Existeixen diversos tipus de motors elèctrics, com bé sabràs si ens llegeixes freqüentment. En altres articles t'hem presentat altres motors importants pels teus projectes DIY amb Arduino a mecatrònica, però en aquest nou article ens centrarem en un tipus de motor específic: motor lineal.
Per a aprendre més sobre això, t'invito a seguir llegint…
Què és un motor lineal?
Un motor lineal és un tipus de motor elèctric especial que es diferencia dels motors convencionals en què no produeix un moviment rotatiu, és a dir, no gira un eix, sinó que genera una força lineal al llarg de la longitud. Aquest tipus de motor funciona principalment com un actuador tipus Lorentz, on la força generada està directament relacionada amb el corrent elèctric i el camp magnètic aplicat.
Hi ha diferents dissenys de motors lineals, però generalment es divideixen en dues categories principals: motors
- Motors de baixa acceleració: són adequats per a aplicacions com el tren maglev i altres sistemes de transport terrestre d'alta eficiència. Aquests trens permeten impulsar-se a través de les vies mitjançant electricitat i magnetisme, podent viatjar a altes velocitats, encara que necessiten més temps per poder accelerar la velocitat màxima.
- Motors lineals d'alta acceleració: solen ser més curts i estan dissenyats per accelerar objectes a velocitats extremadament altes, com és el cas dels railguns. S'utilitzen comunament en aplicacions d'alta velocitat, com ara armes o propulsors de massa en sistemes de propulsió espacial. Aquests motors solen tenir un disseny que inclou un bobinatge actiu a una banda de l'espai entre els components magnètics i una placa conductora passiva a l'altra banda. Un exemple és el motor lineal de corrent directe homopolar tipus railgun.
D'altra banda, els motors de baixa acceleració, alta velocitat i alta potència sovint són del tipus motors lineals sincrònics (LSM), que compten amb un bobinat actiu en un costat de lespai entre els components magnètics i un conjunt dimants amb pols alternats a laltre costat. Aquests imants poden ser imants permanents o electroimants. El motor de Shanghai Transrapid és un exemple d'un LSM.
Aplicacions del motor lineal
Els motors lineals són dispositius electromecànics que tenen una àmplia varietat d'aplicacions en diverses indústries, com poden ser:
- Transport d'alta velocitat: els sistemes de transport d'alta velocitat, com els trens de levitació magnètica (maglev), sovint fan servir motors lineals per aconseguir velocitats molt altes i una eficiència energètica notable. Aquests motors permeten la propulsió lineal a través de camps magnètics.
- Manufactura i automatització: en entorns de fabricació i automatització, els motors lineals es fan servir en màquines CNC (control numèric per ordinador), impressores 3D i sistemes de manipulació de materials. La seva precisió i capacitat de moviment controlat els fan ideals per a aquestes aplicacions.
- robòtica: s'utilitzen en robots i manipuladors robòtics per controlar els moviments precisos de les articulacions i eines. Això és essencial a la indústria automotriu, electrònica i d'assemblatge.
- Aeroespacial: a la indústria aeroespacial, els motors lineals poden trobar-se en sistemes de control de vol, actuadors de control de superfícies i altres components crítics per a la navegació i el control d'aeronaus i satèl·lits.
- Ciència i medicina: els motors lineals sutilitzen en equips de diagnòstic mèdic, microscopis dalta precisió i sistemes danàlisi química. La seva capacitat per a moviments controlats amb alta precisió és vital en aquestes aplicacions.
- Investigació científica: als laboratoris de recerca, els motors lineals s'utilitzen en experiments de física i química, així com en equips de prova i mesurament. La seva capacitat per proporcionar moviments exactes és essencial en la investigació científica. Per exemple, en equips de mesura de força, etc.
- Tecnologia de defensa: sutilitzen en aplicacions militars, com sistemes darmes, dispositius de punteria i sistemes de posicionament dalta precisió.
- Simuladors i entreteniment: a la indústria de l'entreteniment, els motors lineals s'utilitzen en simuladors de vol, simuladors de conducció i atraccions de parcs temàtics per crear experiències immersives i realistes.
Tipus que existeixen
Entre els motors lineals podem distingir diversos tipus dins de les categories que he esmentat anteriorment. En aquest cas, té a veure amb el tipus d'impuls que usen per moure's. I hem de destacar:
- Motor d'Inducció: en aquest disseny, es genera força en moure un camp magnètic lineal que interactua amb conductors al seu entorn. Quan es col·loca qualsevol tipus de conductor, com una bobina, una espira o fins i tot un tros de metall, en aquest camp, es generen corrents de Foucault que alhora creen un camp magnètic oposat, seguint la llei de Lenz. Els dos camps magnètics oposats es repel·leixen mútuament, cosa que provoca el moviment a mesura que el camp magnètic escombra a través del metall.
- Motor Sincrònic: generalment es controla la velocitat del camp magnètic mòbil mitjançant dispositius electrònics per regular el moviment del rotor. A causa de consideracions de cost, els motors sincrònics lineals poques vegades utilitzen commutadors, de manera que el rotor sovint incorpora imants permanents o ferro dolç. Exemples d'aquest tipus de motors inclouen coilguns i motors utilitzats en sistemes maglev.
- Homopolar: un corrent elevat es fa passar a través d'un sabot metàl·lic utilitzant contactes lliscants alimentats des de dos rails. La generació d'un camp magnètic degut a aquesta acció fa que el metall es projecti al llarg de les vies.
- Piezoelèctric: els motors lineals petits sovint utilitzen un sistema piezoelèctric per generar moviment.
Ara ja saps què són els motors lineals, perquè puguis començar a fer-los servir en els teus projectes per a diferents aplicacions. El seu ús és igual al d'altres tipus de motors que t'hem explicat en aquest bloc, com ara els actuadors lineals, molt similars a aquests motors…