ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും ചെറുതും ശക്തവുമായ മൈക്രോ മോട്ടോറുകളുടെ അനാച്ഛാദനം

പീസോഇലക്‌ട്രിക് അൾട്രാസോണിക് മോട്ടോറുകൾക്ക് രണ്ട് പ്രധാന ഗുണങ്ങളുണ്ട്, അതായത് അവയുടെ ഉയർന്ന ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയും അവയുടെ ലളിതമായ ഘടനയും, ഇവ രണ്ടും അവയുടെ ചെറുവൽക്കരണത്തിന് കാരണമാകുന്നു.ഏകദേശം ഒരു ക്യുബിക് മില്ലിമീറ്റർ വോള്യമുള്ള ഒരു സ്റ്റേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് ഞങ്ങൾ ഒരു പ്രോട്ടോടൈപ്പ് മൈക്രോ അൾട്രാസോണിക് മോട്ടോർ നിർമ്മിച്ചു.പ്രോട്ടോടൈപ്പ് മോട്ടോർ ഒരു ക്യുബിക് മില്ലിമീറ്റർ സ്റ്റേറ്റർ ഉപയോഗിച്ച് 10 μNm-ൽ കൂടുതൽ ടോർക്ക് സൃഷ്ടിക്കുന്നുവെന്ന് ഞങ്ങളുടെ പരീക്ഷണങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.ഈ നോവൽ മോട്ടോർ ഇപ്പോൾ പ്രായോഗിക ടോർക്ക് ഉപയോഗിച്ച് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ഏറ്റവും ചെറിയ മൈക്രോ അൾട്രാസോണിക് മോട്ടോറാണ്.

മൊബൈൽ, ധരിക്കാവുന്ന ഉപകരണങ്ങൾ മുതൽ മിനിമം ഇൻവേസീവ് മെഡിക്കൽ ഉപകരണങ്ങൾ വരെയുള്ള നിരവധി ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് മൈക്രോ ആക്യുവേറ്ററുകൾ ആവശ്യമാണ്.എന്നിരുന്നാലും, അവയുടെ ഫാബ്രിക്കേഷനുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പരിമിതികൾ ഒരു മില്ലിമീറ്റർ സ്കെയിലിൽ അവയുടെ വിന്യാസത്തെ നിയന്ത്രിച്ചിരിക്കുന്നു.ഏറ്റവും സാധാരണമായ വൈദ്യുതകാന്തിക മോട്ടോറുകൾക്ക് കോയിലുകൾ, മാഗ്നറ്റുകൾ, ബെയറിംഗുകൾ എന്നിവ പോലുള്ള സങ്കീർണ്ണമായ നിരവധി ഘടകങ്ങളുടെ മിനിയേച്ചറൈസേഷൻ ആവശ്യമാണ്, കൂടാതെ സ്കെയിലിംഗ് കാരണം കഠിനമായ ടോർക്ക് ഡിസ്പേഷൻ പ്രകടിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.മൈക്രോ ഇലക്‌ട്രോ മെക്കാനിക്കൽ സിസ്റ്റംസ് (MEMS) സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് ഇലക്‌ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് മോട്ടോറുകൾ മികച്ച സ്കേലബിളിറ്റി പ്രാപ്‌തമാക്കുന്നു, എന്നാൽ അവയുടെ ദുർബലമായ ചാലകശക്തി അവയുടെ തുടർന്നുള്ള വികസനം പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു.
ഉയർന്ന ടോർക്ക് സാന്ദ്രതയും ലളിതമായ ഘടകങ്ങളും കാരണം പീസോ ഇലക്ട്രിക് അൾട്രാസോണിക് മോട്ടോറുകൾ ഉയർന്ന പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള മൈക്രോമോട്ടറുകളായി മാറുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.ഇന്നുവരെ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുള്ള ഏറ്റവും ചെറിയ അൾട്രാസോണിക് മോട്ടോറിന് 0.25 മില്ലിമീറ്റർ വ്യാസവും 1 മില്ലിമീറ്റർ നീളവുമുള്ള ഒരു ലോഹ ഘടകമുണ്ട്.എന്നിരുന്നാലും, പ്രീലോഡ് മെക്കാനിസം ഉൾപ്പെടെ, അതിന്റെ മൊത്തം വലുപ്പം 2-3 മില്ലിമീറ്ററാണ്, കൂടാതെ അതിന്റെ ടോർക്ക് മൂല്യം വളരെ ചെറുതാണ് (47 nNm) പല ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലും ഒരു ആക്യുവേറ്ററായി ഉപയോഗിക്കാൻ.
ടൊയോഹാഷി യൂണിവേഴ്‌സിറ്റി ഓഫ് ടെക്‌നോളജിയിലെ ഗവേഷകനായ ടോമോക്കി മാഷിമോ, ചിത്രം 1-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഒരു ക്യുബിക് മില്ലിമീറ്റർ സ്റ്റേറ്ററുള്ള ഒരു മൈക്രോ അൾട്രാസോണിക് മോട്ടോർ വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുന്നു, ഇത് ഇതുവരെ നിർമ്മിച്ചതിൽ വച്ച് ഏറ്റവും ചെറിയ അൾട്രാസോണിക് മോട്ടോറുകളിൽ ഒന്നാണ്.ത്രൂ-ഹോൾ, പ്ലേറ്റ്-പൈസോ ഇലക്‌ട്രിക് ഘടകങ്ങൾ എന്നിവ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു മെറ്റാലിക് ക്യൂബ് ഉൾക്കൊള്ളുന്ന സ്റ്റേറ്റർ, പ്രത്യേക മെഷീനിംഗോ അസംബ്ലി രീതികളോ ആവശ്യമില്ലാതെ സ്കെയിൽ ഡൗൺ ചെയ്യാൻ കഴിയും.പ്രോട്ടോടൈപ്പ് മൈക്രോ അൾട്രാസോണിക് മോട്ടോർ 10 μNm ന്റെ പ്രായോഗിക ടോർക്കും (പുള്ളിക്ക് 1 mm ആരം ഉണ്ടെങ്കിൽ, മോട്ടോറിന് 1-g ഭാരം ഉയർത്താൻ കഴിയും) ഏകദേശം 70 Vp-p-ൽ 3000 rpm കോണീയ പ്രവേഗവും കൈവരിച്ചു.ഈ ടോർക്ക് മൂല്യം നിലവിലുള്ള മൈക്രോ മോട്ടോറുകളേക്കാൾ 200 മടങ്ങ് വലുതാണ്, കൂടാതെ ചെറിയ സെൻസറുകളും മെക്കാനിക്കൽ ഭാഗങ്ങളും പോലുള്ള ചെറിയ വസ്തുക്കളെ തിരിക്കാൻ വളരെ പ്രായോഗികമാണ്.