هناك أنواع مختلفة من المحركات الكهربائية، كما تعلم جيدًا إذا كنت تقرأ لنا كثيرًا. في مقالات أخرى قدمنا محركات مهمة أخرى لمشاريع DIY الخاصة بك اردوينو أو ميكاترونيكولكننا في هذا المقال الجديد سنركز على نوع محدد من المحركات: محرك خطي.
إلى معرفة المزيد وفي هذا الصدد، أدعوك إلى مواصلة القراءة...
ما هو المحرك الخطي؟
Un محرك خطي هو نوع خاص من المحركات الكهربائية يختلف عن المحركات التقليدية في أنه لا ينتج حركة دورانية، أي أنه لا يدور محوراً، بل يولد قوة خطية على طوله. يعمل هذا النوع من المحركات بشكل أساسي كمشغل من نوع لورنتز، حيث ترتبط القوة المولدة بشكل مباشر بالتيار الكهربائي والمجال المغناطيسي المطبق.
هناك تصميمات مختلفة للمحركات الخطية، لكنها تنقسم عمومًا إلى: فئتين رئيسي: المحركات
- محركات ذات تسارع منخفض- إنها مناسبة لتطبيقات مثل قطار ماجليف وأنظمة النقل البري الأخرى ذات الكفاءة العالية. يمكن دفع هذه القطارات عبر المسارات باستخدام الكهرباء والمغناطيسية، ويمكنها السفر بسرعات عالية، على الرغم من أنها تحتاج إلى مزيد من الوقت لتتسارع إلى السرعة القصوى.
- المحركات الخطية ذات التسارع العالي: عادة ما تكون أقصر ومصممة لتسريع الأجسام إلى سرعات عالية للغاية، كما هو الحال مع البنادق الكهرومغناطيسية. وهي تُستخدم بشكل شائع في التطبيقات عالية السرعة، مثل الأسلحة أو أجهزة الدفع الجماعية في أنظمة الدفع الفضائية. تحتوي هذه المحركات عادةً على تصميم يشتمل على ملف نشط على أحد جانبي الفجوة بين المكونات المغناطيسية ولوحة موصلة سلبية على الجانب الآخر. مثال على ذلك هو المحرك الخطي ذو التيار المباشر المتجانس من نوع المدفع الكهرومغناطيسي.
من ناحية أخرى، غالبًا ما تكون المحركات ذات دواسة الوقود المنخفضة وعالية السرعة وعالية الطاقة من هذا النوع المحركات الخطية المتزامنة (LSM)والتي تتميز بوجود ملف نشط على أحد جانبي الفجوة بين المكونات المغناطيسية ومجموعة من المغناطيسات ذات أقطاب متناوبة على الجانب الآخر. يمكن أن تكون هذه المغناطيسات مغناطيسًا دائمًا أو مغناطيسًا كهربائيًا. يعد محرك Shanghai Transrapid مثالاً على LSM.
تطبيقات المحركات الخطية
المحركات الخطية هي أجهزة كهروميكانيكية ذات نطاق واسع مجموعة متنوعة من التطبيقات في مختلف الصناعات مثل:
- النقل عالي السرعة: غالبًا ما تستخدم أنظمة النقل عالية السرعة، مثل قطارات الإرتفاع المغناطيسي (ماجليف)، محركات خطية لتحقيق سرعات عالية جدًا وكفاءة ملحوظة في استخدام الطاقة. تسمح هذه المحركات بالدفع الخطي عبر المجالات المغناطيسية.
- التصنيع والأتمتة: في بيئات التصنيع والأتمتة، تُستخدم المحركات الخطية في آلات CNC (التحكم العددي بالكمبيوتر)، والطابعات ثلاثية الأبعاد، وأنظمة مناولة المواد. إن دقتها وقدرتها على التحكم في الحركة تجعلها مثالية لهذه التطبيقات.
- علم الروبوتات: يتم استخدامها في الروبوتات والمتلاعبين الآليين للتحكم في الحركات الدقيقة للمفاصل والأدوات. وهذا أمر ضروري في صناعات السيارات والإلكترونيات والتجميع.
- الفضاء: في صناعة الطيران والفضاء، يمكن العثور على المحركات الخطية في أنظمة التحكم في الطيران، ومحركات التحكم السطحية، والمكونات الأخرى المهمة للملاحة والتحكم في الطائرات والأقمار الصناعية.
- العلوم والطب: تُستخدم المحركات الخطية في معدات التشخيص الطبي، والمجاهر عالية الدقة، وأنظمة التحليل الكيميائي. تعد قدرتها على التحكم في الحركات بدقة عالية أمرًا حيويًا في هذه التطبيقات.
- بحث علمي: في مختبرات الأبحاث، تُستخدم المحركات الخطية في تجارب الفيزياء والكيمياء، وكذلك في معدات الاختبار والقياس. قدرتها على توفير حركات دقيقة أمر ضروري في البحث العلمي. على سبيل المثال، في معدات قياس القوة، وما إلى ذلك.
- تكنولوجيا الدفاع: ويتم استخدامها في التطبيقات العسكرية، مثل أنظمة الأسلحة، وأجهزة الاستهداف، وأنظمة تحديد المواقع عالية الدقة.
- المحاكاة والترفيه: في صناعة الترفيه، تُستخدم المحركات الخطية في أجهزة محاكاة الطيران، وأجهزة محاكاة القيادة، ومناطق الجذب في المتنزهات الترفيهية لخلق تجارب غامرة وواقعية.
الأنواع الموجودة
من بين المحركات الخطية يمكننا التمييز أنواع مختلفة ضمن الفئات التي ذكرتها أعلاه. في هذه الحالة يتعلق الأمر بنوع الدافع الذي يستخدمونه للتحرك. وعلينا أن نسلط الضوء على:
- المحرك التعريفي- في هذا التصميم، يتم توليد القوة عن طريق تحريك مجال مغناطيسي خطي يتفاعل مع الموصلات الموجودة في محيطه. عندما يتم وضع أي نوع من الموصلات، مثل ملف أو حلقة أو حتى قطعة معدنية، في هذا المجال، تتولد تيارات دوامية والتي بدورها تخلق مجالًا مغناطيسيًا معاكسًا، وفقًا لقانون لينز. يتنافر المجالان المغناطيسيان المتعارضان، مما يتسبب في الحركة عندما يكتسح المجال المغناطيسي المعدن.
- محرك متزامن: يتم التحكم في سرعة المجال المغناطيسي المتحرك بشكل عام عن طريق الأجهزة الإلكترونية لتنظيم حركة الدوار. نظرًا لاعتبارات التكلفة، نادرًا ما تستخدم المحركات المتزامنة الخطية أدوات تبديل، لذلك يشتمل الجزء الدوار غالبًا على مغناطيس دائم أو حديد ناعم. تشمل أمثلة هذه الأنواع من المحركات البنادق اللولبية والمحركات المستخدمة في أنظمة ماجليف.
- مثلي القطب: يتم تمرير تيار عالي من خلال قبقاب معدني باستخدام اتصالات منزلقة يتم تغذيتها من قضيبين. يؤدي توليد مجال مغناطيسي نتيجة لهذا الإجراء إلى ظهور المعدن على طول المسارات.
- كهرضغطية– غالبًا ما تستخدم المحركات الخطية الصغيرة نظامًا كهروضغطيًا لتوليد الحركة.
الآن أنت تعرف ما هي المحركات الخطية، لذا يمكنك البدء في استخدامها في مشاريعك لتطبيقات مختلفة. استخدامه هو نفس أنواع المحركات الأخرى التي شرحناها لك في هذه المدونة مثل المحركات الخطية، تشبه إلى حد كبير هذه المحركات…