ما هو الفرق بين المحركات الخطية والدوار؟

في عالم الأنظمة الكهروميكانيكية ، تعد المحركات مكونات أساسية تدفع العديد من التطبيقات عبر مجموعة من الصناعات. من الإلكترونيات الاستهلاكية إلى الآلات الصناعية ، تكون المحركات مسؤولة عن تحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية. ومع ذلك ، لا تعمل جميع المحركات بنفس الطريقة. فئتان رئيسيتان من المحركات هما المحركات الخطية والمحركات الدوارة . في حين أن كلاهما يؤدي نفس الوظيفة الأساسية لتحويل الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية ، إلا أنهما يفعلون ذلك بطرق مختلفة.

في هذه المقالة ، سوف نستكشف الاختلافات الأساسية بين المحركات الخطية والمحركات الدوارة ، ونفحص التطبيقات المحددة لكل منها ، والغطس بعمق في مزاياها وعيوبها. بالإضافة إلى ذلك ، سنقارن الأنظمة ذات الصلة مثل محركات التعريفية الخطية والمحركات التعريفية الدوارة ، ونستكشف كيفية عمل مغناطيس المحرك الخطي في هذه الأنظمة.

ما هو المحرك الخطي؟

المحرك الخطي هو نوع من المحرك الكهربائي الذي ينتج حركة في خط مستقيم ، على عكس الحركة الدورانية للمحرك التقليدي. هذا يعني أنه ، بدلاً من تدوير العمود أو العجلة ، يحرك المحرك الخطي كائنًا على طول مسار خطي. المبدأ الأساسي وراء محرك خطي يشبه إلى حد كبير محرك دوار ؛ كلاهما يعتمد على الحث الكهرومغناطيسي لخلق الحركة. ومع ذلك ، في المحركات الخطية ، يتم فتح الحركة الدورانية للمحرك التقليدي في شكل خطي.

تشمل المكونات الأساسية للمحرك الخطي :

• الجزء الثابت : الجزء الثابت من المحرك الذي يحتوي على لفائف الأسلاك.

• الدوار (أو الجزء الثانوي) : الجزء الذي يتحرك على طول الجزء الثابت ، وعادة ما يتم ربطه بالكائن الذي يتم قيادته.

• المجال المغناطيسي : يتم إنشاء هذا بواسطة الجزء الثابت ، ويتفاعل مع الدوار لإنتاج حركة خطية.

أنواع المحركات الخطية

هناك أنواع مختلفة من المحركات الخطية :

1. المحركات الخطية المسطحة : تحتوي هذه المحركات على تصميم مسطح وتستخدم عادة في التطبيقات التي تكون فيها المساحة مقيدة.

2. U-channel Linear Motors : تتميز هذه المحركات بقناة على شكل حرف U ، حيث يتحرك الدوار إلى الداخل.

3. المحركات الخطية الأنبوبية : تستخدم هذه المحركات دوار أسطواني وغالبًا ما توجد في تطبيقات عالية السرعة.

4. المحركات الخطية غير الحديد : تم تصميم هذه المحركات بدون مكواة في الدوار ، مما يوفر انخفاض الوزن وكفاءة أعلى.

ما هو المحرك الدوار؟

المحرك الدوار هو النوع الأكثر شهرة من المحرك الكهربائي. ينتج حركة الدوران ، حيث يدور الدوار (جزء دوار) داخل الجزء الثابت (الجزء الثابت) ، مما يخلق الإخراج الميكانيكي. عادةً ما تستخدم المحركات الدوارة في مجموعة متنوعة من التطبيقات ، مثل تشغيل الآلات والمركبات والإلكترونيات الاستهلاكية.

يتضمن مبدأ العمل خلف محرك دوار التعريفة الكهرومغناطيسية ، حيث يخلق التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر ملفات الجزء الثابت مجالًا مغناطيسيًا. يتفاعل هذا الحقل مع الدوار ، مما تسبب في تدور. على عكس المحركات الخطية ، التي تنتج حركة خطية ، تنتج المحركات الدوارة حركة دوران ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لأداء العمل ، مثل التروس الدوارة أو العجلات أو البكرات.

أنواع المحركات الدوارة

تأتي المحركات الدوارة أيضًا في تصميمات مختلفة:

1. محركات العاصمة : هذه محركات بسيطة تستخدم التيار المباشر لإنتاج الحركة.

2. محركات التيار المتردد : تستخدم هذه المحركات التيار بالتناوب وعادة ما تستخدم في التطبيقات واسعة النطاق مثل الآلات الصناعية والأجهزة المنزلية.

3. محركات الخطوة : تتحرك هذه المحركات في خطوات منفصلة ، مما يجعلها مفيدة لتطبيقات التحكم الدقيقة.

4. المحركات المتزامنة : تدور هذه المحركات متزامنة مع تيار العرض ، وغالبًا ما تستخدم في التطبيقات التي تتطلب سرعة ثابتة.

كيف يختلف محرك الدوار عن محرك خطي؟

يختلف محرك الدوار (يشار إليه عادةً باسم محرك دوار ) عن محرك خطي في أحد الجوانب الرئيسية: نوع الحركة المنتجة. بينما يولد محرك الدوار حركة الدوران ، يولد المحرك الخطي حركة مستقيمة أو خطية. هذا الاختلاف الأساسي له آثار على تصميم وتطبيق وأداء كل نوع من المحرك.

فيما يلي انهيار الاختلافات الرئيسية بين المحركات الخطية والمحركات الدوارة :

ميزة	المحرك الخطي	المحرك الدوار
نوع الحركة	الخط المستقيم (الخطية)	حركة الدوران
طلب	مثالي للتشغيل الخطي ، كما هو الحال في آلات CNC والروبوتات وقطارات Maglev	يستخدم عادة لقيادة المشجعين والعجلات والمضخات والعديد من الأجهزة المنزلية
كفاءة	غالبًا ما يكون أكثر كفاءة بسبب الحركة الخطية المباشرة ، مع احتكاك أقل وأجزاء أقل متحركة	قد يكون لها خسائر ميكانيكية بسبب مكونات الدوران مثل التروس
تعقيد التصميم	أكثر تعقيدًا ، خاصة عندما يتعلق الأمر بالتبريد والدعم الميكانيكي	تصميم بسيط ومدمج ، وخاصة في الأجهزة الصغيرة
يتحكم	يتطلب آليات تحكم أكثر تطوراً ، وخاصة في التطبيقات عالية السرعة	أسهل للسيطرة وفهم على نطاق أوسع
كثافة الطاقة	انخفاض كثافة الطاقة في معظم التصميمات	كثافة طاقة أعلى ، وخاصة في المحركات الصغيرة

ما هو الفرق بين المولدات الخطية والتناوب؟

عندما يتعلق الأمر بالمولدات ، يكمن الفرق بين المولدات الخطية والدوران في كيفية تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. يعتمد كلاهما على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي ، لكن الحركة في كل نظام مختلفة.

• المولدات الخطية : تنتج هذه المولدات طاقة كهربائية من خلال الحركة الخطية للمغناطيس أو الملف. عندما يتحرك المغناطيس ذهابًا وإيابًا داخل الملف ، فإنه يحفز تيارًا كهربائيًا في الملف. غالبًا ما يتم استخدام المولدات الخطية في التطبيقات التي تتوفر فيها الحركة المستقيمة ، مثل تحويل طاقة الموجة أو في بعض أنظمة الطاقة المتجددة.

• المولدات الدورانية : على النقيض من ذلك ، تنتج المولدات الدورانية طاقة كهربائية من خلال الحركة الدورانية للمغناطيس أو الملف. هذا هو الشكل التقليدي للمولد ، المستخدم في كل شيء من محطات الطاقة إلى توربينات الرياح. الحركة الدورانية للمغناطيس أو الملف تستحث تيارًا في الملف المعاكس.

الاختلافات الرئيسية:

ميزة	المولدات الخطية	المولدات الخطية المولدات الدورانية
نوع الحركة	حركة خطية (ذهابًا وإيابًا)	حركة الدوران (الغزل)
طلب	تحويل طاقة الموجة ، حصاد طاقة الحركة الخطية	محطات توليد الطاقة ، توربينات الرياح ، المحركات
كفاءة	بشكل عام أقل كفاءة بسبب القيود الميكانيكية للحركة الخطية	كفاءة أعلى ، وخاصة في التطبيقات واسعة النطاق
تعقيد التصميم	تصميم أكثر تعقيدًا لتحويل الحركة الخطية إلى طاقة كهربائية قابلة للاستخدام	تصميم أبسط مع التكنولوجيا الطويلة

ما هو الفرق بين المحركات التعريفية الخطية والمحركات التعريفية الدوارة؟

تعمل كل من المحركات التعريفية الخطية (LIMS) ومحركات الحث الدوار (RIMS) على نفس المبدأ الأساسي للتحريض ، حيث يخلق التيار الكهربائي مجالًا مغناطيسيًا ، والذي بدوره يولد الحركة. ومع ذلك ، فإن تطبيقهم وحركتهم يختلفان.

• المحركات التعريفية الخطية (LIMS) : تنتج هذه المحركات حركة خطية وتستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مثل مصاعد , Maglev ، وأنظمة النقل . يكمن الفرق الأساسي بين LIM ومحرك التعريفي الدوار في الطريقة التي يتم بها ترتيب المجال المغناطيسي. في LIM ، يكون المجال المغناطيسي غير مغطى ووضعه في خط مستقيم ، مما يسمح بإنشاء حركة خطية مباشرة.

• محركات التعريفية الدوارة (الحافات) : تنتج هذه المحركات ، من ناحية أخرى ، حركة الدوران. يحفز المجال المغناطيسي للثائق تيارًا في الدوار ، مما يؤدي إلى تدويره. يتم استخدام هذا النوع من المحركات في تطبيقات مثل المشجعين والمضخات والسيارات الكهربائية.

الاختلافات الرئيسية:

ميزة	المحرك التعريفي الخطي (LIM)	محرك الدوار الدوار (RIM)
نوع الحركة	الحركة الخطية	حركة الدوران
تصميم	يتم وضع ملفات الثابت في خط مستقيم ، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا يحرك الدوار على طول هذا الخط	تقوم ملفات الثابت بإنشاء مجال مغناطيسي دوار يحفز الحركة في الدوار
طلب	تستخدم في أنظمة النقل الخطية والناقلات والمشغلات	يستخدم عادة في الأجهزة المنزلية والآلات الصناعية والمركبات
كفاءة	عمومًا أقل كفاءة في تطبيقات القيادة المباشرة	أكثر كفاءة للتطبيقات التي تتطلب حركة دورانية

مغناطيس المحرك الخطي

مغناطيس المحرك الخطي هو مكون حاسم في تشغيل محرك خطي . هذا هو الجزء من المحرك الذي يتفاعل مع المجال المغناطيسي لجهاز الثابت لإنتاج القوة اللازمة للحركة. في العديد من المحركات الخطية ، يتم استخدام , المغناطيس الدائم لإنشاء مجال مغناطيسي مستقر وثابت. يخلق التفاعل بين ملفات الجزء الثابت ومغناطيس المحرك الخطي القوة التي تدفع الحركة.

في الأكثر تقدماً المحركات الخطية ، مثل المحركات الخطية بدون الحديد ، تم تصميم مغناطيس المحرك الخطي لتقليل وزن المحرك وتحسين الكفاءة. يمكن أن يكون لنوع مغناطيس المحرك الخطي المستخدم تأثير كبير على أداء المحرك ، بما في ذلك سرعته ودقيقته وكفاءته.