П’єзоелектричні ультразвукові двигуни мають дві суттєві переваги, а саме їх високу щільність енергії та просту структуру, які обидва сприяють їх мініатюризації.Ми створили прототип мікроультразвукового двигуна, використовуючи статор об’ємом приблизно один кубічний міліметр.Наші експерименти показали, що прототип двигуна створює крутний момент понад 10 мкНм зі статором об’ємом один кубічний міліметр.Цей новий двигун тепер є найменшим мікроультразвуковим двигуном, який був розроблений із практичним крутним моментом.
Мікроприводи потрібні для багатьох застосувань, починаючи від мобільних і носимих пристроїв і закінчуючи мінімально інвазивними медичними пристроями.Однак обмеження, пов'язані з їх виготовленням, обмежили їх розгортання в масштабі одного міліметра.Найпоширеніші електромагнітні двигуни вимагають мініатюризації багатьох складних компонентів, таких як котушки, магніти та підшипники, і демонструють серйозне розсіювання крутного моменту через масштабування.Електростатичні двигуни забезпечують відмінну масштабованість за допомогою технології мікроелектромеханічних систем (MEMS), але їх слабка рушійна сила обмежила їх подальший розвиток.
Очікується, що п’єзоелектричні ультразвукові двигуни стануть високопродуктивними мікродвигунами через їх високу щільність крутного моменту та прості компоненти.Найменший існуючий ультразвуковий двигун, про який повідомляється на сьогодні, має металевий компонент діаметром 0,25 мм і довжиною 1 мм.Однак його загальний розмір, включаючи механізм попереднього натягу, становить 2-3 мм, а його значення крутного моменту занадто мало (47 нНм) для використання в якості приводу в багатьох додатках.
Томоакі Машімо, дослідник з Технологічного університету Тойохасі, розробляє мікроультразвуковий двигун із статором об’ємом один кубічний міліметр, як показано на рис. 1, і це також один із найменших ультразвукових двигунів, коли-небудь створених.Статор, який складається з металевого куба з наскрізним отвором і пластинчастими п’єзоелектричними елементами, прикріпленими до його боків, можна зменшити без необхідності будь-якої спеціальної обробки або методів складання.Прототип мікроультразвукового двигуна досяг практичного крутного моменту 10 мкНм (якщо шків має радіус 1 мм, двигун може піднімати вагу 1 г) і кутової швидкості 3000 об/хв при приблизно 70 Vp-p.Це значення крутного моменту в 200 разів більше, ніж у існуючих мікромоторів, і дуже практично для обертання невеликих об’єктів, таких як невеликі датчики та механічні частини.
Час публікації: 27 лютого 2018 р