Ultrazvukové motory vynalezl v roce 1965 V.V Lavrinko. Obecně si uvědomujeme skutečnost, že hnací síla je dána elektromagnetickým polem v konvenčních motorech. Ale zde, aby poskytly hnací sílu, tyto motory využívají piezoelektrický jev v ultrazvuku frekvenční rozsah, který je od 20 kHz do 10 MHz a není slyšitelný pro normální lidské bytosti. Proto se nazývá piezoelektrická technologie USM. Ultrazvuková technologie je používána USM, která využívá ultrazvukovou vibrační sílu ze součásti pro svůj provoz.

Ultrazvukový motor

Než budeme podrobně diskutovat o této technologii, potřebujeme vědět o informacích týkajících se ultrazvukové senzory , piezoelektrické snímače a piezoelektrické ovladače.

Piezoelektrický senzor

piezoelektrický snímač

Změny fyzikálních veličin, jako je napětí, síla, napětí a zrychlení, lze měřit jejich přeměnou na elektrickou energii. Zařízení nebo senzory, které se používají pro tento proces, se nazývají piezoelektrické senzory. A tento proces se nazývá piezoelektrický jev . Pokud je na krystal aplikováno napětí, pak bude tlak vyvíjen na atomy krystalu, což způsobí deformaci atomů, která je pouze 0,1%.

“robot vyhýbající se překážkám pomocí ultrazvukového senzoru arduino ”

Ultrazvukový senzor

Převodníky, které generují vysokou frekvenci - frekvenci přibližně 20 kHz až 10 MHz zvukové vlny - a přiřazují cíli čtení časového intervalu mezi přijetím ozvěny po odeslání signálu, se nazývají ultrazvukové senzory. Proto, K detekci překážek lze použít ultrazvukové senzory a aby nedošlo ke kolizi.

Piezoelektrický aktuátor

piezoelektrický pohon

Pro jemné nastavení čoček kamery, zrcadla, obráběcích nástrojů a dalších podobných zařízení je vyžadováno přesné ovládání pohybu, tohoto přesného ovládání pohybu lze dosáhnout piezoelektrickými akčními členy. Elektrický signál lze převést na přesně řízený fyzický posun pomocí piezoelektrického ovladače. Používají se k ovládání hydraulických ventilů a speciálních motorů.

Piezoelektrická technologie ultrazvukového motoru

Jednoduše můžeme ultrazvukovou technologii nazvat inverzní vůči piezoelektrickému jevu, protože v tomto případě elektrická energie se převede na pohyb. Proto jej můžeme nazvat jako piezoelektrická technologie USM.

Piezoelektrický materiál s názvem Lead zirkoničitan titaničitý a křemen se velmi často používá pro USM a také pro piezoelektrické akční členy, i když se piezoelektrické akční členy liší od USM. Materiály jako lithium niobát a některé další monokrystalické materiály se také používají pro USM a piezoelektrickou technologii.
Hlavní rozdíl mezi piezoelektrickými akčními členy a USM se uvádí jako vibrace statoru při kontaktu s rotorem, které lze zesílit pomocí rezonance. Amplituda pohybu ovladače je mezi 20 a 200 nm.

Typy ultrazvukových motorů

USM jsou klasifikovány do různých typů na základě různých kritérií, která jsou následující:

Klasifikace USM podle typu operace otáčení motoru

Rotační motory
Lineární motory

Klasifikace USM na základě tvaru vibrátoru

“plc projekty pro studenty inženýrství ”

Typ tyče
Ve tvaru p
Válcový tvar
Prstencový (čtvercový) typ

Klasifikace na základě typu vibrační vlny

Typ stojatých vln - dále se dělí na dva typy:

Jednosměrný
Obousměrný

Šířící se typ vlny nebo typ cestovní vlny

Práce s ultrazvukovými motory

Ultrazvukový motor pracuje

Vibrace se indukují do statoru motoru a používají se k přenosu pohybu k rotoru a také k modulaci třecích sil. Pro generování mechanického pohybu se využívá zesílení a (mikro) deformace aktivního materiálu. Makropohybu rotoru lze dosáhnout nápravou mikropohybu pomocí třecího rozhraní mezi stator a rotor .

The ultrazvukový motor skládá se ze statoru a rotoru. Provoz USM mění rotor nebo lineární překladač. Stator USM sestává z piezoelektrické keramiky pro generování vibrací, kovu statoru pro zesílení generovaných vibrací a třecího materiálu pro navázání kontaktu s rotorem.

“jak vyrobit sekvenční led zadní světla ”

Kdykoli je přivedeno napětí, na povrchu statorového kovu se vytváří pohybující se vlna, která způsobí rotaci rotoru. Jelikož je rotor v kontaktu s statorovým kovem, jak je uvedeno výše - ale pouze na každém vrcholu pohybující se vlny - což způsobuje eliptický pohyb - a tímto eliptickým pohybem se rotor otáčí ve směru opačně ke směru cestování vlna.

Vlastnosti a přednosti ultrazvukových motorů

Jedná se o malé rozměry a vynikající odezvu.
Mají nízké otáčky od deseti do několika set ot / min a vysoký točivý moment, a proto nejsou zapotřebí redukční převody.
Skládají se z vysoké přídržné síly, ai když je napájení vypnuté, nepotřebují brzdu a spojku.
Jsou malé, tenké a mají nižší hmotnost ve srovnání s jinými elektromagnetickými motory.
Tyto motory neobsahují žádný elektromagnetický materiál a negenerují elektromagnetické vlny. Lze je tedy použít i v oblastech s vysokým magnetickým polem, protože tyto nejsou magnetickým polem ovlivněny.
Tyto motory nemají žádné převody a pro pohon těchto motorů se používá neslyšitelná frekvenční vibrace. Nevytvářejí tedy žádný hluk a jejich provoz je velmi tichý.
U těchto motorů je možné přesné řízení otáček a polohy.
Mechanická časová konstanta pro tyto motory je menší než 1 ms a regulace otáček pro tyto motory je o krok méně.
Tyto motory mají velmi vysokou účinnost a jejich účinnost je necitlivá na jejich velikost.

Nevýhody ultrazvukových motorů

Je vyžadován vysokofrekvenční napájecí zdroj.
Protože tyto motory pracují na základě tření, je životnost velmi malá.
Tyto motory mají charakteristiku klesající rychlosti a točivého momentu.

Aplikace ultrazvukových motorů

Používá se pro automatické zaostřování objektivu fotoaparátu.
Používá se v kompaktních zařízeních pro manipulaci s papírem a hodinkách.
Používá se v dopravních strojních součástech.
Používá se k sušení a čištění ultrazvukem.
Používá se ke vstřikování oleje do hořáků.
Používá se jako nejlepší známé motory, které nabízejí vysoký potenciál pro miniaturizaci zařízení.
Používá se při skenování magnetickou rezonancí MRI v medicíně.
Slouží k ovládání diskových hlav počítačů, jako jsou diskety, pevný disk a jednotky CD.
Používá se v mnoha aplikacích v oblasti medicíny, letectví a kosmonautiky robotika .
Slouží k automatickému ovládání rolovací obrazovky.
V budoucnu mohou tyto motory najít uplatnění v oblastech, jako je automobilový průmysl, nano-polohování, mikroelektronika, Technologie Micro Electro Mechanical System a spotřební zboží.

Tento článek stručně pojednává o piezoelektrických ultrazvukových motorech, ultrazvukových senzorech, piezoelektrických senzorech, piezoelektrických akčních členech, fungování USM, výhodách, nevýhodách a aplikacích USM. Další informace týkající se výše uvedených témat naleznete v níže uvedených komentářích.

Fotografické kredity: