שם סוגים שונים של מנועים חשמליים, כפי שאתה יודע היטב אם אתה קורא אותנו לעתים קרובות. במאמרים אחרים הצגנו מנועים חשובים נוספים עבור פרויקטי ה-DIY שלך Arduino אל מכטרוניק, אבל במאמר חדש זה נתמקד בסוג מסוים של מנוע: מנוע ליניארי.
כדי למד עוד בהקשר זה, אני מזמין אתכם להמשיך לקרוא...
מהו מנוע לינארי?
Un מנוע ליניארי זהו סוג מיוחד של מנוע חשמלי השונה ממנועים קונבנציונליים בכך שאינו מייצר תנועה סיבובית, כלומר אינו מסובב ציר, אלא יוצר כוח ליניארי לאורכו. סוג זה של מנוע פועל בעיקר כמפעיל מסוג לורנץ, כאשר הכוח שנוצר קשור ישירות לזרם החשמלי ולשדה המגנטי המופעל.
ישנם עיצובים שונים של מנועים ליניאריים, אך הם מחולקים בדרך כלל ל שתי קטגוריות עיקרי: מנועים
- מנועי תאוצה נמוכה- הם מתאימים ליישומים כגון רכבת מגלב ומערכות תחבורה יבשתיות בעלות יעילות גבוהה. ניתן להניע רכבות אלו על פני המסילות באמצעות חשמל ומגנטיות, והן יכולות לנסוע במהירויות גבוהות, אם כי הן זקוקות ליותר זמן כדי להאיץ למהירות המרבית.
- מנועים לינאריים בתאוצה גבוהה: הם בדרך כלל קצרים יותר ונועדו להאיץ עצמים למהירויות גבוהות במיוחד, כפי שקורה עם רובי רכבת. הם משמשים בדרך כלל ביישומים מהירים, כגון כלי נשק או דחפים המוניים במערכות הנעה בחלל. למנועים אלה בדרך כלל עיצוב הכולל סלילה אקטיבית בצד אחד של הפער בין הרכיבים המגנטיים ולוח מוליך פסיבי בצד השני. דוגמה לכך היא מנוע ליניארי זרם ישר הומופולרי מסוג רובה רכבת.
מצד שני, מנועים בעלי מצערת נמוכה, מהירות גבוהה ובעלי הספק גבוה הם לרוב מהסוג מנועים סינכרוניים ליניאריים (LSM), הכוללים סלילה אקטיבית בצד אחד של הפער בין הרכיבים המגנטיים ומערכת מגנטים עם קטבים מתחלפים בצד השני. מגנטים אלו יכולים להיות מגנטים קבועים או אלקטרומגנטים. מנוע שנחאי Transrapid הוא דוגמה ל-LSM.
יישומי מוטור ליניארי
מנועים ליניאריים הם מכשירים אלקטרומכניים שיש להם רחב מגוון יישומים בתעשיות שונות, כגון:
- הובלה במהירות גבוהה: מערכות תחבורה מהירות, כגון רכבות ריחוף מגנטי (מגלוב), משתמשות לעתים קרובות במנועים לינאריים כדי להשיג מהירויות גבוהות מאוד ויעילות אנרגטית בולטת. מנועים אלו מאפשרים הנעה ליניארית דרך שדות מגנטיים.
- ייצור ואוטומציה: בסביבות ייצור ואוטומציה, נעשה שימוש במנועים ליניאריים במכונות CNC (בקרה מספרית ממוחשבת), מדפסות תלת מימד ומערכות טיפול בחומרים. הדיוק והיכולת שלהם לשלוט בתנועה הופכים אותם לאידיאליים עבור יישומים אלה.
- רובוטיקה: הם משמשים ברובוטים ובמניפולטורים רובוטיים כדי לשלוט בתנועות המדויקות של מפרקים וכלים. זה חיוני בתעשיית הרכב, האלקטרוניקה וההרכבה.
- תעופה וחלל: בתעשייה האווירית, ניתן למצוא מנועים לינאריים במערכות בקרת טיסה, מפעילי בקרת שטח ורכיבים אחרים קריטיים לניווט ולשליטה של מטוסים ולוויינים.
- מדע ורפואה: מנועים לינאריים משמשים בציוד אבחון רפואי, מיקרוסקופים בעלי דיוק גבוה ומערכות ניתוח כימי. היכולת שלו לתנועות מבוקרות בצורה מדויקת ביותר היא חיונית ביישומים אלה.
- חקירה מדעית: במעבדות מחקר משתמשים במנועים ליניאריים בניסויים בפיסיקה ובכימיה, וכן בציוד בדיקה ומדידה. יכולתו לספק תנועות מדויקות חיונית במחקר מדעי. למשל בציוד למדידת כוח וכו'.
- טכנולוגיית הגנה: הם משמשים ביישומים צבאיים, כגון מערכות נשק, מכשירי מיקוד ומערכות מיקום ברמת דיוק גבוהה.
- סימולטורים ובידור: בתעשיית הבידור, נעשה שימוש במנועים לינאריים בסימולטורים של טיסה, סימולטורים לנהיגה ואטרקציות בפארקי שעשועים כדי ליצור חוויות סוחפות וריאליסטיות.
סוגים שקיימים
בין מנועים ליניאריים אנו יכולים להבחין סוגים שונים בתוך הקטגוריות שציינתי למעלה. במקרה זה זה קשור לסוג הדחף שבו הם משתמשים כדי לנוע. ועלינו להדגיש:
- מנוע אינדוקציה- בתכנון זה, כוח נוצר על ידי הזזת שדה מגנטי ליניארי המקיים אינטראקציה עם מוליכים בסביבתו. כאשר כל סוג של מוליך, כמו סליל, לולאה או אפילו פיסת מתכת, מונח בשדה זה, נוצרים זרמי מערבולת אשר בתורם יוצרים שדה מגנטי מנוגד, בהתאם לחוק לנץ. שני השדות המגנטיים המנוגדים דוחים זה את זה, וגורמים לתנועה כשהשדה המגנטי גולש על פני המתכת.
- מנוע סינכרוני: מהירות השדה המגנטי הנע נשלטת בדרך כלל על ידי מכשירים אלקטרוניים כדי לווסת את תנועת הרוטור. בשל שיקולי עלות, מנועים סינכרוניים ליניאריים ממעטים להשתמש בקומוטטורים, ולכן הרוטור משלב לרוב מגנטים קבועים או ברזל רך. דוגמאות לסוגים אלה של מנועים כוללים רובי סליל ומנועים המשמשים במערכות מגלב.
- הומופולארי: זרם גבוה מועבר דרך חבל מתכת באמצעות מגעים הזזה המוזנים משתי מסילות. יצירת שדה מגנטי עקב פעולה זו גורם למתכת לבלוט לאורך המסילות.
- פיזואלקטרי- מנועים לינאריים קטנים משתמשים לרוב במערכת פיזואלקטרית כדי ליצור תנועה.
עכשיו אתה יודע מה הם מנועים לינאריים, אז אתה יכול להתחיל להשתמש בהם בפרויקטים שלך עבור יישומים שונים. השימוש בו זהה לסוגים אחרים של מנועים שהסברנו לכם בבלוג זה, כגון מפעילים ליניאריים, דומה מאוד למנועים האלה...