Piezoelektrické ultrazvukové motory mají dvě významné výhody, a to vysokou hustotu energie a jednoduchou konstrukci, což obojí přispívá k jejich miniaturizaci.Postavili jsme prototyp mikro ultrazvukového motoru se statorem o objemu přibližně jeden kubický milimetr.Naše experimenty ukázaly, že prototyp motoru generuje točivý moment větší než 10 μNm se statorem o velikosti jednoho krychlového milimetru.Tento nový motor je nyní nejmenším mikro ultrazvukovým motorem, který byl vyvinut s praktickým točivým momentem.
Mikro aktuátory jsou potřebné pro řadu aplikací, od mobilních a nositelných zařízení až po minimálně invazivní lékařské přístroje.Omezení spojená s jejich výrobou však omezila jejich nasazení v měřítku jednoho milimetru.Nejběžnější elektromagnetické motory vyžadují miniaturizaci mnoha komplikovaných součástí, jako jsou cívky, magnety a ložiska, a vykazují velké ztráty točivého momentu v důsledku změny měřítka.Elektrostatické motory umožňují vynikající škálovatelnost pomocí technologie mikroelektromechanických systémů (MEMS), ale jejich slabá hnací síla omezuje jejich další vývoj.
Očekává se, že piezoelektrické ultrazvukové motory se stanou vysoce výkonnými mikromotory kvůli jejich vysoké hustotě točivého momentu a jednoduchým součástem.Nejmenší existující ultrazvukový motor, který byl dosud hlášen, má kovovou součást o průměru 0,25 mm a délce 1 mm.Jeho celková velikost včetně mechanismu předpětí však činí 2-3 mm a jeho hodnota točivého momentu je příliš malá (47 nNm) pro použití jako aktuátor v mnoha aplikacích.
Tomoaki Mashimo, výzkumník na Toyohashi University of Technology, vyvíjí mikro ultrazvukový motor se statorem o velikosti jednoho krychlového milimetru, jak je znázorněno na obr. 1, a je to také jeden z nejmenších ultrazvukových motorů, které byly kdy vyrobeny.Stator, který se skládá z kovové krychle s průchozím otvorem a deskových piezoelektrických prvků nalepených na jeho stranách, lze zmenšit, aniž by bylo zapotřebí speciálních obráběcích nebo montážních metod.Prototyp mikro ultrazvukového motoru dosahoval praktického točivého momentu 10 μNm (pokud má kladka poloměr 1 mm, motor může zvednout závaží o hmotnosti 1 g) a úhlové rychlosti 3000 ot./min při přibližně 70 Vp-p.Tato hodnota točivého momentu je 200krát větší než u stávajících mikromotorů a je velmi praktická pro otáčení malých předmětů, jako jsou malé senzory a mechanické části.
Čas odeslání: 27. února 2018