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

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

Costruzione

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

La struttura di un motore lineare è la stessa di un motore trifase rotativo, ma più aperta e appiattita. La configurazione di un servoazionamento per un motore lineare è identica a quella di un azionamento per un motore rotativo.

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

Applicazioni rispetto agli 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 sfere o un attuatore lineare. Le viti a sfere e gli attuatori lineari sono in genere molto meno costosi dei motori lineari, quindi alcuni potrebbero chiedersi:

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

Risposta breve: i motori lineari sono adatti a movimenti rapidi, accelerazioni e un'altissima precisione. Le viti a sfere e gli attuatori lineari offrono forza elevata e costi inferiori.

Risposta lunga: come abbiamo visto, un motore lineare è costruito come un motore rotativo brushless, ma con una struttura più appiattita. Quando viene utilizzato in un'applicazione, il carico è collegato al carrello che si muove lungo i magneti permanenti. Poiché non c'è alcun ingranaggio, si tratta di un sistema a trasmissione diretta che gli conferisce un'incredibile reattività e velocità senza gioco. Lo svantaggio è che la forza è limitata dall'intensità delle forze magnetiche e dalla quantità di potenza che può essere trasportata dalle bobine del motore.

D'altro canto, le viti a sfere e gli attuatori lineari utilizzano motori rotativi collegati a un sistema di ingranaggi meccanici che traduce il moto rotatorio in moto lineare. Poiché è presente un sistema di ingranaggi, la forza disponibile è molto maggiore rispetto a quella generata da un motore lineare. Più breve è il passo della vite a sfere, maggiore è la forza generata, ma a scapito della velocità. In molti di questi tipi di sistemi, inoltre, si verifica un gioco che riduce la precisione.

I motori lineari vengono utilizzati in applicazioni a trasmissione diretta in cui i requisiti di velocità e precisione sono maggiori di quelli che un motore rotativo e un attuatore meccanico possono fornire, come nelle stampanti 3D industriali, una velocità e un'accelerazione probabilmente non possibili con una vite a sfere o un attuatore lineare.