Ultraskaņas motorus 1965. gadā izgudroja V.V Lavrinko. Kopumā mēs zinām, ka kustības spēku parastajos motoros dod elektromagnētiskais lauks. Bet šeit, lai nodrošinātu motora spēku, šie motori izmanto pjezoelektriskais efekts ultraskaņas frekvenču diapazons, kas ir no 20 kHz līdz 10 MHz un parastam cilvēkam nav dzirdams. Tādējādi to sauc par pjezoelektrisko USM tehnoloģiju. Ultraskaņas tehnoloģiju izmanto USM, kas to darbībai izmanto kāda komponenta ultraskaņas vibrācijas jaudu.

Ultraskaņas motors

Pirms sīki apspriest šo tehnoloģiju, mums jāzina informācija par ultraskaņas sensori , pjezoelektriskie sensori un pjezoelektriskie izpildmehānismi.

Pjezoelektriskais sensors

pjezoelektriskais sensors

Fizisko lielumu, piemēram, spriedzes, spēka, spriedzes un paātrinājuma, izmaiņas var izmērīt, pārveidojot tās elektriskajā enerģijā. Šajā procesā izmantotās ierīces vai sensorus sauc par pjezoelektriskajiem sensoriem. Un šo procesu sauc par pjezoelektriskais efekts . Ja kristālam tiek piemērots spriegums, tad uz kristāla atomiem tiks izdarīts spiediens, izraisot tikai 0,1% atomu deformāciju.

Ultraskaņas sensors

Devējus, kas rada augstu frekvenci - aptuveni 20 kHz līdz 10 MHz skaņas viļņu frekvenci - un piešķir mērķim, nolasot laika intervālu starp atbalss saņemšanu pēc signāla nosūtīšanas, sauc par ultraskaņas sensoriem. Tādējādi Šķēršļu noteikšanai var izmantot ultraskaņas sensorus un lai izvairītos no sadursmēm.

“d flip flop skaitītājs 3 bitu ”

Pjezoelektriskais izpildmehānisms

pjezo izpildmehānisms

Lai precīzi noregulētu kameras, spoguļa, apstrādes instrumentu un citas līdzīgas iekārtas objektīvus, nepieciešama precīza kustības vadība, šo precīzo kustības vadību var panākt ar pjezoelektriskajiem piedziņām. Elektrisko signālu var pārveidot precīzi kontrolētā fiziskā pārvietojumā, izmantojot pjezoelektrisko izpildmehānismu. Tos izmanto hidraulisko vārstu un īpaša motora vadībai.

Pjezoelektriskā ultraskaņas motora tehnoloģija

Vienkārši mēs varam saukt ultraskaņas tehnoloģiju kā apgrieztu pjezoelektrisko efektu, jo šajā gadījumā elektriskā enerģija tiek pārveidots kustībā. Tādējādi mēs to varam saukt par pjezoelektrisko USM tehnoloģiju.

Pjezoelektrisko materiālu ar nosaukumu Svina cirkonāta titanāts un kvarcs ļoti bieži izmanto USM un arī pjezoelektriskajiem izpildmehānismiem, kaut arī pjezoelektriskie izpildmehānismi atšķiras no USM. Materiāli, piemēram, litija niobāts un daži citi monokristālu materiāli, tiek izmantoti arī USM un pjezoelektriskām tehnoloģijām.
Galvenā atšķirība starp pjezoelektriskajiem izpildmehānismiem un USM tiek norādīta kā statora vibrācija, saskaroties ar rotoru, kuru var pastiprināt, izmantojot rezonansi. Piedziņas kustības amplitūda ir no 20 līdz 200 nm.

Ultraskaņas motoru veidi

USM tiek klasificēti dažādos veidos, pamatojoties uz dažādiem kritērijiem, kas ir šādi:

USM klasifikācija, pamatojoties uz motora rotācijas darbības veidu

Rotācijas tipa motori
Lineārā tipa motori

USM klasifikācija, pamatojoties uz vibratora formu

Stieņa tips
П formas
Cilindriskas formas
Gredzena (kvadrāta) tips

Klasifikācija, pamatojoties uz vibrācijas viļņa tipu

Stāvoša viļņa tips - to tālāk iedala divos veidos:

Vienvirziena
Divvirzienu

Pavairošanas viļņa tips vai ceļojošā viļņa tips

Ultraskaņas motoru darbība

Ultraskaņas motora darbība

Vibrācija tiek ierosināta motora statorā, un to izmanto kustības novirzīšanai uz rotoru un arī berzes spēku modulēšanai. Mehāniskās kustības radīšanai tiek izmantota aktīvā materiāla amplifikācija un (mikro) deformācijas. Rotora makro kustību var panākt, izlabojot mikro kustību, izmantojot berzes saskarni starp stators un rotors .

The ultraskaņas motors sastāv no statora un rotora. USM darbība maina rotoru vai lineāro tulkotāju. USM stators sastāv no pjezoelektriskās keramikas vibrācijas radīšanai, statora metāla radītās vibrācijas pastiprināšanai un berzes materiāla kontakta veidošanai ar rotoru.

Ikreiz, kad tiek piemērots spriegums, uz statora metāla virsmas rodas kustīgs vilnis, kas liek rotoram griezties. Tā kā rotors ir saskarē ar statora metālu, kā minēts iepriekš, bet tikai katrā braukšanas viļņa virsotnē, kas izraisa elipsveida kustību, un, veicot šo elipsveida kustību, rotors rotē pretēji virziena virzienam. ceļojošais vilnis.

Ultraskaņas motoru funkcijas un nopelni

Tie ir maza izmēra un lieliski reaģē.
Tiem ir zems ātrums no desmit līdz vairākiem simtiem apgr./min. Un liels griezes moments, tāpēc reduktori nav nepieciešami.
Tie sastāv no jaudas ar augstu turēšanas spēju, un, pat ja strāva ir izslēgta, tām nav nepieciešama bremze un sajūgs.
Tie ir mazi, plāni un ar mazāku svaru, salīdzinot ar citiem elektromagnētiskajiem motoriem.
Šie motori nesatur elektromagnētiskus materiālus un nerada elektromagnētiskos viļņus. Tātad, tos var izmantot pat augsta magnētiskā lauka apgabalos, jo magnētiskais lauks tos neietekmē.
Šiem motoriem nav pārnesumu, un šo motoru vadīšanai tiek izmantota nedzirdama frekvences vibrācija. Tātad, tie nerada troksni, un to darbība ir ļoti kluss.
Ar šiem motoriem ir iespējama precīza ātruma un pozīcijas kontrole.
Mehāniskā laika konstante šiem motoriem ir mazāka par 1 ms un ātruma kontrole šiem motoriem ir solis mazāk.
Šiem motoriem ir ļoti augsta efektivitāte, un to efektivitāte ir nejutīga pret to lielumu.

Ultraskaņas motoru prasības

Nepieciešama augstas frekvences barošana.
Tā kā šie motori darbojas uz berzi, izturība ir ļoti mazāka.
Šiem motoriem ir noslīdējušas ātruma un griezes momenta īpašības.

Ultraskaņas motoru pielietojums

Izmanto kameras objektīva automātiskajai fokusēšanai.
Izmanto kompaktās papīra apstrādes ierīcēs un pulksteņos.
Izmanto mašīnu detaļu pārvietošanā.
Izmanto žāvēšanai un ultraskaņas tīrīšanai.
Izmanto eļļas ievadīšanai degļos.
Izmanto kā vislabāk zināmos motorus, kas piedāvā lielu aprīkojuma miniaturizācijas potenciālu.
Izmanto magnētiskās rezonanses attēlveidošanas skenēšanā medicīnā.
Izmanto, lai kontrolētu datora disku galvas, piemēram, disketes, cieto disku un CD diskus.
Izmanto daudzos gadījumos medicīnas, aviācijas un kosmosa jomās robotika .
Izmanto, lai automātiski vadītu ritošo ekrānu.
Nākotnē šie motori var atrast pielietojumu tādās jomās kā automobiļu rūpniecība, nano pozicionēšana, mikroelektronika, Mikroelektromehāniskās sistēmas tehnoloģija un patēriņa preces.

Šajā rakstā īsumā aplūkoti pjezoelektriskie ultraskaņas motori, ultraskaņas sensori, pjezoelektriskie sensori, pjezoelektriskie izpildmehānismi, USM darbība, nopelni, trūkumi un USM pielietojums. Lai iegūtu vairāk informācijas par iepriekš minētajām tēmām, lūdzu, ievietojiet savus jautājumus, komentējot tālāk.

Foto kredīti: