Когда кто-то говорит «мотор», большинству людей на ум обычно приходит изображение вращающегося предмета. Однако двигатели могут принимать разные формы, например, линейные двигатели.

Линейный двигатель был изобретен в конце 1940-х годов доктором Эриком Лейтуэйтом из Манчестерского университета. Они начинались как устройства с низким ускорением, но в наши дни технология стала способна обеспечивать чрезвычайно высокие скорости в автоматизации. Эта технология также стала основой для транспорта на магнитной подвеске.

Строительство

В отличие от роторных двигателей, линейные двигатели не имеют ротора, вращающегося внутри статора, а вместо этого имеют каретку, которая перемещается вперед и назад по направляющей.

Конструкция линейного двигателя такая же, как и у роторного трехфазного двигателя, но открытая и сплющенная. Настройка сервопривода для линейного двигателя идентична настройке привода для роторного двигателя.

Линейный двигатель состоит из постоянных магнитов чередующейся полярности и подвижной каретки с тремя фазами катушек. Направление тока через эти катушки намагничивает фазы на север или юг, что соответственно тянет или толкает его вдоль дорожки двигателя.

Применение по сравнению с линейными приводами

Линейные двигатели — не единственный способ добиться управления линейным движением. Во многих случаях того же движения можно достичь с помощью роторного двигателя и шарико-винтовой передачи или линейного привода. ШВП и линейные приводы обычно намного дешевле, чем линейные двигатели, поэтому некоторые могут спросить:

Зачем использовать линейный двигатель вместо шарикового винта или линейного привода?

Краткий ответ: линейные двигатели предназначены для быстрого движения, ускорения и очень высокой точности. Шарико-винтовые пары и линейные приводы обеспечивают большую силу и меньшую стоимость.

Длинный ответ: Как мы видели, линейный двигатель устроен так же, как бесщеточный роторный двигатель, но имеет уплощенную форму. При использовании в приложении нагрузка прикрепляется к каретке, которая движется вдоль постоянных магнитов. Поскольку здесь нет передачи, это система с прямым приводом, обеспечивающая невероятную отзывчивость и скорость без люфта. Недостаток заключается в том, что сила ограничена силой магнитных сил и количеством энергии, которую могут передавать катушки двигателя.

С другой стороны, в шарико-винтовых передачах и линейных приводах используются вращающиеся двигатели, подключенные к механической системе зубчатых передач, которая преобразует вращательное движение в линейное. Поскольку задействована зубчатая передача, доступная сила намного превышает силу, доступную от линейного двигателя. Чем короче ход шарико-винтовой передачи, тем больше силы можно создать, но при этом приходится жертвовать скоростью. Во многих системах такого типа также придется бороться с люфтами, которые снижают точность.

Линейные двигатели используются в приложениях с прямым приводом, где требования к скорости и точности больше, чем могут обеспечить роторный двигатель и механический привод, например, в промышленном 3D-принтере, скорость и ускорение, вероятно, невозможные с помощью шарикового винта или линейного привода.