Presentación dos micromotores máis pequenos e potentes do mundo

Os motores ultrasóns piezoeléctricos teñen dúas vantaxes significativas, a saber, a súa alta densidade de enerxía e a súa estrutura sinxela, que contribúen á súa miniaturización.Construímos un prototipo de micromotor ultrasóns usando un estator cun volume de aproximadamente un milímetro cúbico.Os nosos experimentos demostraron que o motor prototipo xera un par de máis de 10 μNm cun estator dun milímetro cúbico.Este novo motor é agora o motor micro ultrasóns máis pequeno que se desenvolveu cun práctico par de torsión.

Os microactuadores son necesarios para numerosas aplicacións, que van desde dispositivos móbiles e portátiles ata dispositivos médicos mínimamente invasivos.Non obstante, as limitacións asociadas á súa fabricación restrinxiron o seu despregamento a escala dun milímetro.Os motores electromagnéticos máis comúns requiren a miniaturización de moitos compoñentes complicados, como bobinas, imáns e rodamentos, e presentan unha gran disipación de par debido á escala.Os motores electrostáticos permiten unha excelente escalabilidade mediante a tecnoloxía de sistemas microelectromecánicos (MEMS), pero a súa débil forza motriz limitou o seu desenvolvemento posterior.
Espérase que os motores ultrasóns piezoeléctricos se convertan en micromotores de alto rendemento debido á súa alta densidade de par e compoñentes sinxelos.O motor ultrasónico máis pequeno existente ata o momento ten un compoñente metálico cun diámetro de 0,25 mm e unha lonxitude de 1 mm.Non obstante, o seu tamaño total, incluído o mecanismo de precarga, ascende a 2-3 mm e o seu valor de par é demasiado pequeno (47 nNm) para o seu uso como actuador en moitas aplicacións.
Tomoaki Mashimo, investigador da Universidade de Tecnoloxía de Toyohashi, estivo a desenvolver un micromotor ultrasónico cun estator dun milímetro cúbico, como se mostra na figura 1, e tamén é un dos motores ultrasóns máis pequenos xamais construídos.O estator, que consta dun cubo metálico cun orificio pasante e elementos piezoeléctricos de placa adheridos aos seus lados, pódese reducir sen necesidade de ningún método especial de mecanizado ou montaxe.O prototipo de motor ultrasóns micro conseguiu un par práctico de 10 μNm (se a polea ten un radio de 1 mm, o motor pode levantar un peso de 1 g) e unha velocidade angular de 3000 rpm a aproximadamente 70 Vp-p.Este valor de par é 200 veces maior que o dos micromotores existentes, e é moi práctico para facer xirar pequenos obxectos como pequenos sensores e pezas mecánicas.