Az ultrahangos motorokat 1965-ben találta ki V.V Lavrinko. Általában tisztában vagyunk azzal a ténnyel, hogy a mozgatóerőt az elektromágneses mező adja a hagyományos motorokban. De itt egy mozgatóerő biztosításához ezek a motorok a piezoelektromos hatás az ultrahangban frekvenciatartomány, amely 20 kHz és 10 MHz között van, és normál emberi lény számára nem hallható. Ezért piezoelektromos USM technológiának nevezik. Az ultrahangos technológiát az USM-ek használják, amelyek működésükhöz egy komponens ultrahangos rezgési erejét használják fel.

Ultrahangos motor

Mielőtt részletesen megvitatnánk ezt a technológiát, tudnunk kell a ultrahangos érzékelők , piezoelektromos érzékelők és piezoelektromos működtetők.

Piezoelektromos érzékelő

piezoelektromos érzékelő

A fizikai mennyiségek, például a megterhelés, az erő, a feszültség és a gyorsulás változásai mérhetők úgy, hogy ezeket elektromos energiává alakítjuk át. Az ehhez a folyamathoz használt eszközöket vagy érzékelőket piezoelektromos érzékelőknek nevezzük. És ezt a folyamatot nevezik piezoelektromos hatás . Ha feszültséget alkalmazunk egy kristályon, akkor a kristály atomjaira gyakorolt nyomás csak 0,1% -os deformációt okoz.

Ultrahangos érzékelő

Azokat az átalakítókat, amelyek nagy frekvenciát generálnak - 20 kHz és 10 MHz közötti hullámok között -, és a jelet a jel elküldése után az echo vétele közötti idõintervallum felolvasásával hozzárendelik a célhoz, ultrahangos érzékelõnek nevezzük. Ennélfogva, Ultrahangos érzékelők használhatók az akadályok felismerésére és az ütközések elkerülése érdekében.

Piezoelektromos működtető

piezo működtető

A kamera, a tükör, a megmunkáló szerszámok és más hasonló berendezések lencséinek finombeállításához pontos mozgásszabályozásra van szükség, ezt a precíz mozgásszabályozást a piezoelektromos működtetők érhetik el. Az elektromos jel átalakítható precízen vezérelt fizikai elmozdulássá piezoelektromos működtető eszközzel. Ezeket a hidraulikus szelepek és a speciális motorok vezérlésére használják.

Piezoelektromos ultrahangos motortechnika

Egyszerűen hívhatjuk az ultrahangos technológiát a piezoelektromos effektus inverzének, mert ebben az esetben a elektromos energia mozgássá alakul. Ezért nevezhetjük piezoelektromos USM technológiának.

Az ólom-cirkonát-titanát és a kvarc nevű piezoelektromos anyagot nagyon gyakran használják az USM-ekhez és a piezoelektromos működtetőkhöz, annak ellenére, hogy a piezoelektromos működtetők eltérnek az USM-től. Az anyagokat, például a lítium-niobátot és néhány más egykristályos anyagot az USM-ekhez és a piezoelektromos technológiához is használják.
A piezoelektromos működtetők és az USM-ek közötti fő különbség az állórész rotorral érintkező rezgése, amelyet a rezonancia segítségével fel lehet erősíteni. A működtető mozgásának amplitúdója 20-200 nm között van.

“különbség a szinkron és az aszinkron motor között ”

Az ultrahangos motorok típusai

Az USM-eket különböző kritériumok alapján különböző típusokba sorolják, amelyek a következők:

Az USM osztályozása a motor forgatásának típusa alapján

Rotációs motorok
Lineáris típusú motorok

Az USM osztályozása a vibrátor alakja alapján

Rúd típus
П alakú
Henger alakú
Gyűrű (négyzet) típus

Osztályozás a rezgéshullám típusa alapján

Állandó hullám típus - ez további két típusba sorolható:

Egyirányú
Kétirányú

Hullámtípus vagy haladó hullámtípus terjedése

Az ultrahangos motorok működése

Ultrahangos motor működik

A rezgést a motor állórészébe indukálják, és arra használják, hogy a mozgást továbbítsák a rotorhoz, valamint a súrlódási erők modulálására is. Az aktív anyag amplifikációját és (mikro) deformációit használják fel a mechanikus mozgás előállításához. A rotor makromozgása a mikromozgás kijavításával érhető el a súrlódó interfész segítségével állórész és a rotor .

A ultrahangos motor állórészből és rotorból áll. Az USM működése megváltoztatja a rotort vagy a lineáris fordítót. Az USM állórésze piezoelektromos kerámiából áll a rezgés generálásához, az állórész fémjéből a keletkező rezgés erősítésére és egy súrlódó anyagból, amely érintkezésbe kerül a rotorral.

Amikor feszültséget alkalmazunk, egy mozgó hullám keletkezik az állórész fém felületén, ami a rotor forgását okozza. Mivel a rotor érintkezésben van az állórész fémjével, amint azt fentebb említettük - de csak a haladó hullám minden csúcsánál - ami elliptikus mozgást okoz -, és ezzel az elliptikus mozgással a rotor az irányba fordítva fordul el utazó hullám.

Az ultrahangos motorok jellemzői és érdemei

Ezek kis méretűek és kiváló válaszként szolgálnak.
Ezek alacsony fordulatszáma tíz-több száz fordulat / perc és nagy nyomaték, ezért nincs szükség reduktorokra.
Ezek nagy megtartóerőből állnak, és még akkor is, ha az áramot kikapcsolják, nincs szükségük fékre és tengelykapcsolóra.
Kicsiek, vékonyak és kisebb a súlyuk, mint más elektromágneses motoroknál.
Ezek a motorok nem tartalmaznak elektromágneses anyagokat, és nem generálnak elektromágneses hullámokat. Tehát ezek még a nagy mágneses tér területén is használhatók, mivel ezeket a mágneses mező nem befolyásolja.
Ezeknek a motoroknak nincsenek fogaskerekei, és hallhatatlan frekvenciájú rezgést használnak ezeknek a motoroknak a vezetésére. Tehát nem okoznak zajt, és működésük nagyon halk.
Ezekkel a motorokkal pontos sebesség- és helyzetszabályozás lehetséges.
Ezeknek a motoroknak a mechanikai időállandója kisebb, mint 1 ms, és a sebességszabályozás ezekhez a motorokhoz lépésben kevesebb.
Ezeknek a motoroknak nagyon nagy a hatásfoka, és hatékonyságuk nem érzékeny a méretükre.

Az ultrahangos motorok követelményei

Nagyfrekvenciás tápegységre van szükség.
Mivel ezek a motorok súrlódással működnek, a tartósság nagyon alacsony.
Ezeknek a motoroknak megforduló sebesség-nyomaték jellemzői vannak.

Az ultrahangos motorok alkalmazásai

A kamera lencséjének autofókuszához használják.
Kompakt papírkezelő eszközökben és órákban használják.
Gépalkatrészek szállítására használják.
Szárításra és ultrahangos tisztításra használják.
Olaj befecskendezésére használják az égőkbe.
A legismertebb motorokként használják, amelyek nagy lehetőségeket kínálnak a berendezések miniatürizálására.
MRI mágneses rezonancia képalkotásban használják az orvostudományban.
A számítógép lemezfejeinek, például hajlékonylemezek, merevlemezek és CD-meghajtók vezérlésére szolgál.
Számos alkalmazásban használják az orvostudomány, az űrkutatás és a robotika .
A gördülő képernyő automatikus vezérlésére szolgál.
A jövőben ezek a motorok olyan területeken találhatnak alkalmazást, mint az autóipar, a nano-pozicionálás, a mikroelektronika, Mikroelektromechanikus rendszer technológia és fogyasztási cikkek.

Ez a cikk a piezoelektromos ultrahangos motorokról, az ultrahangos érzékelőkről, a piezoelektromos érzékelőkről, a piezoelektromos működtetőkről, az USM-ek működéséről, az USM-ek érdemeiről, hiányosságairól és alkalmazási lehetőségeiről szól röviden. Ha további információt szeretne kapni a fenti témákról, kérjük, tegye meg kérdéseit az alábbi megjegyzésekkel.

Fotók: