Kun joku sanoo "moottori", useimmille ihmisille mieleen tuleva kuva on yleensä jotain, joka pyörii. Moottorit voivat kuitenkin olla eri muotoisia, kuten lineaarimoottoreita.

Lineaarimoottorin keksi 1940-luvun lopulla tohtori Eric Laithwaite Manchesterin yliopistosta. Ne aloittivat toimintansa hitaiden kiihtyvyyksien laitteina, mutta nykyaikana tekniikasta on tullut automaatiossa erittäin suuria nopeuksia. Tekniikasta tuli myös perusta mag-lev-kuljetukselle.

Rakentaminen

Toisin kuin pyörivät moottorit, lineaarimoottoreissa ei ole roottoria, joka pyörii staattorissa, vaan niissä on vaunu, joka liikkuu edestakaisin radalla.

Lineaarimoottorin rakenne on sama kuin pyörivän kolmivaihemoottorin, mutta se on avattu ja litistetty. Servokäytön konfigurointi lineaarimoottorille on sama kuin taajuusmuuttajan konfigurointi pyörivälle moottorille.

Lineaarimoottori koostuu kestomagneeteista, joiden napaisuus vaihtelee, ja liikkuvasta vaunusta, jossa on kolme vaihetta keloja. Näiden kelojen läpi kulkeva virran suunta magnetoi vaiheet pohjoiseen tai etelään, mikä vetää tai työntää sitä moottorirataa pitkin vastaavasti.

Sovellukset verrattuna lineaarisiin toimilaitteisiin

Lineaarimoottorit eivät ole ainoa tapa saavuttaa lineaarinen liikkeenohjaus. Monissa tapauksissa sama liike voidaan saada aikaan käyttämällä pyörivää moottoria ja kuularuuvia tai lineaaritoimilaitetta. Kuularuuvit ja lineaariset toimilaitteet ovat tyypillisesti paljon halvempia kuin lineaarimoottorit, joten jotkut saattavat kysyä:

Miksi käyttää lineaarimoottoria kuularuuvin tai lineaaritoimilaitteen sijaan?

Lyhyt vastaus: Lineaarimoottorit ovat nopeaa liikettä, kiihtyvyyttä ja erittäin suurta tarkkuutta. Palloruuvit ja lineaariset toimilaitteet takaavat suuren voiman ja edulliset kustannukset.

Pitkä vastaus: Kuten olemme nähneet, lineaarimoottori on rakennettu samalla tavalla kuin harjaton pyörivä moottori, mutta litistetty. Sovelluksessa käytettäessä kuorma kiinnitetään vaunuun, joka liikkuu kestomagneetteja pitkin. Koska vaihteistoa ei ole, tämä on suoravetojärjestelmä, joka antaa sille uskomattoman reagoivuuden ja nopeuden ilman takaiskua. Haittapuolena on, että voimaa rajoittaa magneettisten voimien voimakkuus ja moottorin kelojen kantaman tehon määrä.

Toisaalta kuularuuvit ja lineaariset toimilaitteet käyttävät pyöriviä moottoreita, jotka on kytketty mekaaniseen vaihteistojärjestelmään, joka muuttaa pyörivän liikkeen lineaariseksi liikkeeksi. Koska kyseessä on vaihteisto, käytettävissä oleva voima on paljon suurempi kuin lineaarimoottorin käytettävissä oleva voima. Mitä lyhyempi kuularuuvin johto on, sitä enemmän voimaa voidaan kehittää, mutta nopeus uhrataan. Monissa tämäntyyppisissä järjestelmissä on myös vastareaktiota, mikä heikentää tarkkuutta.

Lineaarimoottoreita käytetään suorakäyttösovelluksissa, joissa nopeus- ja tarkkuusvaatimukset ovat enemmän kuin pyörivä moottori ja mekaaninen toimilaite voi tarjota, kuten teollinen 3D-tulostin, nopeus ja kiihtyvyys eivät todennäköisesti ole mahdollisia kuularuuvilla tai lineaaritoimilaitteella.