Quando si parla di "motore", l'immagine che viene in mente alla maggior parte delle persone è solitamente quella di qualcosa che gira. Tuttavia, i motori possono assumere forme diverse, come ad esempio i motori lineari.

Il motore lineare fu inventato alla fine degli anni '40 dal dottor Eric Laithwaite dell'Università di Manchester. Inizialmente si trattava di dispositivi a bassa accelerazione, ma oggigiorno la tecnologia è in grado di raggiungere velocità estremamente elevate nell'ambito dell'automazione. Questa tecnologia è diventata anche la base per i sistemi di trasporto a levitazione magnetica.

Costruzione

A differenza dei motori rotativi, i motori lineari non presentano un rotore che ruota all'interno di uno statore, bensì un carrello che si muove avanti e indietro lungo una guida.

La struttura di un motore lineare è identica a quella di un motore rotativo trifase, ma con una forma più aperta e appiattita. La configurazione di un servoazionamento per un motore lineare è altrettanto semplice quanto quella per un motore rotativo.

Un motore lineare è costituito da magneti permanenti a polarità alternata e da un carrello mobile con tre fasi di bobine. La direzione della corrente che attraversa queste bobine magnetizza le fasi in direzione nord o sud, che a loro volta le spingono o le tirano lungo il binario del motore.

Applicazioni a confronto con gli attuatori lineari

I motori lineari non sono l'unico modo per ottenere il controllo del movimento lineare. In molti casi, lo stesso movimento può essere ottenuto utilizzando un motore rotativo e una vite a ricircolo di sfere o un attuatore lineare. Le viti a ricircolo di sfere e gli attuatori lineari sono in genere molto meno costosi dei motori lineari, quindi qualcuno potrebbe chiedersi:

Perché utilizzare un motore lineare invece di una vite a ricircolo di sfere o di un attuatore lineare?

In breve: i motori lineari sono adatti per movimenti rapidi, accelerazioni e altissima precisione. Le viti a ricircolo di sfere e gli attuatori lineari sono invece indicati per forze elevate e costi inferiori.

Risposta dettagliata: Come abbiamo visto, un motore lineare è costruito allo stesso modo di un motore rotativo brushless, ma con una forma più piatta. Quando viene utilizzato in un'applicazione, il carico è fissato al carrello che si muove lungo i magneti permanenti. Non essendoci ingranaggi, si tratta di un sistema a trasmissione diretta che offre una reattività e una velocità incredibili, senza gioco. Lo svantaggio è che la forza è limitata dall'intensità delle forze magnetiche e dalla potenza massima erogabile dagli avvolgimenti del motore.

D'altro canto, le viti a ricircolo di sfere e gli attuatori lineari utilizzano motori rotativi collegati a un sistema di ingranaggi meccanici che trasforma il movimento rotatorio in movimento lineare. Poiché è presente un sistema di ingranaggi, la forza disponibile è molto maggiore rispetto a quella di un motore lineare. Più corto è il passo della vite a ricircolo di sfere, maggiore è la forza che si può generare, ma ciò comporta una riduzione della velocità. Inoltre, in molti di questi tipi di sistemi si verifica un gioco meccanico che riduce la precisione.

I motori lineari vengono utilizzati in applicazioni ad azionamento diretto dove i requisiti di velocità e precisione superano quelli che un motore rotativo e un attuatore meccanico possono fornire, come ad esempio nelle stampanti 3D industriali, dove velocità e accelerazioni sarebbero probabilmente impossibili da raggiungere con una vite a ricircolo di sfere o un attuatore lineare.