जगातील सर्वात लहान आणि सर्वात शक्तिशाली मायक्रो मोटर्सचे अनावरण

पीझोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक मोटर्सचे दोन महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत, ते म्हणजे त्यांची उच्च ऊर्जा घनता आणि त्यांची साधी रचना, जे दोन्ही त्यांच्या लघुकरणात योगदान देतात.आम्ही अंदाजे एक घन मिलिमीटर आकारमान असलेल्या स्टेटरचा वापर करून प्रोटोटाइप मायक्रो अल्ट्रासोनिक मोटर तयार केली आहे.आमच्या प्रयोगांवरून असे दिसून आले आहे की प्रोटोटाइप मोटर एक घन मिलिमीटर स्टेटरसह 10 μNm पेक्षा जास्त टॉर्क निर्माण करते.ही कादंबरी मोटर आता सर्वात लहान मायक्रो अल्ट्रासोनिक मोटर आहे जी व्यावहारिक टॉर्कसह विकसित केली गेली आहे.

मोबाईल आणि वेअरेबल उपकरणांपासून ते कमीतकमी हल्ल्याच्या वैद्यकीय उपकरणांपर्यंत असंख्य ऍप्लिकेशन्ससाठी मायक्रो ऍक्च्युएटर्स आवश्यक आहेत.तथापि, त्यांच्या फॅब्रिकेशनशी संबंधित मर्यादांमुळे त्यांची तैनाती एक-मिलीमीटर स्केलवर मर्यादित आहे.सर्वात सामान्य इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक मोटर्सना कॉइल, मॅग्नेट आणि बियरिंग्ज सारख्या अनेक क्लिष्ट घटकांचे सूक्ष्मीकरण आवश्यक असते आणि स्केलिंगमुळे तीव्र टॉर्क नष्ट होते.इलेक्ट्रोस्टॅटिक मोटर्स मायक्रोइलेक्ट्रोमेकॅनिकल सिस्टम (MEMS) तंत्रज्ञानाचा वापर करून उत्कृष्ट स्केलेबिलिटी सक्षम करतात, परंतु त्यांच्या कमकुवत प्रेरक शक्तीमुळे त्यांचा पुढील विकास मर्यादित झाला आहे.
पायझोइलेक्ट्रिक अल्ट्रासोनिक मोटर्स त्यांच्या उच्च टॉर्क घनतेमुळे आणि साध्या घटकांमुळे उच्च-कार्यक्षमता मायक्रोमोटर बनतील अशी अपेक्षा आहे.आजपर्यंत नोंदवलेल्या सर्वात लहान विद्यमान अल्ट्रासोनिक मोटरमध्ये 0.25 मिमी व्यासाचा आणि 1 मिमी लांबीचा धातूचा घटक आहे.तथापि, त्याचा एकूण आकार, प्रीलोड यंत्रणेसह, 2-3 मिमी इतका आहे आणि त्याचे टॉर्क मूल्य अनेक अनुप्रयोगांमध्ये अॅक्ट्युएटर म्हणून वापरण्यासाठी खूप लहान (47 nNm) आहे.
टोमोआकी माशिमो, टोयोहाशी युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजीचे संशोधक, आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, एक घन मिलिमीटर स्टेटर असलेली सूक्ष्म अल्ट्रासोनिक मोटर विकसित करत आहेत आणि ते आतापर्यंत बांधलेल्या सर्वात लहान अल्ट्रासोनिक मोटर्सपैकी एक आहे.स्टेटर, ज्यामध्ये थ्रू-होल आणि प्लेट-पीझोइलेक्ट्रिक घटकांसह एक धातूचा घन असतो, त्याला कोणत्याही विशेष मशीनिंग किंवा असेंबली पद्धतींची आवश्यकता नसताना कमी करता येते.प्रोटोटाइप मायक्रो अल्ट्रासोनिक मोटरने 10 μNm चा व्यावहारिक टॉर्क मिळवला (जर पुलीची त्रिज्या 1 मिमी असेल, तर मोटर 1-g वजन उचलू शकते) आणि अंदाजे 70 Vp-p वर 3000 rpm चा कोनीय वेग.हे टॉर्क व्हॅल्यू सध्याच्या मायक्रो मोटर्सपेक्षा 200 पट जास्त आहे आणि लहान सेन्सर आणि यांत्रिक भाग यांसारख्या लहान वस्तू फिरवण्यासाठी खूप व्यावहारिक आहे.