Откривање најмањих и најмоћнијих микро мотора на свету

Пиезоелектрични ултразвучни мотори имају две значајне предности, а то су њихова висока густина енергије и једноставна структура, што доприноси њиховој минијатуризацији.Направили смо прототип микро ултразвучног мотора користећи статор запремине приближно један кубни милиметар.Наши експерименти су показали да прототип мотора генерише обртни момент већи од 10 μНм са статором од једног кубног милиметра.Овај нови мотор је сада најмањи микро ултразвучни мотор који је развијен са практичним обртним моментом.

Микро актуатори су потребни за бројне апликације, у распону од мобилних и носивих уређаја до минимално инвазивних медицинских уређаја.Међутим, ограничења повезана са њиховом израдом ограничила су њихову примену на скали од једног милиметра.Најчешћи електромагнетни мотори захтевају минијатуризацију многих компликованих компоненти као што су калемови, магнети и лежајеви, и показују велику дисипацију обртног момента због скалирања.Електростатички мотори омогућавају одличну скалабилност коришћењем технологије микроелектромеханичких система (МЕМС), али је њихова слаба покретачка снага ограничила њихов даљи развој.
Очекује се да ће пиезоелектрични ултразвучни мотори постати микромотори високих перформанси због своје велике густине обртног момента и једноставних компоненти.Најмањи постојећи ултразвучни мотор који је до сада пријављен има металну компоненту пречника 0,25 мм и дужине од 1 мм.Међутим, његова укупна величина, укључујући механизам преднапрезања, износи 2-3 мм, а његова вредност обртног момента је премала (47 нНм) за употребу као актуатор у многим апликацијама.
Томоаки Машимо, истраживач са Технолошког универзитета Тојохаши, развија микро ултразвучни мотор са статором од једног кубног милиметра, као што је приказано на слици 1, и то је такође један од најмањих ултразвучних мотора икада направљених.Статор, који се састоји од металне коцке са пролазном рупом и плочастим пиезоелектричним елементима прилепљеним на његове стране, може се смањити без потребе за посебним методама обраде или монтаже.Прототип микро ултразвучног мотора постигао је практичан обртни момент од 10 μНм (ако ременица има радијус од 1 мм, мотор може подићи тежину од 1 г) и угаону брзину од 3000 о/мин при приближно 70 Вп-п.Ова вредност обртног момента је 200 пута већа од вредности постојећих микро мотора и веома је практична за ротирање малих објеката као што су мали сензори и механички делови.