Động cơ siêu âm áp điện có hai ưu điểm đáng kể, đó là mật độ năng lượng cao và cấu trúc đơn giản của chúng, cả hai đều góp phần thu nhỏ chúng.Chúng tôi đã chế tạo một động cơ siêu âm vi mô nguyên mẫu sử dụng một stator có thể tích xấp xỉ một milimét khối.Các thí nghiệm của chúng tôi đã chỉ ra rằng động cơ nguyên mẫu tạo ra mô-men xoắn lớn hơn 10 μNm với stator một milimét khối.Động cơ mới này hiện là động cơ siêu âm vi mô nhỏ nhất đã được phát triển với mô-men xoắn thực tế.
Thiết bị truyền động siêu nhỏ cần thiết cho nhiều ứng dụng, từ thiết bị di động và thiết bị đeo được đến các thiết bị y tế xâm lấn tối thiểu.Tuy nhiên, những hạn chế liên quan đến việc chế tạo chúng đã hạn chế việc triển khai chúng ở quy mô một milimét.Các động cơ điện từ phổ biến nhất đòi hỏi sự thu nhỏ của nhiều thành phần phức tạp như cuộn dây, nam châm và ổ trục, và thể hiện sự tiêu tán mô-men xoắn nghiêm trọng do quy mô.Động cơ tĩnh điện cho phép khả năng mở rộng tuyệt vời bằng cách sử dụng công nghệ hệ thống vi cơ điện tử (MEMS), nhưng động cơ yếu của chúng đã hạn chế sự phát triển hơn nữa của chúng.
Động cơ siêu âm áp điện được kỳ vọng sẽ trở thành động cơ vi mô hiệu suất cao vì mật độ mô-men xoắn cao và các thành phần đơn giản.Động cơ siêu âm nhỏ nhất hiện có được báo cáo cho đến nay có thành phần kim loại với đường kính 0,25 mm và chiều dài 1 mm.Tuy nhiên, tổng kích thước của nó, bao gồm cả cơ cấu tải trước, lên tới 2-3 mm và giá trị mô-men xoắn của nó quá nhỏ (47 nNm) để sử dụng như một thiết bị truyền động trong nhiều ứng dụng.
Tomoaki Mashimo, một nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Toyohashi, đã phát triển một động cơ siêu âm siêu nhỏ với stato một mm khối, như trong Hình 1, và nó cũng là một trong những động cơ siêu âm nhỏ nhất từng được chế tạo.Stato, bao gồm một khối kim loại với một lỗ xuyên qua và các phần tử áp điện dính vào các mặt của nó, có thể được thu nhỏ mà không yêu cầu bất kỳ phương pháp gia công hoặc lắp ráp đặc biệt nào.Động cơ siêu âm vi mô nguyên mẫu đạt được mô-men xoắn thực tế là 10 μNm (Nếu ròng rọc có bán kính 1 mm, động cơ có thể nâng vật nặng 1 g) và vận tốc góc 3000 vòng / phút ở khoảng 70 Vp-p.Giá trị mô-men xoắn này lớn hơn 200 lần so với các động cơ vi mô hiện có và rất thiết thực để quay các vật thể nhỏ như cảm biến nhỏ và các bộ phận cơ khí.
Thời gian đăng: 27/02/2018