Motoarele cu ultrasunete au fost inventate în 1965 de V.V Lavrinko. În general, suntem conștienți de faptul că forța motrice este dată de câmpul electromagnetic din motoarele convenționale. Dar, aici, pentru a oferi o forță motrice, aceste motoare utilizează efect piezoelectric la ultrasunete gama de frecvență, care este de la 20 kHz la 10 MHz și nu este audibilă pentru ființele umane normale. Prin urmare, este denumită tehnologie USM piezoelectrică. Tehnologia cu ultrasunete este utilizată de USM-urile care utilizează puterea de vibrație cu ultrasunete a unei componente pentru funcționarea lor.

Motor cu ultrasunete

Înainte de a discuta în detaliu despre această tehnologie, trebuie să știm despre informațiile referitoare la senzori cu ultrasunete , senzori piezoelectrici și actuatoare piezoelectrice.

Senzor piezoelectric

senzor piezoelectric

“redresor de undă cu tensiune completă ”

Modificările cantităților fizice, cum ar fi deformarea, forța, solicitarea și accelerația, pot fi măsurate prin transformarea acestora în energie electrică. Dispozitivele sau senzorii utilizați pentru acest proces sunt numiți senzori piezoelectrici. Și acest proces este denumit efect piezoelectric . Dacă se aplică o tensiune pe un cristal, atunci presiunea va fi pusă pe atomii cristalului provocând deformarea atomilor care este de numai 0,1%.

Senzor cu ultrasunete

Traductoarele care generează frecvență înaltă - o frecvență de undele sonore între 20 kHz și 10 MHz - și atribuie ținta citind intervalul de timp dintre primirea ecoului după trimiterea semnalului sunt numite ca senzori cu ultrasunete. Prin urmare, Senzorii cu ultrasunete pot fi utilizați pentru detectarea obstacolelor și pentru a evita coliziunea.

Actuator piezoelectric

actuator piezo

Pentru reglarea fină a obiectivelor unei camere, a oglinzii, a sculelor de prelucrare și a altor echipamente similare este necesar un control precis al mișcării, acest control precis al mișcării poate fi realizat de către acționatoarele piezoelectrice. Semnalul electric poate fi convertit într-o deplasare fizică controlată cu precizie utilizând un actuator piezoelectric. Acestea sunt utilizate pentru controlul supapelor hidraulice și a motoarelor cu destinație specială.

Tehnologia motorului cu ultrasunete piezoelectric

Pur și simplu putem numi tehnologia cu ultrasunete ca inversă a efectului piezoelectric deoarece, în acest caz, energie electrica este transformat în mișcare. Prin urmare, o putem numi ca o tehnologie USM piezoelectrică.

Materialul piezoelectric numit titanat de zirconat de plumb și cuarț este utilizat foarte des pentru USM-uri și, de asemenea, pentru actuatoare piezoelectrice, chiar dacă actuatoarele piezoelectrice sunt diferite de USM-uri. Materialele precum niobatul de litiu și alte materiale cu un singur cristal sunt, de asemenea, utilizate pentru USM și tehnologia piezoelectrică.
Diferența majoră dintre actuatoarele piezoelectrice și USM-urile este declarată ca vibrația statorului în contact cu rotorul, care poate fi amplificată utilizând rezonanța. Amplitudinea mișcării actuatorului este cuprinsă între 20 și 200nm.

Tipuri de motoare cu ultrasunete

USM-urile sunt clasificate în diferite tipuri pe baza unor criterii diferite, care sunt după cum urmează:

Clasificarea USM-urilor pe baza tipului de operație de rotație a motorului

Motoare rotative
Motoare de tip liniar

Clasificarea USM-urilor pe baza formei vibratorului

“Cum verific un condensator ”

Tipul tijei
În formă de П
De formă cilindrică
Tip inel (pătrat)

Clasificare pe baza tipului de undă de vibrație

Tipul undei staționare - este clasificat în continuare în două tipuri:

Unidirecțional
Bidirecțional

Propagarea tipului de undă sau a tipului de undă călătorie

Funcționarea motoarelor cu ultrasunete

Motorul cu ultrasunete funcționează

Vibrația este indusă în statorul motorului și este utilizată pentru a transmite mișcarea către rotor și, de asemenea, pentru a modula forțele de frecare. Amplificarea și (micro) deformările materialului activ sunt utilizate pentru generarea mișcării mecanice. Macro-mișcarea rotorului poate fi realizată prin rectificarea micro-mișcării utilizând interfața de frecare dintre stator și rotorul .

motor cu ultrasunete este format din stator și rotor. Funcționarea USM schimbă rotorul sau translatorul liniar. Statorul USM constă din ceramică piezoelectrică pentru generarea vibrațiilor, un metal al statorului pentru amplificarea vibrației generate și un material de frecare pentru contactul cu rotorul.

“instrucțiuni pentru a crea un generator autoalimentat ”

Ori de câte ori se aplică tensiune, pe suprafața metalului statorului se generează o undă de deplasare care determină rotirea rotorului. Deoarece rotorul este în contact cu metalul statorului, așa cum s-a menționat mai sus - dar numai la fiecare vârf al undei de deplasare - ceea ce determină mișcarea eliptică - și, cu această mișcare eliptică, rotorul se rotește în direcția inversă către direcția val călător.

Caracteristici și merite ale motoarelor cu ultrasunete

Acestea sunt de dimensiuni mici și sunt excelente ca răspuns.
Acestea au viteză redusă de zece până la câteva sute de rpm și cuplu ridicat și, prin urmare, nu sunt necesare trepte de viteză.
Acestea constau dintr-o putere de susținere ridicată și, chiar dacă alimentarea este oprită, nu au nevoie de frână și ambreiaj.
Sunt mici, subțiri și au o greutate mai mică în comparație cu alte motoare electromagnetice.
Aceste motoare nu conțin niciun material electromagnetic și nu generează unde electromagnetice. Deci, acestea pot fi utilizate chiar și în zone cu câmp magnetic ridicat, deoarece acestea nu sunt afectate de câmpul magnetic.
Aceste motoare nu au trepte de viteză și pentru acționarea acestor motoare se folosește o vibrație de frecvență inaudibilă. Deci, nu generează niciun zgomot și funcționarea lor este foarte silențioasă.
Controlul exact al vitezei și al poziției este posibil cu aceste motoare.
Constanta de timp mecanică pentru aceste motoare este mai mică de 1 ms și controlul vitezei pentru aceste motoare este un pas mai puțin.
Aceste motoare au o eficiență foarte mare, iar eficiența lor este insensibilă la dimensiunea lor.

Demeritele motoarelor cu ultrasunete

Este necesară o sursă de alimentare de înaltă frecvență.
Deoarece aceste motoare funcționează la frecare, durabilitatea este foarte redusă.
Aceste motoare au caracteristici de cuplu de turație înclinate.

Aplicații ale motoarelor cu ultrasunete

Folosit pentru focalizarea automată a obiectivului camerei.
Utilizat în dispozitive și ceasuri de manipulare a hârtiei compacte.
Se folosește la transportul pieselor mașinii.
Folosit pentru uscare și curățare cu ultrasunete.
Folosit pentru a injecta ulei în arzătoare.
Folosit ca cele mai bune motoare cunoscute pentru a oferi un potențial ridicat de miniaturizare a echipamentelor.
Utilizat în scanarea prin rezonanță magnetică RMN în medicină.
Folosit pentru a controla capetele de disc ale computerului, cum ar fi dischete, hard disk și unități CD.
Utilizat în multe aplicații din domeniul medicinei, aerospațiale și robotică .
Folosit pentru a controla automat ecranul rulant.
În viitor, aceste motoare pot găsi aplicații în domenii precum industria automobilelor, nano-poziționarea, microelectronica, Tehnologie Micro Electro Mechanical System și bunuri de larg consum.

Acest articol discută despre motoarele cu ultrasunete piezoelectrice, senzorii cu ultrasunete, senzorii piezoelectrici, actuatoarele piezoelectrice, funcționarea USM-urilor, meritele, demeritele și aplicațiile USM-urilor pe scurt. Pentru mai multe informații cu privire la subiectele de mai sus, vă rugăm să postați întrebările dvs. comentând mai jos.

Credite foto: