เปิดตัวไมโครมอเตอร์ที่เล็กและทรงพลังที่สุดในโลก

มอเตอร์อัลตราโซนิกแบบเพียโซอิเล็กทริกมีข้อดีที่สำคัญสองประการ กล่าวคือ ความหนาแน่นของพลังงานสูงและโครงสร้างที่เรียบง่าย ซึ่งทั้งคู่มีส่วนช่วยในการย่อขนาดเราได้สร้างต้นแบบไมโครอัลตราโซนิกมอเตอร์โดยใช้สเตเตอร์ที่มีปริมาตรประมาณหนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตรการทดลองของเราแสดงให้เห็นว่ามอเตอร์ต้นแบบสร้างแรงบิดมากกว่า 10 μNm ด้วยสเตเตอร์หนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตรมอเตอร์รุ่นใหม่นี้เป็นมอเตอร์อัลตราโซนิกขนาดเล็กที่สุดที่ได้รับการพัฒนาด้วยแรงบิดที่ใช้งานได้จริง

ไมโครแอคทูเอเตอร์จำเป็นสำหรับการใช้งานจำนวนมาก ตั้งแต่อุปกรณ์พกพาและอุปกรณ์สวมใส่ ไปจนถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีการบุกรุกน้อยที่สุดอย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดที่เกี่ยวข้องกับการผลิตได้จำกัดการใช้งานในระดับหนึ่งมิลลิเมตรมอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าทั่วไปส่วนใหญ่ต้องการการลดขนาดส่วนประกอบที่ซับซ้อนหลายอย่าง เช่น คอยล์ แม่เหล็ก และแบริ่ง และแสดงการกระจายแรงบิดอย่างรุนแรงเนื่องจากการปรับขนาดมอเตอร์ไฟฟ้าสถิตช่วยให้ปรับขนาดได้ดีเยี่ยมโดยใช้เทคโนโลยีระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก (MEMS) แต่แรงขับที่อ่อนแอของมอเตอร์เหล่านี้จำกัดการพัฒนาต่อไป
คาดว่ามอเตอร์อัลตราโซนิกแบบเพียโซอิเล็กทริกจะกลายเป็นไมโครมอเตอร์ประสิทธิภาพสูง เนื่องจากมีความหนาแน่นของแรงบิดสูงและส่วนประกอบที่เรียบง่ายมอเตอร์อัลตราโซนิกที่เล็กที่สุดที่รายงานจนถึงปัจจุบันมีส่วนประกอบที่เป็นโลหะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.25 มม. และยาว 1 มม.อย่างไรก็ตาม ขนาดโดยรวมของมัน รวมถึงกลไกพรีโหลดอยู่ที่ 2-3 มม. และค่าแรงบิดของมันเล็กเกินไป (47 nNm) สำหรับใช้เป็นแอคทูเอเตอร์ในหลาย ๆ ด้าน
Tomoaki Mashimo นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี Toyohashi ได้พัฒนามอเตอร์อัลตราโซนิกขนาดเล็กที่มีสเตเตอร์หนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตร ดังแสดงในรูปที่ 1 และยังเป็นหนึ่งในมอเตอร์อัลตราโซนิกที่เล็กที่สุดที่เคยสร้างมาอีกด้วยสเตเตอร์ซึ่งประกอบด้วยลูกบาศก์โลหะที่มีองค์ประกอบทะลุผ่านและเพลตเพียโซอิเล็กทริกที่ด้านข้าง สามารถปรับขนาดลงได้โดยไม่ต้องใช้เครื่องจักรพิเศษหรือวิธีการประกอบใดๆมอเตอร์ไมโครอัลตราโซนิกต้นแบบได้รับแรงบิดในทางปฏิบัติที่ 10 μNm (หากรอกมีรัศมี 1 มม. มอเตอร์สามารถยกน้ำหนักได้ 1 กรัม) และความเร็วเชิงมุม 3000 รอบต่อนาทีที่ประมาณ 70 Vp-pค่าแรงบิดนี้มากกว่าไมโครมอเตอร์ที่มีอยู่ 200 เท่า และเหมาะสำหรับการหมุนวัตถุขนาดเล็ก เช่น เซ็นเซอร์ขนาดเล็กและชิ้นส่วนทางกล