Quand on parle de « moteur », l'image qui vient à l'esprit de la plupart des gens est celle d'un engin qui tourne. Cependant, les moteurs peuvent prendre différentes formes, comme les moteurs linéaires.

Le moteur linéaire a été inventé à la fin des années 1940 par le Dr Eric Laithwaite de l'université de Manchester. Initialement conçus pour une faible accélération, ces moteurs permettent aujourd'hui d'atteindre des vitesses extrêmement élevées dans le domaine de l'automatisation. Cette technologie est également à la base du transport par sustentation magnétique.

Construction

Contrairement aux moteurs rotatifs, les moteurs linéaires ne comportent pas de rotor tournant à l'intérieur d'un stator, mais plutôt un chariot qui se déplace d'avant en arrière le long d'un rail.

La construction d'un moteur linéaire est identique à celle d'un moteur rotatif triphasé, mais avec une structure ouverte et aplatie. La configuration d'un servovariateur pour un moteur linéaire est identique à celle d'un servovariateur pour un moteur rotatif.

Un moteur linéaire est composé d'aimants permanents à polarité alternée et d'un chariot mobile comportant trois phases de bobines. Le sens du courant dans ces bobines magnétise les phases nord ou sud, ce qui les tire ou les pousse respectivement le long du rail du moteur.

Applications comparées aux actionneurs linéaires

Les moteurs linéaires ne sont pas la seule solution pour obtenir un mouvement linéaire. Dans de nombreux cas, le même mouvement peut être réalisé à l'aide d'un moteur rotatif et d'une vis à billes ou d'un actionneur linéaire. Les vis à billes et les actionneurs linéaires sont généralement beaucoup moins chers que les moteurs linéaires, ce qui peut amener certains à se demander :

Pourquoi utiliser un moteur linéaire plutôt qu'une vis à billes ou un actionneur linéaire ?

En résumé : les moteurs linéaires sont conçus pour les mouvements rapides, l’accélération et une très grande précision. Les vis à billes et les actionneurs linéaires sont quant à eux destinés à fournir une force élevée à moindre coût.

Réponse détaillée : Comme nous l’avons vu, un moteur linéaire est construit de la même manière qu’un moteur rotatif sans balais, mais de forme aplatie. Lors de son utilisation, la charge est fixée au chariot qui se déplace le long des aimants permanents. L’absence d’engrenage confère à ce système un entraînement direct, lui assurant une réactivité et une vitesse exceptionnelles, sans jeu. Son principal inconvénient réside dans la limitation de la force, due à l’intensité des forces magnétiques et à la puissance admissible par les bobines du moteur.

En revanche, les vis à billes et les actionneurs linéaires utilisent des moteurs rotatifs reliés à un système d'engrenages mécaniques qui transforme le mouvement rotatif en mouvement linéaire. Grâce à cet engrenage, la force disponible est bien supérieure à celle d'un moteur linéaire. Plus le pas de vis est court, plus la force générée est importante, mais au détriment de la vitesse. De plus, le jeu mécanique inhérent à nombre de ces systèmes réduit la précision.

Les moteurs linéaires sont utilisés dans les applications à entraînement direct où les exigences en matière de vitesse et de précision sont supérieures à ce qu'un moteur rotatif et un actionneur mécanique peuvent fournir, comme dans le cas des imprimantes 3D industrielles, où la vitesse et l'accélération ne sont probablement pas possibles avec une vis à billes ou un actionneur linéaire.