Quando qualcuno dice “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 è stato inventato alla fine degli anni '40 dal dottor Eric Laithwaite dell'Università di Manchester. Hanno iniziato come dispositivi a bassa accelerazione, ma nei giorni moderni la tecnologia è diventata capace di velocità estremamente elevate nell'automazione. La tecnologia divenne anche la base per il trasporto a levitazione magnetica.

Costruzione

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

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

Un motore lineare è costituito da magneti permanenti alternati 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 rispettivamente la tirano o la spingono lungo il percorso 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 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 alcuni potrebbero chiedere:

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

Risposta breve: i motori lineari sono adatti per movimenti rapidi, accelerazione e precisione molto elevata. Le viti a ricircolo di 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 senza spazzole, ma appiattito. Quando utilizzato in un'applicazione, il carico è fissato al carrello che si muove lungo i magneti permanenti. Poiché non sono presenti ingranaggi, si tratta di un sistema a trasmissione diretta che offre un'incredibile reattività e velocità senza contraccolpi. 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'altra parte, le viti a ricircolo di sfere e gli attuatori lineari utilizzano motori rotativi collegati a un sistema di ingranaggi meccanici che traduce il movimento rotatorio in movimento lineare. Poiché sono coinvolti gli ingranaggi, la quantità di forza disponibile è molto superiore alla forza disponibile da un motore lineare. Più corto è il passo della vite a ricircolo di sfere, maggiore è la forza che può essere generata, ma si sacrifica la velocità. Ci sarà anche un contraccolpo da affrontare in molti di questi tipi di sistemi che riduce la precisione.

I motori lineari vengono utilizzati in applicazioni ad azionamento diretto in cui i requisiti di velocità e precisione sono superiori a quelli che un motore rotativo e un attuatore meccanico possono fornire, come una stampante 3D industriale, una velocità e un'accelerazione probabilmente non possibili con una vite a ricircolo di sfere o un attuatore lineare.