, Beschleunigung und sehr hohe Genauigkeit ausgelegt. Kugelumlaufspindeln und Linearantriebe sorgen für hohe Kraft und geringere Kosten.

Lange Antwort: Wie wir gesehen haben, ist ein Linearmotor genauso aufgebaut wie ein bürstenloser Rotationsmotor, jedoch abgeflacht. Beim Einsatz in einer Anwendung wird die Last am Schlitten befestigt, der sich entlang der Permanentmagnete bewegt. Da es kein Getriebe gibt, handelt es sich um ein Direktantriebssystem, das ihm eine unglaubliche Reaktionsfähigkeit und Geschwindigkeit ohne Spiel verleiht. Der Nachteil besteht darin, dass die Kraft durch die Stärke der Magnetkräfte und die Leistung, die von den Motorspulen übertragen werden kann, begrenzt ist.

Kugelumlaufspindeln und Linearantriebe hingegen verwenden Drehmotoren, die mit einem mechanischen Getriebesystem verbunden sind, das Drehbewegungen in lineare Bewegungen umwandelt. Da es sich um ein Getriebe handelt, ist die verfügbare Kraft viel höher als die von einem Linearmotor verfügbare Kraft. Je kürzer die Steigung der Kugelumlaufspindel ist, desto mehr Kraft kann erzeugt werden, allerdings geht dies zu Lasten der Geschwindigkeit. Bei vielen dieser Systemtypen ist außerdem mit einem Spiel zu rechnen, das die Genauigkeit verringert.

Linearmotoren werden in Direktantriebsanwendungen eingesetzt, bei denen die Geschwindigkeits- und Genauigkeitsanforderungen höher sind, als sie ein Rotationsmotor und ein mechanischer Aktuator bieten können, wie z. B. industrielle 3D-Drucker, eine Geschwindigkeit und Beschleunigung, die mit einem Kugelumlaufspindel- oder Linearaktuator wahrscheinlich nicht möglich ist.