
Ультразвуковые колебания резкости пьезоэлектрического двигателя, индуцируемые в пьезоэлектрическом материале для создания движения, которое может быть как вращательным, так и линейным. Их конструкция и эксплуатация относительно просты, но позволяют им достигать очень высоких ускорений и скоростей, а также создавать высокие удерживающие усилия при отсутствии тока.
Для вращательного движения пьезодвигатель состоит из статора, который включает пьезоэлектрические материалы, фрикционный компонент и ротор. Когда на статор подается напряжение, пьезоэлектрический материал возбуждается и производит ультразвуковые колебания в статоре. Ротор прижат к статору с фрикционным материалом между ними, и вращение в роторе вызывается взаимодействием этих поверхностей.
Колебания в статоре формируют волну движения, и только пики волны соприкасаются с ротором. По мере продвижения волны ротор перемещается в направлении, противоположном движению волны.
Для линейного перемещения пьезоэлектрическая пластина заменяет традиционный статор. Когда подается напряжение, пластина возбуждается на своей резонансной частоте, что заставляет ее колебаться. К пластине прикреплена муфта, или “толкатель”, и колебания пластины заставляют толкатель двигаться по наклонной траектории с той же частотой. Толкатель соприкасается с ползуном и заставляет его двигаться линейно.
Ультразвуковые пьезодвигатели иногда называют “пьезодвигателями со стоячей волной” из-за типа волны, генерируемой при возбуждении пьезоэлектрического материала. A стоячая волна образуется, когда падающая (исходная) и отраженная волны интерферируют таким образом, что вдоль среды есть точки, которые кажутся неподвижными или стоящими на месте. Отсюда и название “стоячая волна”.
Ультразвуковые пьезодвигатели являются механизмами прямого привода, что означает, что у них нет механических муфт или зубчатых колес, вызывающих люфт. Однако их зависимость от трения между статором и ротором (или между толкателем и ползуном, в случае линейного двигателя) ограничивает их разрешающую способность 50-80 нм. Однако это трение дает преимущество в виде удерживающей силы, когда мощность не прилагается.
Принцип работы ультразвуковых пьезодвигателей в сочетании с их низкой инерцией обеспечивает им очень быстрое время отклика с максимальными скоростями до 500 мм / с (600-800 град / с для вращательного движения) и ускорениями от 10 до 20 g. Ультразвуковые пьезодвигатели по своей сути совместимы с вакуумом, и поскольку в них отсутствуют магнитные компоненты, их можно использовать в средах с сильными магнитными полями.
Наиболее распространенным применением ультразвуковых пьезодвигателей является механизм автофокусировки, используемый в камерах, но высокоточное оборудование для получения изображений и сканирования всех видов, включая геодезические и метрологические приборы, выигрывает от их скорости и разрешения. Другие области применения включают военное и аэрокосмическое оборудование — особенно позиционирование антенн или точное управление системами наведения. В медицинской промышленности ультразвуковые пьезодвигатели используются в оборудовании для биологических наук для нанолитровых насосов, дозирования и дозирования, а также в медицинских устройствах для управления и позиционирования оборудования для визуализации.
Чтобы наглядно увидеть работу как линейных, так и роторных ультразвуковых пьезодвигателей, посмотрите видео ниже от PI (Physik Instrumente).
Свежие комментарии