Un motor lineal és un motor elèctric que no genera un moviment rotatori sinó lineal. A diferència dels motors rotatius, un motor lineal mou l'element al llarg d'un trajecte lineal o corb.
La manera més comú de funcionament és com un actuador tipus Lorentz. En aquesta manera la força aplicada és linealment proporcional al corrent elèctric i a el camp magnètic.
Els motors lineals es divideixen en dos grans grups:
-
Motors lineals de baixa acceleració: s'utilitzen en transport.
-
Motors lineals d'alta acceleració: s'utilitzen en armes com el canó magnètic i artefactes espacials.
Tipus de motors lineals
Els motors lineals es poden classificar en quatre tipus diferents:
1. Motor lineal d'inducció
En el disseny dels motors lineals d'inducció, la força es produeix desplaçant un camp magnètic lineal que actua sobre conductors al camp. En qualsevol conductor que es col·loqui en aquest camp s'induiran corrents de Foucault.
Els conductors poden ser, per exemple, sigui un bobinat, espira o simplement un tros de metall. Aquests corrents de Foucault creen un camp magnètic oposat, segons determina la llei de Lenz. Els dos camps magnètics oposats es repel·leixen, creant el moviment en la mesura que el camp magnètic escombra el metall.
2. Motors lineals sincrònics
En el disseny de motor lineal sincrònic en general s'utilitzen dispositius electrònics. Aquests dispositius controlen la velocitat de desplaçament de camp magnètic per regular el moviment del rotor.
Els motors sincrònics lineals rarament utilitzen commutadors per poder reduir costos. Per aquest motiu, el rotor sovint conté imants permanents, o un nucli de ferro dolç. Alguns exemples d'aquest tipus de motors són els coilguns i els motors utilitzats en els sistemes Maglev.
3. Motors lineals homopolar
En els motors lineals homopolar es passa un corrent elevat a través d'un sabot metàl·lic per contactes lliscants. Aquests contactes estan alimentats des de dos rails. Aquesta acció produeix un camp magnètic que fa que el metall es projecti per les vies.
4. Motors lineals piezoelèctrics
Un motor piezoelèctric és un tipus freqüent de motor que utilitza l'electricitat per produir vibracions de manera que produeixi un moviment lineal o rotatori.
Un mòbil recrea un efecte semblant quan es desplaça a causa de les vibracions quan rep una trucada.
Els motors piezoelèctrics tenen molta força en moviments lents, però poden ser també molt ràpids, tenen molt poques peces, no necessiten lubricació i són molt eficients energèticament. Té com desavantatge que no poden girar lliurement quan estan detinguts.
Com funciona un motor lineal?
Els motors lineals es diferencien dels motors rotatius en què per la part activa que es mou circula un corrent elèctric. D'altra banda, la part que es manté immòbil proporciona un camp magnètic creat normalment per imants permanents.
Els accionaments lineals no necessiten elements de transmissió com ara cadenes, cintes o elements similars. Per tant, se'ls pot implementar directament un moviment i ens referim a aquests motors com accionaments directes.
Es divideixen en 2 tipus:
Funcionament d'un motor lineal de baixa acceleració
El funcionament d'aquest motor implica la producció d'un camp electromagnètic per una llarga sèrie de debanats que s'activen en cascada, en relació amb l'objecte a transportar.
Aquest tipus de motor normalment s'utilitza en trens ja que ofereixen un alt rendiment al no tenir tantes superfícies de fricció.
Funcionament d'un motor lineal d'alta acceleració
Aquest tipus de motor s'utilitza per desenvolupar armes.
En el cas dels canons de rail, hi ha dos rails de material conductor, sobre els quals es fixa una bala. Tot s'insereix dins d'un potent electroimant.
Quan el canó va a disparar, primer ha de carregar l'electricitat dins d'una gran pila de supercondensadors i quan aquests estan carregats, tota l'electricitat s'allibera a través dels rails i l'electroimant de l'barril de foc.
Això transforma la bala al conductor que tanca el circuit, això produeix un camp magnètic al seu interior que s'oposa a el camp electromagnètic del canó. D'aquesta manera, la bala flueix cap a la llum de sortida amb una potent acceleració.
Exemples de motors lineals
Aquest sistema s'utilitza en sistemes de transport de levitació magnètica com el Xangai Transrapid, en línies ferroviàries amb rodes metàl·liques convencionals, en alguns subterranis lleugers, com els de Vancouver, Toronto i Kuala Lumpur i per al AirTrain de l'aeroport JFK de Nova York. També hi ha alguns trens subterranis clàssics com la línia Toei Oedo de metro de Tòquio.
Aquest sistema també s'utilitza en algunes muntanyes russes i s'ha proposat en execució vertical com ascensor per a pous miners.