Piezoelektriske ultralydmotorer har to betydelige fordeler, nemlig deres høye energitetthet og deres enkle struktur, som begge bidrar til miniatyrisering.Vi har bygget en prototype mikro-ultralydmotor ved hjelp av en stator med et volum på omtrent en kubikkmillimeter.Eksperimentene våre har vist at prototypemotoren genererer et dreiemoment på mer enn 10 μNm med en en kubikkmillimeter stator.Denne nye motoren er nå den minste mikro-ultralydmotoren som er utviklet med et praktisk dreiemoment.
Mikroaktuatorer er nødvendig for en rekke bruksområder, alt fra mobile og bærbare enheter til minimalt invasive medisinske enheter.Imidlertid har begrensningene knyttet til deres fabrikasjon begrenset deres utplassering på én millimeter skala.De vanligste elektromagnetiske motorene krever miniatyrisering av mange kompliserte komponenter som spoler, magneter og lagre, og viser kraftig dreiemomentspredning på grunn av skaleringen.Elektrostatiske motorer muliggjør utmerket skalerbarhet ved å bruke teknologi for mikroelektromekaniske systemer (MEMS), men deres svake drivkraft har begrenset deres videre utvikling.
Piezoelektriske ultralydmotorer forventes å bli mikromotorer med høy ytelse på grunn av deres høye dreiemomenttetthet og enkle komponenter.Den minste eksisterende ultralydmotoren som er rapportert til dags dato har en metallisk komponent med en diameter på 0,25 mm og en lengde på 1 mm.Den totale størrelsen, inkludert forspenningsmekanismen, utgjør imidlertid 2-3 mm, og dens dreiemomentverdi er for liten (47 nNm) for bruk som aktuator i mange applikasjoner.
Tomoaki Mashimo, en forsker ved Toyohashi University of Technology, har utviklet en mikro-ultralydmotor med en kubikkmillimeter stator, som vist i fig. 1, og den er også en av de minste ultralydmotorene som noen gang er bygget.Statoren, som består av en metallisk kube med et gjennomgående hull og plate-piezoelektriske elementer festet til sidene, kan skaleres ned uten å kreve noen spesiell maskinering eller monteringsmetoder.Prototypen av mikro-ultralydmotoren oppnådde et praktisk dreiemoment på 10 μNm (Hvis remskiven har en radius på 1 mm, kan motoren løfte en 1-g vekt) og en vinkelhastighet på 3000 rpm ved ca. 70 Vp-p.Denne dreiemomentverdien er 200 ganger større enn for eksisterende mikromotorer, og er svært praktisk for roterende små gjenstander som små sensorer og mekaniske deler.
Innleggstid: 27. februar 2018