Los motores ultrasónicos piezoeléctricos tienen dos ventajas significativas, a saber, su alta densidad de energía y su estructura simple, que contribuyen a su miniaturización.Hemos construido un prototipo de micromotor ultrasónico usando un estator con un volumen de aproximadamente un milímetro cúbico.Nuestros experimentos han demostrado que el motor prototipo genera un par de más de 10 μNm con un estator de un milímetro cúbico.Este nuevo motor es ahora el micromotor ultrasónico más pequeño que se ha desarrollado con un par práctico.
Los microactuadores son necesarios para numerosas aplicaciones, desde dispositivos móviles y portátiles hasta dispositivos médicos mínimamente invasivos.Sin embargo, las limitaciones asociadas a su fabricación han restringido su despliegue a escala de un milímetro.Los motores electromagnéticos más comunes requieren la miniaturización de muchos componentes complicados, como bobinas, imanes y cojinetes, y exhiben una disipación severa del par debido a las incrustaciones.Los motores electrostáticos permiten una excelente escalabilidad mediante el uso de tecnología de sistemas microelectromecánicos (MEMS), pero su débil fuerza impulsora ha limitado su desarrollo posterior.
Se espera que los motores ultrasónicos piezoeléctricos se conviertan en micromotores de alto rendimiento debido a su alta densidad de par y componentes simples.El motor ultrasónico más pequeño existente reportado hasta la fecha tiene un componente metálico con un diámetro de 0,25 mm y una longitud de 1 mm.Sin embargo, su tamaño total, incluido el mecanismo de precarga, asciende a 2-3 mm y su valor de par es demasiado pequeño (47 nNm) para su uso como actuador en muchas aplicaciones.
Tomoaki Mashimo, investigador de la Universidad Tecnológica de Toyohashi, ha estado desarrollando un micromotor ultrasónico con un estator de un milímetro cúbico, como se muestra en la Fig. 1, y también es uno de los motores ultrasónicos más pequeños jamás construidos.El estator, que consta de un cubo metálico con un orificio pasante y elementos placa-piezoeléctricos adheridos a sus lados, se puede reducir sin necesidad de mecanizados ni métodos de montaje especiales.El micromotor ultrasónico prototipo logró un par práctico de 10 μNm (si la polea tiene un radio de 1 mm, el motor puede levantar un peso de 1 g) y una velocidad angular de 3000 rpm a aproximadamente 70 Vp-p.Este valor de par es 200 veces mayor que el de los micromotores existentes y es muy práctico para hacer girar objetos pequeños como sensores pequeños y piezas mecánicas.
Hora de publicación: 27-feb-2018