Piezoelektrisk ultralydsmotorteknologi Arbejde og applikationer

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Ultralydsmotorer blev opfundet i 1965 af V.V Lavrinko. Generelt er vi opmærksomme på, at drivkraften er givet af det elektromagnetiske felt i de konventionelle motorer. Men her for at give en drivkraft bruger disse motorer piezoelektrisk effekt i ultralyd frekvensområde, som er fra 20 kHz til 10 MHz og ikke høres for normale mennesker. Derfor betegnes det som piezoelektrisk USM-teknologi. Ultralydsteknologi bruges af USM'erne, som bruger ultralydsvibrationskraften fra en komponent til deres drift.

Ultralydsmotor

Ultralydsmotor





Før vi diskuterer detaljeret om denne teknologi, skal vi vide om oplysningerne om ultralydssensorer , piezoelektriske sensorer og piezoelektriske aktuatorer.


Piezoelektrisk sensor

piezoelektrisk sensor



Ændringerne i de fysiske størrelser som belastning, kraft, stress og acceleration kan måles ved at konvertere disse til elektrisk energi. De enheder eller sensorer, der bruges til denne proces, kaldes de piezoelektriske sensorer. Og denne proces betegnes som piezoelektrisk effekt . Hvis en spænding påføres over en krystal, vil trykket blive udsat for krystalatomer, der forårsager deformation af atomer, som kun er på 0,1%.

Ultralydssensor

Ultralydssensor

Ultralydssensor

Transducere, der genererer høj frekvens - en frekvens på omkring 20 kHz til 10 MHz lydbølger - og tilskriver målet ved at læse tidsintervallet mellem modtagelse af ekko efter afsendelse af signalet kaldes ultralydssensorer. Derfor Ultralydssensorer kan bruges til detektion af forhindringer og for at undgå kollision.

Piezoelektrisk aktuator

piezo aktuator

Til finjustering af linser på et kamera, spejl, bearbejdningsværktøj og andet lignende udstyr kræves en præcis bevægelseskontrol. Denne nøjagtige bevægelseskontrol kan opnås med de piezoelektriske aktuatorer. Det elektriske signal kan konverteres til nøjagtigt kontrolleret fysisk forskydning ved hjælp af en piezoelektrisk aktuator. Disse bruges til styring af hydrauliske ventiler og specialmotorer.

Piezoelektrisk ultralydsmotorteknologi

Simpelthen kan vi kalde ultralydsteknologien som invers af den piezoelektriske effekt, fordi i dette tilfælde den elektrisk energi konverteres til bevægelse. Derfor kan vi kalde det som en piezoelektrisk USM-teknologi.


Det piezoelektriske materiale med navnet Lead zirconate titanate og kvarts bruges meget ofte til USM'er og også til piezoelektriske aktuatorer, selvom de piezoelektriske aktuatorer er forskellige fra USMs. Materialerne som lithiumniobat og nogle andre enkeltkrystalmaterialer bruges også til USM'er og piezoelektrisk teknologi.
Den største forskel mellem de piezoelektriske aktuatorer og USM'er angives som vibrationen af ​​statoren i kontakt med rotoren, som kan forstærkes ved hjælp af resonansen. Amplituden af ​​aktuatorens bevægelse er mellem 20 og 200 nm.

Typer af ultralydsmotorer

USM'erne er klassificeret i forskellige typer baseret på forskellige kriterier, som er som følger:

Klassificering af USM'er baseret på typen af ​​motorrotationsoperation

  • Roterende motorer
  • Lineære motorer

Klassificering af USM'er baseret på vibratorens form

  • Stangtype
  • П formet
  • Cylindrisk formet
  • Ring (firkantet) type

Klassificering baseret på typen af ​​vibrationsbølge

  • Stående bølgetype - den er yderligere klassificeret i to typer:
  1. Envejs
  2. Tovejs
  • Forplantende bølgetype eller vandrende bølgetype

Arbejd af ultralydsmotorer

Ultralydsmotor arbejder

Ultralydsmotor arbejder

Vibrationen induceres i motorens stator, og den bruges til at overføre bevægelsen til rotoren og også til at modulere friktionskræfterne. Forstærkning og (mikro) deformationer af aktivt materiale anvendes til generering af den mekaniske bevægelse. Rotorens makrobevægelse kan opnås ved at rette op på mikrobevægelsen ved hjælp af friktionsgrænsefladen mellem stator og rotoren .

Det ultralydsmotor består af stator og rotor. Driften af ​​USM ændrer rotoren eller den lineære oversætter. USM-statoren består af piezoelektrisk keramik til generering af vibrationer, et metal af statoren til forstærkning af den genererede vibration og et friktionsmateriale til kontakt med rotoren.

Hver gang der tilføres spænding, genereres en bevægelsesbølge på overfladen af ​​statormetallet, som får rotoren til at rotere. Da rotoren er i kontakt med statormetallet, som nævnt ovenfor - men kun ved hver top af den bevægelige bølge - hvilket forårsager den elliptiske bevægelse - og med denne elliptiske bevægelse roterer rotoren i retningen omvendt i retning af rejser bølge.

Funktioner og fordele ved ultralydsmotorer

  • Disse er små i størrelse og er fremragende som reaktion.
  • Disse har lav hastighed på ti til flere hundrede omdrejninger pr. Minut og højt drejningsmoment, og der kræves derfor ikke reduktionsgear.
  • Disse består af høj holdekraft, og selvom strømmen er slukket, behøver de ikke bremse og kobling.
  • De er små, tynde og har mindre vægt sammenlignet med andre elektromagnetiske motorer.
  • Disse motorer indeholder ikke noget elektromagnetisk materiale, og de genererer ikke elektromagnetiske bølger. Så disse kan bruges selv i områder med højt magnetfelt, da disse ikke påvirkes af magnetfeltet.
  • Disse motorer har ingen gear, og der anvendes en uhørbar frekvensvibration til at køre disse motorer. Så de genererer ingen støj, og deres drift er meget stille.
  • Nøjagtig hastighed og positionskontrol er mulig med disse motorer.
  • Den mekaniske tidskonstant for disse motorer er mindre end 1 ms og hastighedskontrol for disse motorer er trin mindre.
  • Disse motorer har meget høj effektivitet, og deres effektivitet er ufølsom over for deres størrelse.

Ulemper ved ultralydsmotorer

  • En højfrekvent strømforsyning er påkrævet.
  • Da disse motorer fungerer på friktion, er holdbarheden meget mindre.
  • Disse motorer har faldende hastighed-moment karakteristika.

Anvendelser af ultralydsmotorer

  • Bruges til autofokus af kameralinsen.
  • Anvendes i kompakte papirhåndteringsenheder og ure.
  • Anvendes til transport af maskindele.
  • Bruges til tørring og ultralydsrensning.
  • Bruges til at indsprøjte olie i brænderne.
  • Anvendes som de bedste motorer, der er kendt for at tilbyde stort potentiale for miniaturisering af udstyr.
  • Anvendes til MR-scanning af magnetisk resonansbilleder i medicin.
  • Bruges til at styre computerens diskhoveder som disketter, harddisk og cd-drev.
  • Anvendes i mange anvendelser inden for medicin, luftfart og robotik .
  • Bruges til automatisk at kontrollere rulleskærmen.
  • I fremtiden kan disse motorer finde applikationer inden for områder som bilindustri, nano-positionering, mikroelektronik, Micro Electro Mechanical System teknologi og forbrugsvarer.

Denne artikel diskuterer om de piezoelektriske ultralydsmotorer, ultralydssensorer, piezoelektriske sensorer, piezoelektriske aktuatorer, bearbejdning af USM'er, fortjenester, demeriter og anvendelser af USM'er i korte træk. For mere information om ovenstående emner, bedes du sende dine forespørgsler ved at kommentere nedenfor.

Fotokreditter: