વિશ્વની સૌથી નાની અને સૌથી શક્તિશાળી માઇક્રો મોટર્સનું અનાવરણ

પીઝોઇલેક્ટ્રિક અલ્ટ્રાસોનિક મોટર્સના બે નોંધપાત્ર ફાયદા છે, એટલે કે તેમની ઉચ્ચ ઊર્જા ઘનતા અને તેમની સરળ રચના, જે બંને તેમના લઘુચિત્રીકરણમાં ફાળો આપે છે.અમે અંદાજે એક ક્યુબિક મિલીમીટરના જથ્થા સાથે સ્ટેટરનો ઉપયોગ કરીને પ્રોટોટાઇપ માઇક્રો અલ્ટ્રાસોનિક મોટર બનાવી છે.અમારા પ્રયોગો દર્શાવે છે કે પ્રોટોટાઇપ મોટર એક ક્યુબિક મિલીમીટર સ્ટેટર સાથે 10 μNm કરતાં વધુ ટોર્ક જનરેટ કરે છે.આ નોવેલ મોટર હવે સૌથી નાની માઇક્રો અલ્ટ્રાસોનિક મોટર છે જેને વ્યવહારુ ટોર્ક સાથે વિકસાવવામાં આવી છે.

મોબાઇલ અને પહેરી શકાય તેવા ઉપકરણોથી માંડીને ન્યૂનતમ આક્રમક તબીબી ઉપકરણો સુધીની અસંખ્ય એપ્લિકેશનો માટે માઇક્રો એક્ટ્યુએટર્સ જરૂરી છે.જો કે, તેમના ફેબ્રિકેશન સાથે સંકળાયેલ મર્યાદાઓએ તેમની જમાવટને એક-મિલિમીટર સ્કેલ પર પ્રતિબંધિત કરી છે.સૌથી સામાન્ય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક મોટર્સમાં કોઇલ, ચુંબક અને બેરિંગ્સ જેવા ઘણા જટિલ ઘટકોના લઘુચિત્રીકરણની જરૂર પડે છે અને સ્કેલિંગને કારણે તીવ્ર ટોર્કનું વિસર્જન થાય છે.ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક મોટર્સ માઇક્રોઇલેક્ટ્રોમિકેનિકલ સિસ્ટમ્સ (MEMS) ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ કરીને ઉત્તમ માપનીયતાને સક્ષમ કરે છે, પરંતુ તેમના નબળા ચાલક બળે તેમના આગળના વિકાસને મર્યાદિત કરી દીધા છે.
પીઝોઇલેક્ટ્રિક અલ્ટ્રાસોનિક મોટર્સ તેમની ઊંચી ટોર્ક ઘનતા અને સરળ ઘટકોને કારણે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન માઇક્રોમોટર્સ બનવાની અપેક્ષા છે.અત્યાર સુધી નોંધાયેલ સૌથી નાની હાલની અલ્ટ્રાસોનિક મોટરમાં 0.25 મીમીના વ્યાસ અને 1 મીમીની લંબાઈ સાથે મેટાલિક ઘટક છે.જો કે, તેનું કુલ કદ, પ્રીલોડ મિકેનિઝમ સહિત, 2-3 mm જેટલું છે, અને તેની ટોર્ક મૂલ્ય ઘણી બધી એપ્લિકેશનોમાં એક્ટ્યુએટર તરીકે ઉપયોગ કરવા માટે ખૂબ નાનું (47 nNm) છે.
ટોયોહાશી યુનિવર્સિટી ઓફ ટેક્નોલોજીના સંશોધક ટોમોઆકી માશિમો, આકૃતિ 1 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, એક ક્યુબિક મિલીમીટર સ્ટેટર સાથે માઇક્રો અલ્ટ્રાસોનિક મોટર વિકસાવી રહ્યા છે, અને તે અત્યાર સુધીની સૌથી નાની અલ્ટ્રાસોનિક મોટર્સમાંની એક પણ છે.સ્ટેટર, જેમાં મેટાલિક ક્યુબનો સમાવેશ થાય છે જેમાં થ્રુ-હોલ અને પ્લેટ-પીઝોઇલેક્ટ્રિક તત્વો તેની બાજુઓ પર વળગી રહે છે, તેને કોઈપણ વિશિષ્ટ મશીનિંગ અથવા એસેમ્બલી પદ્ધતિઓની જરૂર વગર નાનું કરી શકાય છે.પ્રોટોટાઇપ માઇક્રો અલ્ટ્રાસોનિક મોટરે 10 μNm (જો ગરગડીની ત્રિજ્યા 1 mm હોય, તો મોટર 1-g વજન ઉપાડી શકે છે) અને આશરે 70 Vp-p પર 3000 rpm નો કોણીય વેગ પ્રાપ્ત કરે છે.આ ટોર્ક મૂલ્ય હાલની માઇક્રો મોટર્સ કરતા 200 ગણું મોટું છે, અને નાના સેન્સર અને યાંત્રિક ભાગો જેવા નાના પદાર્થોને ફેરવવા માટે ખૂબ જ વ્યવહારુ છે.