Ultraljudsmotorer uppfanns 1965 av V.V Lavrinko. Generellt sett är vi medvetna om att drivkraften ges av det elektromagnetiska fältet i konventionella motorer. Men för att ge en drivkraft använder dessa motorer piezoelektrisk effekt i ultraljud frekvensområdet, som är från 20 kHz till 10 MHz och inte hörbart för normala människor. Därför kallas det piezoelektrisk USM-teknik. Ultraljudsteknik används av USM: erna som använder ultraljudsvibrationskraften från en komponent för deras drift.

Ultraljudsmotor

Innan vi diskuterar i detalj om denna teknik måste vi veta om informationen om ultraljudssensorer , piezoelektriska sensorer och piezoelektriska ställdon.

Piezoelektrisk sensor

piezoelektrisk sensor

Förändringarna i de fysiska storheterna som töjning, kraft, spänning och acceleration kan mätas genom att omvandla dessa till elektrisk energi. De enheter eller sensorer som används för denna process kallas piezoelektriska sensorer. Och denna process kallas för piezoelektrisk effekt . Om en spänning appliceras över en kristall, kommer trycket att läggas på kristallatomerna och orsaka deformation av atomer som endast är 0,1%.

Ultraljudsensor

Omvandlarna som genererar hög frekvens - en frekvens på cirka 20 kHz till 10 MHz ljudvågor - och attributar målet genom att läsa tidsintervallet mellan mottagandet av ekot efter att signalen har skickats kallas för ultraljudssensorer. Därmed, Ultraljudssensorer kan användas för att upptäcka hinder och för att undvika kollision.

Piezoelektriskt ställdon

piezo ställdon

För finjustering av linserna på en kamera, spegel, bearbetningsverktyg och annan liknande utrustning krävs en exakt rörelsekontroll. Denna exakta rörelsekontroll kan uppnås med de piezoelektriska manöverdonen. Den elektriska signalen kan omvandlas till exakt kontrollerad fysisk förskjutning med hjälp av ett piezoelektriskt ställdon. Dessa används för styrning av hydraulventiler och specialmotorer.

Piezoelectric Ultrasonic Motor Technology

Helt enkelt kan vi kalla ultraljudstekniken som omvänd av den piezoelektriska effekten, eftersom det i det här fallet är elektrisk energi omvandlas till rörelse. Därför kan vi kalla det som en piezoelektrisk USM-teknik.

Det piezoelektriska materialet med namnet bly zirkonat titanat och kvarts används mycket ofta för USM och även för piezoelektriska ställdon även om de piezoelektriska ställdonen skiljer sig från USM. Materialen som litiumniobat och några andra enkristallmaterial används också för USM och piezoelektrisk teknik.
Den största skillnaden mellan de piezoelektriska manöverdonen och USM: erna anges som vibrationen hos statorn i kontakt med rotorn, som kan förstärkas med hjälp av resonansen. Ställdonsrörelsens amplitud ligger mellan 20 och 200 nm.

Typer av ultraljudsmotorer

USM klassificeras i olika typer baserat på olika kriterier, som är följande:

Klassificering av USM baserat på typen av motorrotationsoperation

Rotationsmotorer
Linjära motorer

Klassificering av USM baserat på vibratorns form

Stångtyp
П-formad
Cylindrisk formad
Ring (fyrkantig) typ

Klassificering baserat på typen av vibrationsvåg

Stående vågtyp - den klassificeras vidare i två typer:

Enkelriktad
Dubbelriktad

Förökande vågtyp eller färdig vågtyp

Arbeta med ultraljudsmotorer

Ultraljudsmotor fungerar

“vad är port i datorn ”

Vibrationen induceras i motorns stator och används för att förflytta rörelsen till rotorn och också för att modulera friktionskrafterna. Förstärkningen och (mikro) deformationerna av aktivt material används för alstring av den mekaniska rörelsen. Rotorns makrorörelse kan uppnås genom korrigering av mikrorörelsen med friktionsgränssnittet mellan stator och rotorn .

De ultraljudsmotor består av stator och rotor. Driften av USM ändrar rotorn eller linjär översättare. USAT-statorn består av piezoelektrisk keramik för att generera vibrationer, en metall från statorn för att förstärka den genererade vibrationen och ett friktionsmaterial för att komma i kontakt med rotorn.

Varje gång spänning anbringas genereras en vandringsvåg på statormetallens yta som får rotorn att rotera. Eftersom rotorn är i kontakt med statormetallen, som nämnts ovan - men bara vid varje topp av den rörliga vågen - vilket orsakar den elliptiska rörelsen - och med denna elliptiska rörelse roterar rotorn i riktningen motsatt riktningen resande våg.

Funktioner och fördelar med ultraljudsmotorer

Dessa är små i storlek och är utmärkta som svar.
Dessa har låg hastighet på tio till flera hundra varv / min och högt vridmoment, och därför krävs inte reduktionsväxlar.
Dessa består av hög hållkraft, och även om strömmen är avstängd behöver de inte bromsa och koppla.
De är små, tunna och har mindre vikt jämfört med andra elektromagnetiska motorer.
Dessa motorer innehåller inget elektromagnetiskt material och de genererar inte elektromagnetiska vågor. Så dessa kan användas även i områden med högt magnetfält eftersom dessa inte påverkas av magnetfältet.
Dessa motorer har inga växlar, och en ohörbar frekvensvibration används för att driva dessa motorer. Så de genererar inget buller och deras drift är väldigt tyst.
Exakt varvtal och positionskontroll är möjliga med dessa motorer.
Den mekaniska tidskonstanten för dessa motorer är mindre än 1 ms och hastighetskontroll för dessa motorer är steg mindre.
Dessa motorer har mycket hög verkningsgrad och deras effektivitet är okänslig för deras storlek.

Nackdelar med ultraljudsmotorer

En högfrekvent strömförsörjning krävs.
Eftersom dessa motorer arbetar på friktion är hållbarheten mycket mindre.
Dessa motorer har hängande hastighetsmomentegenskaper.

Tillämpningar av ultraljudsmotorer

Används för autofokus för kameralinsen.
Används i kompakta pappershanteringsenheter och klockor.
Används vid transport av maskindelar.
Används för torkning och ultraljudsrengöring.
Används för att injicera olja i brännarna.
Används som de bästa motorerna som är kända för att erbjuda hög potential för miniatyrisering av utrustning.
Används vid MR-scanning av magnetisk resonans i medicin.
Används för att styra datorns hårddiskar som disketter, hårddiskar och CD-enheter.
Används i många applikationer inom medicin, flyg och robotik .
Används för att automatiskt styra rullskärmen.
I framtiden kan dessa motorer hitta applikationer inom områden som bilindustrin, nanopositionering, mikroelektronik, Micro Electro Mechanical System-teknik och konsumtionsvaror.

Denna artikel diskuterar om piezoelektriska ultraljudsmotorer, ultraljudssensorer, piezoelektriska sensorer, piezoelektriska ställdon, bearbetning av USM, meriter, nedbrytningar och tillämpningar av USM i korthet. För mer information om ovanstående ämnen, vänligen skicka dina frågor genom att kommentera nedan.

Fotokrediter: