압전 초음파 모터는 높은 에너지 밀도와 간단한 구조라는 두 가지 중요한 이점이 있으며, 이는 모두 소형화에 기여합니다.우리는 약 1 입방 밀리미터의 부피를 가진 고정자를 사용하여 프로토타입 마이크로 초음파 모터를 제작했습니다.우리의 실험에 따르면 프로토타입 모터는 1 입방 밀리미터 고정자로 10μNm 이상의 토크를 생성합니다.이 새로운 모터는 이제 실용적인 토크로 개발된 가장 작은 마이크로 초음파 모터입니다.
마이크로 액추에이터는 모바일 및 웨어러블 장치에서 최소 침습 의료 장치에 이르기까지 다양한 응용 분야에 필요합니다.그러나 제작과 관련된 제한 사항으로 인해 1밀리미터 규모의 배포가 제한되었습니다.가장 일반적인 전자기 모터는 코일, 자석, 베어링과 같은 복잡한 부품의 소형화가 필요하며 스케일링으로 인해 심각한 토크 소실을 보입니다.정전기 모터는 MEMS(Microelectromechanical Systems) 기술을 사용하여 뛰어난 확장성을 제공하지만 약한 구동력으로 인해 추가 개발이 제한되었습니다.
압전 초음파 모터는 높은 토크 밀도와 간단한 구성으로 인해 고성능 마이크로 모터가 될 것으로 예상됩니다.현재까지 보고된 가장 작은 기존 초음파 모터는 직경 0.25mm, 길이 1mm의 금속 부품을 갖고 있다.그러나 예압 메커니즘을 포함한 전체 크기는 2-3mm에 달하고 토크 값은 많은 응용 분야에서 액추에이터로 사용하기에는 너무 작습니다(47nNm).
Tomoaki Mashimo, Toyohashi University of Technology의 연구원은 그림 1과 같이 고정자가 1입방 밀리미터인 마이크로 초음파 모터를 개발해 왔으며, 이것은 또한 지금까지 만들어진 가장 작은 초음파 모터 중 하나입니다.관통 구멍이 있는 금속 큐브와 측면에 판 압전 소자가 부착된 고정자는 특별한 기계 가공이나 조립 방법 없이 축소할 수 있습니다.프로토타입 마이크로 초음파 모터는 10μNm의 실제 토크(도르래의 반경이 1mm인 경우 모터는 1g 무게를 들어 올릴 수 있음)와 약 70Vp-p에서 3000rpm의 각속도를 달성했습니다.이 토크값은 기존 마이크로 모터보다 200배 큰 값으로 소형 센서, 기계 부품 등 작은 물체를 회전시키는 데 매우 실용적이다.
게시 시간: 2018년 2월 27일