ప్రపంచంలోని అతి చిన్న మరియు అత్యంత శక్తివంతమైన మైక్రో మోటార్‌ల ఆవిష్కరణ

పైజోఎలెక్ట్రిక్ అల్ట్రాసోనిక్ మోటార్లు రెండు ముఖ్యమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి, అవి వాటి అధిక శక్తి సాంద్రత మరియు వాటి సాధారణ నిర్మాణం, రెండూ వాటి సూక్ష్మీకరణకు దోహదం చేస్తాయి.మేము సుమారుగా ఒక క్యూబిక్ మిల్లీమీటర్ వాల్యూమ్‌తో స్టేటర్‌ని ఉపయోగించి ప్రోటోటైప్ మైక్రో అల్ట్రాసోనిక్ మోటారును రూపొందించాము.ప్రోటోటైప్ మోటార్ ఒక క్యూబిక్ మిల్లీమీటర్ స్టేటర్‌తో 10 μNm కంటే ఎక్కువ టార్క్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుందని మా ప్రయోగాలు చూపించాయి.ఈ నవల మోటార్ ఇప్పుడు ఆచరణాత్మక టార్క్‌తో అభివృద్ధి చేయబడిన అతి చిన్న మైక్రో అల్ట్రాసోనిక్ మోటారు.

మొబైల్ మరియు ధరించగలిగే పరికరాల నుండి మినిమల్లీ ఇన్వాసివ్ మెడికల్ డివైజ్‌ల వరకు అనేక అప్లికేషన్‌ల కోసం మైక్రో యాక్యుయేటర్‌లు అవసరం.అయినప్పటికీ, వాటి తయారీకి సంబంధించిన పరిమితులు ఒక-మిల్లీమీటర్ స్కేల్‌లో వాటి విస్తరణను పరిమితం చేశాయి.అత్యంత సాధారణ విద్యుదయస్కాంత మోటార్‌లకు కాయిల్స్, అయస్కాంతాలు మరియు బేరింగ్‌లు వంటి అనేక సంక్లిష్టమైన భాగాల సూక్ష్మీకరణ అవసరమవుతుంది మరియు స్కేలింగ్ కారణంగా తీవ్రమైన టార్క్ వెదజల్లుతుంది.ఎలెక్ట్రోస్టాటిక్ మోటార్లు మైక్రోఎలెక్ట్రోమెకానికల్ సిస్టమ్స్ (MEMS) సాంకేతికతను ఉపయోగించడం ద్వారా అద్భుతమైన స్కేలబిలిటీని ఎనేబుల్ చేస్తాయి, అయితే వాటి బలహీనమైన చోదక శక్తి వాటి తదుపరి అభివృద్ధిని పరిమితం చేసింది.
పైజోఎలెక్ట్రిక్ అల్ట్రాసోనిక్ మోటార్లు వాటి అధిక టార్క్ సాంద్రత మరియు సాధారణ భాగాల కారణంగా అధిక-పనితీరు గల మైక్రోమోటర్‌లుగా మారుతాయని భావిస్తున్నారు.ఇప్పటి వరకు నివేదించబడిన అతి చిన్న అల్ట్రాసోనిక్ మోటారు 0.25 మిమీ వ్యాసం మరియు 1 మిమీ పొడవు కలిగిన లోహ భాగాన్ని కలిగి ఉంది.అయినప్పటికీ, ప్రీలోడ్ మెకానిజంతో సహా దాని మొత్తం పరిమాణం 2-3 మిమీ వరకు ఉంటుంది మరియు దాని టార్క్ విలువ చాలా చిన్నది (47 nNm) అనేక అప్లికేషన్‌లలో యాక్చుయేటర్‌గా ఉపయోగించడానికి.
టొయోహాషి యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీలో పరిశోధకుడైన టోమోకి మాషిమో, అంజీర్ 1లో చూపిన విధంగా ఒక క్యూబిక్ మిల్లీమీటర్ స్టేటర్‌తో మైక్రో అల్ట్రాసోనిక్ మోటార్‌ను అభివృద్ధి చేస్తున్నారు మరియు ఇది ఇప్పటివరకు నిర్మించిన అతి చిన్న అల్ట్రాసోనిక్ మోటార్‌లలో ఒకటి.త్రూ-హోల్ మరియు ప్లేట్-పైజోఎలెక్ట్రిక్ ఎలిమెంట్స్‌తో మెటాలిక్ క్యూబ్‌ను కలిగి ఉండే స్టేటర్, దాని వైపులా అంటిపెట్టుకొని ఉంటుంది, ప్రత్యేక మ్యాచింగ్ లేదా అసెంబ్లీ పద్ధతులు అవసరం లేకుండా స్కేల్ డౌన్ చేయవచ్చు.ప్రోటోటైప్ మైక్రో అల్ట్రాసోనిక్ మోటారు 10 μNm ఆచరణాత్మక టార్క్‌ను సాధించింది (పుల్లీకి 1 మిమీ వ్యాసార్థం ఉంటే, మోటారు 1-గ్రా బరువును ఎత్తగలదు) మరియు సుమారు 70 Vp-p వద్ద 3000 rpm కోణీయ వేగాన్ని సాధించింది.ఈ టార్క్ విలువ ఇప్పటికే ఉన్న మైక్రో మోటార్ల కంటే 200 రెట్లు పెద్దది మరియు చిన్న సెన్సార్లు మరియు మెకానికల్ భాగాలు వంటి చిన్న వస్తువులను తిప్పడానికి చాలా ఆచరణాత్మకమైనది.