Lineaire motoren: wat zijn het en welke typen zijn er ?

De laatste jaren wordt er veel gesproken over lineaire motoren. Maar wat is een lineaire motor precies? In dit artikel proberen we een duidelijk en eenvoudig antwoord te geven op deze vraag. Ten eerste zeggen we dat het functioneren van een lineaire motor ten grondslag ligt aan hetzelfde fysische principe dat in het geval van 'traditionele' lineaire motoren, dat wil zeggen, een kracht wordt gegenereerd dankzij het passeren van elektrische stroom door een magnetisch veld. Dit magnetisch veld wordt gegenereerd via permanente Neodymium magneten die ook wel bekend staan als supermagneten. De stroom circuleert door een koperdraad, die in verschillende spiralen wordt opgerold, zodat een nog grotere kracht ontstaat.

content provided by SINAdrives

Rotatieve servomotoren zijn een goed middel om te begrijpen hoe een lineaire motor  werkt: laten we aannemen dat we een servomotor kunnen openen en de magneten tot een gewenste lengte kunnen verlengen.

 Maar zelfs als we de kenmerken ervan begrijpen, kunnen we ons afvragen wat de voordelen zijn van een lineaire motor  in vergelijking met andere soorten motoren.
De eerste van deze voordelen is dat elk type transmissie verdwijnt: katrollen, tandwielen en koppelingen worden allemaal overbodig gemaakt. De fouten en onnauwkeurigheden die deze elementen met zich meebrengen, verdwijnen dus ook, wat resulteert in een grotere precisie die wordt veroorzaakt door het gebruik van transmissiesystemen met directe aandrijving. Bovendien zijn dankzij deze transmissie met directe aandrijving bewegingen op elk startpunt mogelijk, omdat er vaak geen spelingen of losse mechanische elementen zijn. Dit verhoogt de nauwkeurigheid in de positionering.

 Een ander voordeel om te onderstrepen is dat, omdat er geen mechanisch contact is, het systeem niet slijt en daarom onderhoudsvrij is. Andere elementen van het systeem vereisen echter wel enig onderhoud, zoals het geval is bij de lineaire geleiders. Maar al met al is de onderhoud van het systeem erg laag.
Een derde voordeel dat lineaire motoren  bieden, is een buitengewone hoge dynamiek en acceleratie, dankzij het weglaten van alle transmissie-elementen die traagheid aan het systeem toevoegen.

 Laten we eens ingaan op de vier belangrijkste soorten elektromotoren  die er tegenwoordig zijn: ironcore-, ijzerloze, buisvormige en piëzo-elektrische motoren zullen kort worden besproken.

- Motoren met ijzeren kern

De motoren  met een ijzeren kern volgen het bovengenoemde schema, de klassieke uitvoering voor lineaire motoren: de koperdraden worden op ijzeren platen opgerold, die het magnetische veld door de spoelen leiden. Het geheel loopt op een permanente magneetlijn die het systeem een zeer hoge dichtheid in sterkte geven. Een parameter om rekening mee te houden bij het gebruik van deze motoren  is de trekkracht. Aangezien de magneten aan de ijzeren platen van de spoelen trekken, genereert dit een extra kracht die moet worden toegevoegd aan het gewicht van de belasting bij het ontwerpen van de rails die de motor zullen leiden.

- Iron less motors

 Bij deze motoren  zijn er geen ijzeren platen en in plaats daarvan wordt de spoelen gemaakt van de twee lijnen van magneten, wat natuurlijk resulteert in hogere kosten van het eindproduct. Bij deze motor verdwijnt de trekkracht helemaal. En ook een ander negatief effect van  iron core-motoren  verdwijnt: het is de cogging. De cogging heeft de neiging om de polen van de magneten uit te lijnen met de spoel van de motor, die een kracht genereert tegen de beweging (of mee, naar gelang het geval). Omdat deze twee effecten zijn geëlimineerd, kunnen ijzerloze motoren  worden gebruikt in toepassingen die zeer hoge snelheden vereisen.

- Buis motors

 Buismotoren integreren de magneten in een cylindrische staaf die volledig is omwikkeld door de spoel van de motor. Dit elimineert, net als bij  ijzerloze motoren, het trekeffect volledig. Met deze techniek wordt het gewicht van de magneten aanzienlijk verminderd enis daarom een hoge dynamiek mogelijk, voornamelijk bij korte slagen. Dit wordt bereikt door de spoel van de motor te fixeren en de magneten te verplaatsen – dus tegenovergesteld ten op zichte van ander typen motoren, waarin de spoel beweegt en de magneten vaste elementen zijn. Bovendien zorgt dit type constructie voor een hoge isolatie van de motor, zodat hoge IP-graden kunnen worden verkregen of zelfs ATEX-certificering.

Er zijn niet enkel voordelen: deze motoren vertonen beperkingen wat betreft het maken van slagen: zodra de slag boven het punt ligt waar de mangnetten de spoel overgewicht geven.

Piëzo-elektrische motorenPiëzo-elektrische motoren

Tot slot willen we vermelden dat er binnen de gamma van lineaire motoren ook de piëzo-elektrische motoren zijn.Tot slot willen we vermelden dat er binnen de gamma van lineaire motoren ook de piëzo-elektrische motoren zijn. Deze technologie is gebaseerd op de vervorming die sommige materialen ervaren wanneer ze elektrische stroom ontvangen. Deze vervorming resulteert in een ultrasone trilling waardoor de motor vooruit of achteruit gaat. Deze motor gebruikt dus geen enkele vorm van magneten.

Conclusie

Men kan dus concluderen dat, zoals vaak het geval is in de techniek, er geen betere of slechtere producten zijn, maar het belangrijkste is om het juiste product voor onze toepassing te kiezen. Dit geldt ook voor lineaire motoren.