Piesoelektrilistel ultrahelimootoritel on kaks olulist eelist, nimelt nende suur energiatihedus ja lihtne struktuur, mis mõlemad aitavad kaasa nende miniaturiseerimisele.Oleme ehitanud mikro-ultrahelimootori prototüübi, kasutades staatorit, mille maht on ligikaudu üks kuupmillimeeter.Meie katsed on näidanud, et prototüüpmootor genereerib ühe kuupmillimeetrise staatoriga pöördemomendi üle 10 μNm.See uudne mootor on nüüd väikseim mikro-ultrahelimootor, mis on välja töötatud praktilise pöördemomendiga.
Mikroajamid on vajalikud paljude rakenduste jaoks, alates mobiilsetest ja kantavatest seadmetest kuni minimaalselt invasiivsete meditsiiniseadmeteni.Nende valmistamisega seotud piirangud on aga piiranud nende kasutuselevõttu ühe millimeetri skaalal.Kõige tavalisemad elektromagnetilised mootorid nõuavad paljude keeruliste komponentide, nagu mähised, magnetid ja laagrid, miniatuurimist ning nende pöördemomendi hajumine on tingitud skaleerimisest.Elektrostaatilised mootorid võimaldavad mikroelektromehaaniliste süsteemide (MEMS) tehnoloogia abil suurepärast mastaapsust, kuid nende nõrk liikumapanev jõud on piiranud nende edasist arengut.
Arvatakse, et piesoelektrilistest ultrahelimootoritest saavad suure jõudlusega mikromootorid nende suure pöördemomenditiheduse ja lihtsate komponentide tõttu.Väikseimal olemasoleval ultrahelimootoril, millest siiani teatati, on metallist komponent, mille läbimõõt on 0,25 mm ja pikkus 1 mm.Selle kogusuurus, sealhulgas eelkoormusmehhanism, ulatub aga 2–3 mm-ni ja selle pöördemomendi väärtus on liiga väike (47 nNm) paljudes rakendustes täiturmehhanismina kasutamiseks.
Toyohashi Tehnikaülikooli teadlane Tomoaki Mashimo on välja töötanud ühe kuupmillimeetrise staatoriga mikro-ultrahelimootorit, nagu on näidatud joonisel 1, ja see on ka üks väikseimaid ultrahelimootoreid, mis eales ehitatud.Staatorit, mis koosneb läbiva auguga metallkuubist ja külgedele kinnitatud plaatpiesoelektrilistest elementidest, saab vähendada, ilma et oleks vaja mingeid erilisi töötlemis- või monteerimismeetodeid.Mikro-ultrahelimootori prototüüp saavutas praktilise pöördemomendi 10 μNm (kui rihmaratta raadius on 1 mm, suudab mootor tõsta 1-grammist raskust) ja nurkkiiruseks 3000 p/min umbes 70 Vp-p juures.See pöördemomendi väärtus on 200 korda suurem kui olemasolevatel mikromootoritel ja on väga praktiline väikeste esemete (nt väikesed andurid ja mehaanilised osad) pöörlemisel.
Postitusaeg: 27.02.2018