V.V Lavrinko keksi ultraäänimoottorit vuonna 1965. Yleensä olemme tietoisia siitä, että tavanomaisissa moottoreissa oleva sähkömagneettinen kenttä antaa liikevoiman. Mutta tässä moottorivoiman tarjoamiseksi nämä moottorit käyttävät pietsosähköinen vaikutus ultraäänellä taajuusalue, joka on välillä 20 kHz - 10 MHz ja joka ei ole normaalien ihmisten kuultavissa. Siksi sitä kutsutaan pietsosähköiseksi USM-tekniikaksi. USM: t käyttävät ultraäänitekniikkaa, joka käyttää komponentin ultraäänitärähtelytehoa toimintaansa.

Ultraäänimoottori

Ennen kuin keskustelemme yksityiskohtaisesti tästä tekniikasta, meidän on tiedettävä ultraäänianturit , pietsosähköiset anturit ja pietsosähköiset toimilaitteet.

Pietsosähköinen anturi

pietsosähköinen anturi

Fyysisten määrien, kuten rasituksen, voiman, stressin ja kiihtyvyyden muutokset voidaan mitata muuntamalla ne sähköenergiaksi. Laitteita tai antureita, joita käytetään tässä prosessissa, kutsutaan pietsosähköisiksi antureiksi. Ja tätä prosessia kutsutaan pietsosähköinen vaikutus . Jos kiteen yli syötetään jännitettä, paine kiteiden atomeihin aiheuttaa vain 0,1%: n atomien muodonmuutoksen.

Ultraäänianturi

Anturit, jotka tuottavat suurtaajuuden - taajuus noin 20 kHz - 10 MHz ääniaallot - ja määrittävät kohteen lukemalla kaistan vastaanottamisen välisen signaalin lähettämisen jälkeisen aikavälin, kutsutaan ultraääniantureiksi. Siten, Ultraääniantureita voidaan käyttää esteiden havaitsemiseen ja välttää törmäyksiä.

“dpdt -kytkin pois päältä päälle ”

Pietsosähköinen toimilaite

pietsotoimilaite

Kameran, peilin, koneistustyökalujen ja muiden vastaavien laitteiden linssien hienosäätöä varten tarvitaan tarkka liikkeenohjaus, tämä tarkka liikeohjaus voidaan saavuttaa pietsosähköisillä toimilaitteilla. Sähköinen signaali voidaan muuntaa tarkasti kontrolloiduksi fyysiseksi siirtymäksi pietsosähköisellä toimilaitteella. Näitä käytetään hydrauliventtiilien ja erikoismoottoreiden ohjaamiseen.

Pietsosähköinen ultraäänimoottoritekniikka

Yksinkertaisesti voimme kutsua ultraäänitekniikkaa pietsosähköisen vaikutuksen käänteiseksi, koska tässä tapauksessa sähköenergiaa muunnetaan liikkeeksi. Siksi voimme kutsua sitä pietsosähköiseksi USM-tekniikaksi.

Pietsosähköistä materiaalia nimeltä lyijysirkonaattititanaatti ja kvartsi käytetään hyvin usein USM: iin ja myös pietsosähköisiin toimilaitteisiin, vaikka pietsosähköiset toimilaitteet eroavat USM: stä. Materiaaleja, kuten litiumniobaattia ja joitain muita yksikiteisiä materiaaleja, käytetään myös USM: iin ja pietsosähköiseen tekniikkaan.
Suurin ero pietsosähköisten toimilaitteiden ja USM: ien välillä ilmoitetaan staattorin tärinästä kosketuksessa roottorin kanssa, joka voidaan vahvistaa resonanssia käyttämällä. Toimilaitteen liikkeen amplitudi on välillä 20-200 nm.

Ultraäänimoottoreiden tyypit

USM: t luokitellaan eri tyyppeihin eri kriteerien perusteella, jotka ovat seuraavat:

USM-luokitus moottorin pyörintätyypin perusteella

Pyörivät moottorit
Lineaariset moottorit

USM-luokitus täryttimen muodon perusteella

Vavan tyyppi
П muotoinen
Lieriömäinen
Rengas (neliö)

Luokitus tärinäaallon tyypin perusteella

Seisova aaltotyyppi - se luokitellaan edelleen kahteen tyyppiin:

Yksisuuntainen
Kaksisuuntainen

Lisääntyvä aaltotyyppi tai liikkuva aaltotyyppi

Ultraäänimoottoreiden toiminta

Ultraääni moottori toimii

Tärinä indusoidaan moottorin staattoriin, ja sitä käytetään liikkeen siirtämiseen roottoriin ja myös kitkavoimien modulointiin. Aktiivisen materiaalin monistusta ja (mikro) muodonmuutoksia käytetään mekaanisen liikkeen tuottamiseen. Roottorin makro-liike voidaan saavuttaa oikaisemalla mikroliike käyttämällä kitkan rajapintaa staattori ja roottori .

ultraäänimoottori koostuu staattorista ja roottorista. USM: n toiminta muuttaa roottoria tai lineaarista kääntäjää. USM: n staattori koostuu pietsosähköisestä keramiikasta tärinän tuottamiseksi, staattorin metallista generoidun värähtelyn vahvistamiseksi ja kitkamateriaalista kosketukseen roottorin kanssa.

Aina kun jännitettä käytetään, staattorin metallin pinnalle syntyy liikkuva aalto, joka saa roottorin pyörimään. Koska roottori on kosketuksessa staattorimetallin kanssa, kuten edellä mainittiin, mutta vain kulloisen aallon jokaisessa huipussa - joka aiheuttaa elliptisen liikkeen - ja tällä elliptisellä liikkeellä roottori pyörii päinvastaisessa suunnassa matkustava aalto.

Ultraäänimoottoreiden ominaisuudet ja edut

Nämä ovat kooltaan pieniä ja ovat erinomaisia vastauksena.
Niillä on alhainen nopeus kymmenestä useaan sataan rpm ja suuri vääntömomentti, joten vähennysvaihteita ei tarvita.
Ne koostuvat suuresta pitovoimasta, ja vaikka virta katkaistaan, ne eivät tarvitse jarrua ja kytkintä.
Ne ovat pieniä, ohuita ja niillä on vähemmän painoa verrattuna muihin sähkömagneettisiin moottoreihin.
Nämä moottorit eivät sisällä sähkömagneettista materiaalia eivätkä ne tuota sähkömagneettisia aaltoja. Joten näitä voidaan käyttää jopa suurilla magneettikentillä, koska magneettikenttä ei vaikuta niihin.
Näillä moottoreilla ei ole hammaspyöriä, ja näiden moottoreiden ajamisessa käytetään äänetöntä taajuusvärähtelyä. Joten ne eivät aiheuta melua ja niiden toiminta on erittäin hiljaista.
Tarkka nopeuden ja asennon säätö on mahdollista näillä moottoreilla.
Näiden moottoreiden mekaaninen aikavakio on alle 1 ms ja näiden moottoreiden nopeuden säätö on askel vähemmän.
Näillä moottoreilla on erittäin korkea hyötysuhde, ja niiden hyötysuhde on herkkä niiden koolle.

Ultraäänimoottorien vaatimukset

Tarvitaan korkeataajuinen virtalähde.
Koska nämä moottorit toimivat kitkalla, kestävyys on hyvin pieni.
Näillä moottoreilla on roikkuvat nopeus-vääntöominaisuudet.

Ultraäänimoottoreiden sovellukset

Käytetään kameran linssin automaattitarkennukseen.
Käytetään pienikokoisissa paperinkäsittelylaitteissa ja -kelloissa.
Käytetään koneen osien kuljetukseen.
Käytetään kuivaamiseen ja ultraäänipuhdistukseen.
Käytetään öljyn ruiskuttamiseen polttimiin.
Käytetään parhaina moottoreina, joiden tiedetään tarjoavan suuria mahdollisuuksia laitteiden pienentämiseen.
Käytetään magneettikuvausmagneettikuvausskannauksessa lääketieteessä.
Käytetään tietokoneen levykkeiden, kuten levykkeiden, kiintolevy- ja CD-asemien ohjaamiseen.
Käytetään monissa sovelluksissa lääketieteen, ilmailu- ja avaruusteollisuuden aloilla robotiikka .
Käytetään liikkuvan näytön automaattiseen ohjaamiseen.
Tulevaisuudessa nämä moottorit saattavat löytää sovelluksia esimerkiksi autoteollisuudessa, nanopaikannuksessa, mikroelektroniikassa, Mikroelektroninen mekaaninen järjestelmätekniikka ja kulutustavarat.

Tässä artikkelissa käsitellään pietsosähköisiä ultraäänimoottoreita, ultraääniantureita, pietsosähköisiä antureita, pietsosähköisiä toimilaitteita, USM: ien toimintaa, USM: ien ansioita, haittoja ja sovelluksia. Jos haluat lisätietoja yllä olevista aiheista, lähetä kyselysi kommentoimalla alla.

Valokuvahyvitykset: