Линеен двигател

Линейният двигател е вид двигател, който осигурява движение в една равнина, което може да бъде еднопосочно или постъпателно-възвратно. Електродвигател, на който статорът е с разгъната намотка, създава надлъжно магнитното поле (индуктор или работно тяло), а другият елемент взаимодейства с полето и е изпълнен под формата на направляващ релса (котва), осигуряващ линейното движение на двигателя. Има разработени различни видове линейни двигатели. Предимство на тези двигатели е липсата на въртящи се компоненти или те са по-малко натоварени според приложението им, отколкото в един стандартен ротационен двигател или механизъм. Най-голямо разпространение в електротранспорта имат асинхронните и синхронните линейни двигатели за големи линейни премествания, но се използват и линейни двигатели за постоянен ток и линейни стъпкови двигатели. Последните се използват основно за получаване на малки движения на работните органи и осигуряването на голяма точност. Особеност при линейните двигатели е трудността да се намали ефекта от слепване на работното тяло с направляващия елемент, което е нежелан ефект. За целта някои линейни двигатели се изработват с двустранен индуктор или работно тяло, като така магнитните сили се уравновесяват, докато друго решение е работното тяло или само направляващото да бъде без наличие на феромагнитни материали. Както всички останали електрически машини, и линейният електродвигател може да работи като генератор.

Линеен синхронен двигател с индукционни намотки и постоянен магнит за работно тяло.

Индуктор на трифазен линеен двигател.

Асинхронен линеен двигател

Асинхронният линеен двигател най-често е трифазен, което подобрява ефективността му. Възможно е и двуфазно изпълнение с дефазиращ кондензатор. За работното тяло се използват поне три намотки за всяка фаза, положени в специален магнитопровод. Направляващият елемент е като съединена накъсо намотка или представлява плътна метална плоскост (често алуминий), в която се индуцира полето.

Влак на Московската монорелсова транспортна система използва за задвижване асинхронен линеен двигател. Индукторът с намотките е на вагоните, а направляващият неподвижен елемент е монорелсата.

Този тип двигател най-често се използва в обществения транспорт. Обикновено неподвижният направляващ елемент е солидна металната плоскост (алуминий или стомана), следваща трасето, а индукторът е работното тяло в самите вагони. Този тип двигатели не може самостоятелно да осигури подемна сила на превозното средство. Транспортните системи за различни цели имат различни изисквания към линейния двигател.

Синхронен линеен двигател

Принципът му е подобен на стандартния синхронен двигател. Скоростта на движение ще зависи от броя полюси и честота на тока.

Стъпков линеен двигател

Подобен като конструкция със синхронния, но работи с по-голяма прецизност и по-ниска скорост. Използва се много в копирните машини, скенери и 3D принтери.

Схема на синхронен линеен двигател.

Линейни двигатели с голямо и малко ускорение

Всички линейни двигатели могат да се разделят на две категории:

• двигатели с малко ускорение
• двигатели с голямо ускорение.

Двигателите с малко ускорение се използват в металообработващи машини и в друго технологично оборудване в промишлеността.

Двигателите с голямо ускорение са неголеми по дължина и се използват, за да ускорят обекта до голяма скорост. Примерно при влаковете маглев.

Също и при електромагнитните оръдия.. Използват се често за високоскоростни стълкновения, като например тестване на автомобилите за зоната на деформация.

Приложение в компютрите

Разглобен линеен синхронен двигател от харддиск. Статорната част е неодимов магнит, а работното тяло е намотка.

Линейните двигатели получават най-масовото си използване в твърдия диск за позициониране на магнитните глави. Статорът (неподвижната част) на този линеен двигател са постоянни най-често неодимови магнити. Подвижната част (роторът) на двигателя е бобина, изработена обикновено от емайлиран проводник, направляваща за прецизно позициониране и блок магнитни глави. Към бобината се подава електрически ток с необходимия поляритет и амплитуда. Електрическият сигнал се подава през гъвкава печатна платка или гъвкав лентов кабел. За да бъде времето за позициониране минимално, масата (теглото) на подвижната част на линейния двигател с блока магнитни глави трябва да бъде минимална. Това се постига чрез използването на олекотени части, изработени от леки метални сплави.

За първи път фирмата Memorex използва в своя разработка на дисково устройство линеен електрически двигател за позиционирането на магнитните глави. Това е изделие Memorex 630, пуснато на пазара през юни 1968 г. По аналогия с работата на високоговорителя го наричат „мотор-шпулка“. С това решение фирмата създава едно от най-надеждните дискови устройства в света по това време. Фирма IBM въвежда това решение много по-късно.