เปิดตัวไมโครมอเตอร์ที่เล็กที่สุดและทรงพลังที่สุดในโลก

เปิดตัวไมโครมอเตอร์ที่เล็กที่สุดและทรงพลังที่สุดในโลก

มอเตอร์อัลตราโซนิก Piezoelectric มีข้อดีที่สำคัญสองประการคือความหนาแน่นของพลังงานสูงและโครงสร้างที่เรียบง่ายซึ่งทั้งสองมีส่วนช่วยในการย่อขนาด เราได้สร้างไมโครอัลตราโซนิกมอเตอร์ต้นแบบโดยใช้สเตเตอร์ที่มีปริมาตรประมาณหนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตร การทดลองของเราแสดงให้เห็นว่ามอเตอร์ต้นแบบสร้างแรงบิดมากกว่า 10 μNmด้วยสเตเตอร์หนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตร มอเตอร์ใหม่นี้เป็นมอเตอร์อัลตราโซนิกขนาดเล็กที่เล็กที่สุดที่ได้รับการพัฒนาด้วยแรงบิดที่ใช้งานได้จริง

TIM图片20180227141052

ไมโครแอคชูเอเตอร์จำเป็นสำหรับการใช้งานจำนวนมากตั้งแต่อุปกรณ์พกพาและอุปกรณ์สวมใส่ไปจนถึงอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด อย่างไรก็ตามข้อ จำกัด ที่เกี่ยวข้องกับการประดิษฐ์ของพวกเขาได้ จำกัด การปรับใช้ในระดับหนึ่งมิลลิเมตร มอเตอร์แม่เหล็กไฟฟ้าที่พบมากที่สุดต้องการการย่อขนาดของส่วนประกอบที่ซับซ้อนหลายอย่างเช่นขดลวดแม่เหล็กและตลับลูกปืนและมีการกระจายแรงบิดที่รุนแรงเนื่องจากการปรับขนาด มอเตอร์ไฟฟ้าสถิตช่วยให้สามารถปรับขนาดได้อย่างยอดเยี่ยมโดยใช้เทคโนโลยีระบบเครื่องกลไฟฟ้าขนาดเล็ก (MEMS) แต่แรงขับเคลื่อนที่อ่อนแอทำให้การพัฒนาต่อไปมี จำกัด
มอเตอร์อัลตราโซนิก Piezoelectric คาดว่าจะกลายเป็นไมโครมอเตอร์ประสิทธิภาพสูงเนื่องจากมีความหนาแน่นของแรงบิดสูงและส่วนประกอบที่เรียบง่าย มอเตอร์อัลตราโซนิกที่เล็กที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันมีชิ้นส่วนโลหะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.25 มม. และความยาว 1 มม. อย่างไรก็ตามขนาดรวมรวมถึงกลไกพรีโหลดมีจำนวนถึง 2-3 มม. และค่าแรงบิดของมันน้อยเกินไป (47 นาโนเมตร) สำหรับใช้เป็นตัวกระตุ้นในหลาย ๆ แอพพลิเคชั่น
Tomoaki Mashimo นักวิจัยจาก Toyohashi University of Technology ได้พัฒนามอเตอร์อัลตราโซนิกขนาดเล็กที่มีสเตเตอร์ขนาดหนึ่งลูกบาศก์มิลลิเมตรดังแสดงในรูปที่ 1 และยังเป็นหนึ่งในมอเตอร์อัลตราโซนิกที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยมีมา สเตเตอร์ซึ่งประกอบไปด้วยลูกบาศก์โลหะที่มีองค์ประกอบทะลุผ่านและเพลท - เพียโซอิเล็กทริกที่ยึดติดกับด้านข้างสามารถลดขนาดลงได้โดยไม่ต้องใช้วิธีการตัดเฉือนหรือการประกอบพิเศษใด ๆ มอเตอร์อัลตราโซนิกขนาดเล็กต้นแบบมีแรงบิดที่ใช้งานได้จริง 10 μNm (หากรอกมีรัศมี 1 มม. มอเตอร์สามารถรับน้ำหนักได้ 1 กรัม) และความเร็วเชิงมุม 3000 รอบต่อนาทีที่ประมาณ 70 Vp-p ค่าแรงบิดนี้ใหญ่กว่าไมโครมอเตอร์ที่มีอยู่ 200 เท่าและใช้งานได้จริงมากสำหรับการหมุนวัตถุขนาดเล็กเช่นเซ็นเซอร์ขนาดเล็กและชิ้นส่วนเครื่องจักรกล


เวลาโพสต์: 27 ก.พ. 2561