Piëzo-elektrische ultrasone motoren hebben twee belangrijke voordelen, namelijk hun hoge energiedichtheid en hun eenvoudige structuur, die beide bijdragen aan hun miniaturisatie.We hebben een prototype micro ultrasone motor gebouwd met behulp van een stator met een volume van ongeveer één kubieke millimeter.Onze experimenten hebben aangetoond dat de prototypemotor een koppel van meer dan 10 μNm genereert met een stator van één kubieke millimeter.Deze nieuwe motor is nu de kleinste micro ultrasone motor die is ontwikkeld met een praktisch koppel.
Micro-actuatoren zijn nodig voor tal van toepassingen, variërend van mobiele en draagbare apparaten tot minimaal invasieve medische apparaten.De beperkingen die aan hun fabricage zijn verbonden, hebben echter hun inzet op de schaal van één millimeter beperkt.De meest voorkomende elektromagnetische motoren vereisen de miniaturisatie van veel gecompliceerde componenten zoals spoelen, magneten en lagers, en vertonen een ernstige koppeldissipatie als gevolg van de schaalvergroting.Elektrostatische motoren maken een uitstekende schaalbaarheid mogelijk door gebruik te maken van micro-elektromechanische systemen (MEMS)-technologie, maar hun zwakke drijvende kracht heeft hun verdere ontwikkeling beperkt.
Piëzo-elektrische ultrasone motoren zullen naar verwachting krachtige micromotoren worden vanwege hun hoge koppeldichtheid en eenvoudige componenten.De kleinste bestaande ultrasone motor die tot nu toe is gerapporteerd, heeft een metalen onderdeel met een diameter van 0,25 mm en een lengte van 1 mm.De totale grootte, inclusief het voorbelastingsmechanisme, bedraagt echter 2-3 mm en de koppelwaarde is te klein (47 nNm) om in veel toepassingen als actuator te worden gebruikt.
Tomoaki Mashimo, een onderzoeker aan de Toyohashi University of Technology, heeft een micro-ultrasone motor ontwikkeld met een stator van één kubieke millimeter, zoals weergegeven in Fig. 1, en het is ook een van de kleinste ultrasone motoren die ooit zijn gebouwd.De stator, die bestaat uit een metalen kubus met een doorgaand gat en plaat-piëzo-elektrische elementen die aan de zijkanten zijn gekleefd, kan worden verkleind zonder dat speciale bewerkings- of montagemethoden nodig zijn.Het prototype micro ultrasone motor bereikte een praktisch koppel van 10 μNm (als de poelie een straal van 1 mm heeft, kan de motor een gewicht van 1 g tillen) en een hoeksnelheid van 3000 rpm bij ongeveer 70 Vpp.Deze koppelwaarde is 200 keer groter dan die van bestaande micromotoren en is zeer praktisch voor het draaien van kleine objecten zoals kleine sensoren en mechanische onderdelen.
Posttijd: 27-feb-2018