Ultraschallmotoren wurden 1965 von V.V. Lavrinko erfunden. Im Allgemeinen ist uns bewusst, dass die Antriebskraft bei herkömmlichen Motoren durch das elektromagnetische Feld gegeben ist. Um hier eine Antriebskraft bereitzustellen, verwenden diese Motoren die piezoelektrischer Effekt im Ultraschall Frequenzbereich von 20 kHz bis 10 MHz, der für normale Menschen nicht hörbar ist. Daher wird es als piezoelektrische USM-Technologie bezeichnet. Die Ultraschalltechnologie wird von den USMs verwendet, die die Ultraschallschwingungsleistung einer Komponente für ihren Betrieb nutzen.

Ultraschallmotor

Bevor wir ausführlich über diese Technologie sprechen, müssen wir die Informationen bezüglich der Technologie kennen Ultraschallsensoren , piezoelektrische Sensoren und piezoelektrische Aktuatoren.

Piezoelektrischer Sensor

piezoelektrischer Sensor

Die Änderungen der physikalischen Größen wie Dehnung, Kraft, Spannung und Beschleunigung können gemessen werden, indem diese in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Geräte oder Sensoren, die für diesen Prozess verwendet werden, werden als piezoelektrische Sensoren bezeichnet. Und dieser Prozess wird als der bezeichnet piezoelektrischer Effekt . Wenn eine Spannung an einen Kristall angelegt wird, wird der Druck auf die Kristallatome ausgeübt, was zu einer Verformung der Atome führt, die nur 0,1% beträgt.

Ultraschallsensor

Die Wandler, die Hochfrequenzen erzeugen - eine Frequenz von Schallwellen von etwa 20 kHz bis 10 MHz - und das Ziel durch Lesen des Zeitintervalls zwischen dem Empfang des Echos nach dem Senden des Signals zuordnen, werden als Ultraschallsensoren bezeichnet. Daher, Ultraschallsensoren können zur Hinderniserkennung verwendet werden und um Kollisionen zu vermeiden.

“ein Elektromotor und ein elektrischer Generator sind ”

Piezoaktor

Für die Feineinstellung der Linsen einer Kamera, eines Spiegels, von Bearbeitungswerkzeugen und anderen ähnlichen Geräten ist eine präzise Bewegungssteuerung erforderlich. Diese präzise Bewegungssteuerung kann durch die piezoelektrischen Aktuatoren erreicht werden. Das elektrische Signal kann unter Verwendung eines piezoelektrischen Aktuators in eine präzise gesteuerte physikalische Verschiebung umgewandelt werden. Diese dienen zur Steuerung der Hydraulikventile und Spezialmotoren.

Piezoelektrische Ultraschallmotortechnologie

Wir können die Ultraschalltechnologie einfach als invers zum piezoelektrischen Effekt bezeichnen, weil in diesem Fall die elektrische Energie wird in Bewegung umgewandelt. Daher können wir es als piezoelektrische USM-Technologie bezeichnen.

Das piezoelektrische Material mit den Namen Blei-Zirkonat-Titanat und Quarz wird sehr häufig für USMs und auch für piezoelektrische Aktuatoren verwendet, obwohl sich die piezoelektrischen Aktuatoren von den USMs unterscheiden. Die Materialien wie Lithiumniobat und einige andere Einkristallmaterialien werden auch für USMs und die piezoelektrische Technologie verwendet.
Der Hauptunterschied zwischen den piezoelektrischen Aktuatoren und den USMs wird als die Vibration des Stators in Kontakt mit dem Rotor angegeben, die unter Verwendung der Resonanz verstärkt werden kann. Die Amplitude der Aktuatorbewegung liegt zwischen 20 und 200 nm.

Arten von Ultraschallmotoren

Die USMs werden anhand verschiedener Kriterien in verschiedene Typen eingeteilt:

Klassifizierung von USMs basierend auf der Art des Motordrehvorgangs

Rotationsmotoren
Linearmotoren

Klassifizierung von USMs anhand der Form des Vibrators

Stangentyp
П geformt
Zylindrisch geformt
Ring (quadratisch) Typ

Klassifizierung nach Art der Schwingungswelle

Stehender Wellentyp - Es wird weiter in zwei Typen eingeteilt:

Unidirektional
Bidirektional

Ausbreitungswellentyp oder Wanderwellentyp

Arbeitsweise der Ultraschallmotoren

Ultraschallmotor funktioniert

Die Vibration wird in den Stator des Motors induziert und dient zur Übertragung der Bewegung auf den Rotor sowie zur Modulation der Reibungskräfte. Die Verstärkung und (Mikro-) Verformungen des aktiven Materials werden zur Erzeugung der mechanischen Bewegung verwendet. Die Makrobewegung des Rotors kann durch Gleichrichtung der Mikrobewegung unter Verwendung der Reibungsschnittstelle zwischen dem Rotor erreicht werden Stator und Rotor .

Das Ultraschallmotor besteht aus Stator und Rotor. Der Betrieb des USM ändert den Rotor oder den linearen Übersetzer. Der Stator des USM besteht aus piezoelektrischer Keramik zur Erzeugung von Schwingungen, einem Metall des Stators zur Verstärkung der erzeugten Schwingungen und einem Reibmaterial zur Kontaktierung mit dem Rotor.

Immer wenn Spannung angelegt wird, wird auf der Oberfläche des Statormetalls eine Wanderwelle erzeugt, die bewirkt, dass sich der Rotor dreht. Da der Rotor wie oben erwähnt mit dem Statormetall in Kontakt steht - jedoch nur an jeder Spitze der Wanderwelle - die die elliptische Bewegung verursacht - und sich bei dieser elliptischen Bewegung der Rotor umgekehrt zur Richtung des dreht Wanderwelle.

Eigenschaften und Vorteile von Ultraschallmotoren

Diese sind klein und reagieren hervorragend.
Diese haben eine niedrige Drehzahl von zehn bis mehreren hundert U / min und ein hohes Drehmoment, weshalb keine Untersetzungsgetriebe erforderlich sind.
Diese bestehen aus hoher Haltekraft und benötigen auch bei ausgeschaltetem Strom keine Bremse und Kupplung.
Sie sind klein, dünn und haben im Vergleich zu anderen elektromagnetischen Motoren ein geringeres Gewicht.
Diese Motoren enthalten kein elektromagnetisches Material und erzeugen keine elektromagnetischen Wellen. Diese können also auch in Bereichen mit hohem Magnetfeld verwendet werden, da diese vom Magnetfeld nicht beeinflusst werden.
Diese Motoren haben keine Gänge und zum Antreiben dieser Motoren wird eine unhörbare Frequenzvibration verwendet. Sie erzeugen also keine Geräusche und arbeiten sehr leise.
Mit diesen Motoren ist eine genaue Drehzahl- und Lageregelung möglich.
Die mechanische Zeitkonstante für diese Motoren beträgt weniger als 1 ms und die Drehzahlregelung für diese Motoren ist Schritt weniger.
Diese Motoren haben einen sehr hohen Wirkungsgrad und sind unempfindlich gegenüber ihrer Größe.

Nachteile von Ultraschallmotoren

Eine Hochfrequenzstromversorgung ist erforderlich.
Da diese Motoren mit Reibung arbeiten, ist die Haltbarkeit sehr gering.
Diese Motoren haben herabhängende Drehzahl-Drehmoment-Eigenschaften.

Anwendungen von Ultraschallmotoren

Wird für den Autofokus des Kameraobjektivs verwendet.
Wird in kompakten Papierhandhabungsgeräten und Uhren verwendet.
Wird zum Fördern von Maschinenteilen verwendet.
Wird zum Trocknen und zur Ultraschallreinigung verwendet.
Dient zum Einspritzen von Öl in die Brenner.
Wird als die besten Motoren verwendet, die bekanntermaßen ein hohes Potenzial für die Miniaturisierung von Geräten bieten.
Verwendung in der MRT-Magnetresonanztomographie in der Medizin.
Dient zur Steuerung der Festplattenköpfe von Computern wie Disketten, Festplatten und CD-Laufwerken.
Verwendet in vielen Anwendungen in den Bereichen Medizin, Luft- und Raumfahrt und Robotik .
Dient zur automatischen Steuerung des Rollbildschirms.
In Zukunft könnten diese Motoren Anwendungen in Bereichen wie der Automobilindustrie, der Nanopositionierung, der Mikroelektronik, finden. Mikroelektromechanische Systemtechnik und Konsumgüter.

Dieser Artikel beschreibt kurz die piezoelektrischen Ultraschallmotoren, Ultraschallsensoren, piezoelektrischen Sensoren, piezoelektrischen Aktuatoren, die Funktionsweise von USMs, Verdienste, Nachteile und Anwendungen von USMs. Für weitere Informationen zu den oben genannten Themen posten Sie bitte Ihre Fragen, indem Sie unten einen Kommentar abgeben.

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