موتورهای خطی

یك موتور خطی در واقع یك موتور الكتریكی است كه استاتورش غیر استوانه شده است تا به جای اینكه یك گشتاور چرخشی تولید كند، یك نیروی خطی در راستای طول استاتور ایجاد كند.

طرح‌های بسیاری برای موتورهای خطی ارائه شده است كه می‌توان آنها را به دو دسته تقسیم كرد:

موتورهای خطی شتاب بالا و شتاب پایین.

موتورهای شتاب پایین برای قطارهای مگلیو و دیگر كاربردهای حمل و نقلی روی زمین مناسب هستند. موتورهای شتاب بالا معمولاً خیلی كوتاه هستند و برای شتاب دادن به جسمی تا سرعت بسیار زیاد و سپس رها كردن آن به كار می‌روند. این موتورها معمولاً برای مطالعات برخورد سرعت بالا به عنوان تسلیحات نظامی یا به عنوان راه‌اندازنده جرمی برای پیشرانه فضاپیما به كار می‌رود.

موتور خطی‌ای كه برای شتاب دادن به یون ها یا ذره‌های ریز اتمی به كار می‌رود، یك شتاب دهنده ذره نامیده می‌شود. با نزدیك شدن ذره‌ها به سرعت نور، طراحی موتورها معمولاً متفاوت می‌شود و این ذره‌ها نیز عموماً داری بار الكتریكی هستند.

شتاب پایین

ایده موتور خطی اولین بار توسط پرفسور اریك لیتویت از كالج امپریال در لندن مطرح شد. در طرح وی و در اكثر طرح‌های شتاب پایین، نیرو توسط یك میدان مغناطیسی خطی سیار كه بر روی هادی‌ها موجود در میدان عمل می‌كند، ایجاد خواهد شد. در هر هادی‌ چه یك حلقه، چه یك سیم‌پیچ یا یك تكه از فلز تخت كه در این میدان قرار گیرد جریان‌های گردابی القا شده وجود خواهد داشت و بنابراین یك میدان مغناطیسی مخالف را ایجاد خواهد كرد. دو میدان مغناطیسی همدیگر را دفع خواهند كرد و بنابراین جسم هادی را از استاتور دور خواهند كرد و آن را در طول جهت میدان مغناطیسی سیار حمل خواهند كرد.

به علت این ویژگی‌ها، موتور خطی اغلب در پیشرانه قطار مگلیو به كار می‌رود هر چند كه می‌توان صرف نظر از پرواز مغناطیسی از آنها استفاده كرد، مانند استفاده در فن‌آوری انتقال پیشرفته و سریع نور كه در سیستم ترن آسمانی ونكوور ، Scarborough RT تورنتو، ترن هوایی فرودگاه JGK نیویورك و Putra RTL كووالالامپور به كار می‌رود. از این فن‌آوری با تغییراتی در برخی از قطار‌های بازی نیز استفاده می‌شود.

موتورهای خطی عمودی نیز برای مكانیسم‌های بالابر در معدن های عمیق پیشنهاد شده است.

شتاب بالا

موتورهای خطی شتاب بالا برای كاربرهای متعددی پیشنهاد شده‌اند. به علت اینكه مهمات ضد زرهی كنونی بایستی گلوله‌های كوچكی با انرژی جنبشی بسیار بالا باشند یعنی دقیقاً آنچه كه این موتورها فراهم می‌كنند، از آنها به عنوان تسلیحات استفاده شده‌ است. این موتورها همچنین برای استفاده در پیشرانه فضا پیماها به كار گرفته می‌شود. در چنین شرایطی به این موتورها راه‌اندازهای جرمی گفته می‌شود. ساده‌ترین روش استفاده از راه‌انداز جرمی برای پیشرانه فضا پیما، ساخت یك راه‌انداز جرمی بزرگ است كه بتواند محموله را تا سرعت گریز شتاب دهد.

طراحی موتورهای شتاب بالا به دلایل متعددی مشكل است. آنها مقادیر بزرگ انرژی را در مدت زمان كوتاه نیاز دارند.  كه برای هر پرتاب در فضا نیاز به 300GJ در مدت زمان كمتر از یك ثانیه دارد. ژنراتورهای الكتریكی معمولی برای چنین نوع از باری طراحی نشده‌اند اما روش‌های ذخیره انرژی الكتریكی كوتاه مدت را می‌توان مورد استفاده قرار داد. خازن ‌ها پر حجم و گران هستند اما می‌توانند به سرعت مقادیر بزرگ انرژی را فراهم كنند. ژنراتورهای هم قطب را می‌توان برای تبدیل سریع انرژی جنبشی یك چرخ طیار به انرژی الكتریكی به كار برد. موتورهای خطی شتاب بالا نیازمند میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی‌ای نیز هستند، در واقع میدان‌های مغناطیسی اغلب آنقدر قوی اند كه اجازه استفاده از ابر رساناها را نمی‌دهند. اما با طراحی دقیق می‌توان این مشكل را حل كرد.

دو طرح متفاوت پایه‌ای از موتور‌های خطی شتاب بالا ابداع شده است: تفنگ‌های ریلی و تفنگ های كویلی

برگرفته از انجمن رباتیک چمران

تنظیم برا یتبیان: سیدخاموشی