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

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Applicazioni dei motori lineari rispetto agli attuatori lineari.

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Quando si dice "motore", l'immagine che viene in mente alla maggior parte delle persone è quella di 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. All'inizio si trattava di dispositivi a bassa accelerazione, ma oggi la tecnologia è diventata in grado di raggiungere velocità estremamente elevate nell'automazione. Questa tecnologia è diventata anche la base per il trasporto mag-lev.

La 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 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 a quella 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 tirano o spingono rispettivamente lungo la pista 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 sfera o un attuatore lineare. Le viti a ricircolo di sfere e gli attuatori lineari sono in genere molto meno costosi dei motori lineari:

Perché usare un motore lineare invece di una vite a sfera o di un attuatore lineare?

Risposta breve: I motori lineari servono per il movimento veloce, l'accelerazione e l'altissima precisione. Le viti a ricircolo di sfere e gli attuatori lineari servono per ottenere una forza elevata e un costo inferiore.

Risposta lunga: Come abbiamo visto, un motore lineare è costruito come un motore rotativo brushless, ma appiattito. Quando viene utilizzato in un'applicazione, il carico è collegato al carrello che si muove lungo i magneti permanenti. Non essendoci ingranaggi, si tratta di un sistema di azionamento diretto che offre un'incredibile reattività e velocità senza gioco. Lo svantaggio è che la forza è limitata dalla forza magnetica e dalla quantità di potenza che può essere trasportata dalle bobine 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 traduce il moto rotatorio in moto lineare. Poiché si tratta di un sistema di ingranaggi, la forza disponibile è molto più elevata di quella di un motore lineare. Quanto più breve è la corsa della vite a ricircolo di sfere, tanto maggiore è la forza generata, ma la velocità viene sacrificata. In molti di questi tipi di sistemi è inoltre presente un gioco che riduce la precisione.

I motori lineari sono utilizzati in applicazioni ad azionamento diretto in cui i requisiti di velocità e precisione sono superiori a quelli di un motore rotativo e di un attuatore meccanico, come nel caso delle stampanti 3D industriali, con una velocità e un'accelerazione probabilmente non possibili con una vite a sfera o un attuatore lineare.