Động cơ siêu âm được phát minh vào năm 1965 bởi V.V Lavrinko. Nói chung, chúng ta nhận thức được thực tế là lực động lực được cung cấp bởi trường điện từ trong các động cơ thông thường. Tuy nhiên, ở đây để cung cấp một động lực, những động cơ này sử dụng hiệu ứng áp điện trong siêu âm dải tần từ 20 kHz đến 10 MHz và người bình thường không thể nghe thấy. Do đó, nó được gọi là công nghệ USM áp điện. Công nghệ siêu âm được sử dụng bởi USMs sử dụng sức mạnh rung động siêu âm từ một bộ phận cho hoạt động của chúng.

Động cơ siêu âm

Trước khi thảo luận chi tiết về công nghệ này, chúng ta cần biết về thông tin liên quan đến cảm biến siêu âm , cảm biến áp điện và thiết bị truyền động áp điện.

“máy đo gió dùng để đo gì ”

Cảm biến áp điện

cảm biến áp điện

Những thay đổi của các đại lượng vật lý như biến dạng, lực, ứng suất và gia tốc có thể được đo bằng cách chuyển đổi chúng thành năng lượng điện. Các thiết bị hoặc cảm biến được sử dụng cho quá trình này được gọi là cảm biến áp điện. Và quá trình này được gọi là hiệu ứng áp điện . Nếu một điện áp được đặt trên một tinh thể, thì áp suất sẽ được đặt lên các nguyên tử của tinh thể gây ra sự biến dạng của các nguyên tử chỉ bằng 0,1%.

Thiết bị cảm biến sóng siêu âm

Các đầu dò tạo ra sóng âm tần số cao - tần số khoảng 20 kHz đến 10 MHz - và xác định mục tiêu bằng cách đọc khoảng thời gian giữa khi nhận được tiếng vọng sau khi gửi tín hiệu được gọi là cảm biến siêu âm. Vì thế, Cảm biến siêu âm có thể được sử dụng để phát hiện chướng ngại vật và để tránh va chạm.

Thiết bị truyền động áp điện

thiết bị truyền động piezo

Để điều chỉnh tốt các thấu kính của máy ảnh, gương, công cụ gia công và các thiết bị tương tự khác, cần có điều khiển chuyển động chính xác, điều khiển chuyển động chính xác này có thể đạt được nhờ bộ truyền động áp điện. Tín hiệu điện có thể được chuyển đổi thành dịch chuyển vật lý được kiểm soát chính xác bằng cách sử dụng bộ truyền động áp điện. Chúng được sử dụng để điều khiển van thủy lực và động cơ chuyên dụng.

Công nghệ động cơ siêu âm áp điện

Đơn giản, chúng ta có thể gọi công nghệ siêu âm là công nghệ nghịch đảo của hiệu ứng áp điện bởi vì, trong trường hợp này, năng lượng điện được chuyển thành chuyển động. Do đó, chúng ta có thể gọi nó là Công nghệ USM áp điện.

Vật liệu áp điện có tên là Chì zirconate titanate và thạch anh được sử dụng rất thường xuyên cho USM và cả thiết bị truyền động áp điện mặc dù thiết bị truyền động áp điện khác với USM. Các vật liệu như lithium niobate và một số vật liệu đơn tinh thể khác cũng được sử dụng cho USM và công nghệ áp điện.
Sự khác biệt chính giữa thiết bị truyền động áp điện và USM được nêu là dao động của stato tiếp xúc với rôto, có thể được khuếch đại bằng cách sử dụng cộng hưởng. Biên độ của chuyển động cơ cấu chấp hành nằm trong khoảng từ 20 đến 200nm.

Các loại động cơ siêu âm

USM được phân loại thành các loại khác nhau dựa trên các tiêu chí khác nhau, như sau:

Phân loại USM dựa trên loại hoạt động quay của động cơ

Động cơ loại quay
Động cơ loại tuyến tính

Phân loại USM dựa trên hình dạng của máy rung

“Bộ lọc thông thấp butterworth bậc 3 ”

Loại que
П hình
Hình trụ
Loại vòng (hình vuông)

Phân loại dựa trên loại sóng rung động

Loại sóng đứng - nó được phân loại thành hai loại:

Một chiều
Hai chiều

Loại sóng lan truyền hoặc loại sóng truyền đi

Hoạt động của động cơ siêu âm

Động cơ siêu âm làm việc

Rung động được tạo ra trong stato của động cơ, và nó được sử dụng để truyền chuyển động đến rôto và cũng để điều chỉnh lực ma sát. Sự khuếch đại và biến dạng (vi mô) của vật liệu hoạt động được sử dụng để tạo ra chuyển động cơ học. Chuyển động vĩ mô của rôto có thể đạt được bằng cách điều chỉnh chuyển động vi mô bằng cách sử dụng giao diện ma sát giữa stato và rôto .

Các động cơ siêu âm gồm stato và rôto. Hoạt động của USM thay đổi rôto hoặc bộ dịch tuyến tính. Stato của USM bao gồm gốm áp điện để tạo ra rung động, một kim loại của stato để khuếch đại rung động tạo ra và một vật liệu ma sát để tiếp xúc với rôto.

“bảng sự thật bộ đệm tri trạng thái ”

Bất cứ khi nào điện áp được đặt vào, một sóng truyền được tạo ra trên bề mặt của kim loại stato làm cho rôto quay. Khi rôto tiếp xúc với kim loại stato, như đã đề cập ở trên - nhưng chỉ ở mỗi đỉnh của sóng truyền - gây ra chuyển động hình elip - và với chuyển động elip này, rôto quay theo hướng ngược lại với hướng của sóng du lịch.

Tính năng & Công dụng của Động cơ siêu âm

Chúng có kích thước nhỏ và đáp ứng tuyệt vời.
Chúng có tốc độ thấp từ mười đến vài trăm vòng / phút và mô-men xoắn cao, do đó không cần bánh răng giảm tốc.
Chúng có khả năng giữ điện cao và ngay cả khi tắt nguồn, chúng không cần phanh và ly hợp.
Chúng nhỏ, mỏng và có trọng lượng ít hơn so với các động cơ điện từ khác.
Những động cơ này không chứa bất kỳ vật liệu điện từ nào và chúng không tạo ra sóng điện từ. Vì vậy, chúng có thể được sử dụng ngay cả trong các khu vực có từ trường cao vì chúng không bị ảnh hưởng bởi từ trường.
Các động cơ này không có bánh răng nào và tần số rung không nghe được được sử dụng để điều khiển các động cơ này. Vì vậy, chúng không tạo ra bất kỳ tiếng ồn nào và hoạt động của chúng rất yên tĩnh.
Có thể kiểm soát tốc độ và vị trí chính xác với các động cơ này.
Hằng số thời gian cơ học đối với các động cơ này nhỏ hơn 1ms và kiểm soát tốc độ cho các động cơ này là bước ít hơn.
Những động cơ này có hiệu suất rất cao và hiệu suất của chúng không nhạy cảm với kích thước của chúng.

Điểm mạnh của động cơ siêu âm

Cần có nguồn điện tần số cao.
Do các động cơ này hoạt động dựa trên ma sát nên độ bền rất kém.
Các động cơ này có đặc tính tốc độ-mô-men xoắn rủ xuống.

Các ứng dụng của động cơ siêu âm

Được sử dụng để lấy nét tự động của ống kính máy ảnh.
Được sử dụng trong các thiết bị xử lý giấy nhỏ gọn và đồng hồ.
Được sử dụng trong việc vận chuyển các bộ phận máy.
Được sử dụng để làm khô và làm sạch bằng sóng siêu âm.
Dùng để bơm dầu vào đầu đốt.
Được sử dụng làm động cơ tốt nhất được biết đến để cung cấp tiềm năng thu nhỏ thiết bị cao.
Được sử dụng trong quét hình ảnh cộng hưởng từ MRI trong y học.
Được sử dụng để điều khiển các đầu đĩa của máy tính như đĩa mềm, đĩa cứng và ổ đĩa CD.
Được sử dụng trong nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y học, hàng không vũ trụ và người máy .
Được sử dụng để tự động điều khiển màn hình Rolling.
Trong tương lai, những động cơ này có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực như công nghiệp ô tô, định vị nano, vi điện tử, Công nghệ hệ thống cơ điện vi mô và hàng tiêu dùng.

Bài viết này thảo luận về động cơ siêu âm áp điện, cảm biến siêu âm, cảm biến áp điện, thiết bị truyền động áp điện, cách làm việc của USM, công, điểm và ứng dụng của USM ngắn gọn. Để biết thêm thông tin về các chủ đề trên, vui lòng gửi thắc mắc của bạn bằng cách bình luận bên dưới.

Tín ảnh: