दुनिया की सबसे छोटी और सबसे शक्तिशाली माइक्रो मोटर्स का अनावरण

पीजोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक मोटर्स के दो महत्वपूर्ण फायदे हैं, अर्थात् उनका उच्च ऊर्जा घनत्व और उनकी सरल संरचना, जो दोनों उनके लघुकरण में योगदान करते हैं।हमने लगभग एक घन मिलीमीटर की मात्रा के साथ एक स्टेटर का उपयोग करके एक प्रोटोटाइप माइक्रो अल्ट्रासोनिक मोटर बनाया है।हमारे प्रयोगों से पता चला है कि प्रोटोटाइप मोटर एक क्यूबिक मिलीमीटर स्टेटर के साथ 10 μNm से अधिक का टार्क उत्पन्न करता है।यह उपन्यास मोटर अब सबसे छोटी माइक्रो अल्ट्रासोनिक मोटर है जिसे व्यावहारिक टोक़ के साथ विकसित किया गया है।

मोबाइल और पहनने योग्य उपकरणों से लेकर न्यूनतम इनवेसिव चिकित्सा उपकरणों तक कई अनुप्रयोगों के लिए माइक्रो एक्ट्यूएटर्स की आवश्यकता होती है।हालांकि, उनके निर्माण से जुड़ी सीमाओं ने एक मिलीमीटर के पैमाने पर उनकी तैनाती को प्रतिबंधित कर दिया है।सबसे आम विद्युत चुम्बकीय मोटर्स को कई जटिल घटकों जैसे कि कॉइल, मैग्नेट और बियरिंग्स के लघुकरण की आवश्यकता होती है, और स्केलिंग के कारण गंभीर टोक़ अपव्यय का प्रदर्शन करते हैं।इलेक्ट्रोस्टैटिक मोटर्स माइक्रोइलेक्ट्रोमैकेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) तकनीक का उपयोग करके उत्कृष्ट मापनीयता को सक्षम करते हैं, लेकिन उनकी कमजोर ड्राइविंग शक्ति ने उनके आगे के विकास को सीमित कर दिया है।
पीजोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक मोटर्स को उनके उच्च टोक़ घनत्व और सरल घटकों के कारण उच्च प्रदर्शन वाले माइक्रोमोटर बनने की उम्मीद है।अब तक की सबसे छोटी मौजूदा अल्ट्रासोनिक मोटर में 0.25 मिमी के व्यास और 1 मिमी की लंबाई के साथ एक धातु घटक है।हालांकि, प्रीलोड मैकेनिज्म सहित इसका कुल आकार, 2-3 मिमी तक होता है, और इसका टॉर्क वैल्यू कई अनुप्रयोगों में एक्चुएटर के रूप में उपयोग के लिए बहुत छोटा (47 एनएम) है।
टोमोआकी माशिमो, प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के एक शोधकर्ता, एक घन मिलीमीटर स्टेटर के साथ एक माइक्रो अल्ट्रासोनिक मोटर विकसित कर रहे हैं, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, और यह अब तक निर्मित सबसे छोटी अल्ट्रासोनिक मोटरों में से एक है।स्टेटर, जिसमें थ्रू-होल और प्लेट-पीज़ोइलेक्ट्रिक तत्वों के साथ एक धातु क्यूब होता है, जो इसके किनारों का पालन करता है, बिना किसी विशेष मशीनिंग या असेंबली विधियों की आवश्यकता के नीचे बढ़ाया जा सकता है।प्रोटोटाइप माइक्रो अल्ट्रासोनिक मोटर ने 10 μNm (यदि चरखी की त्रिज्या 1 मिमी है, तो मोटर 1-g वजन उठा सकती है) का व्यावहारिक टोक़ और लगभग 70 Vp-p पर 3000 आरपीएम का कोणीय वेग प्राप्त किया।यह टॉर्क वैल्यू मौजूदा माइक्रो मोटर्स की तुलना में 200 गुना बड़ा है, और छोटे सेंसर और मैकेनिकल पार्ट्स जैसी छोटी वस्तुओं को घुमाने के लिए बहुत व्यावहारिक है।