Hvad er en piezoelektrisk motor?

En piezoelektrisk motor er en enhed, der skaber bevægelse, når et elektrisk felt skaber bevægelse i bestemte krystaller eller menneskeskabte materialer. Piezoelektricitet blev først demonstreret i 1880'erne, da det blev opdaget, at kvartskrystaller skabte elektriske strømme, når de blev stresset ved at ramme dem eller komprimere dem. Denne effekt er det modsatte af det, der driver en piezoelektrisk motor, hvor elektriciteten bruges til at skabe bevægelse fra et materiale, der er følsomt over for det elektriske felt.

Behovet for disse motorer voksede i slutningen af ​​det 20. århundrede med stigende efterspørgsel efter miniaturisering. Standardelektriske motorer har en praktisk størrelse på mindstestørrelsen, under hvilke de ikke kan fungere pålideligt. En piezoelektrisk motor kan fremstilles i miniature skala, giver præcis bevægelse i meget små trin og bruger meget lidt strøm under drift eller mens du er i ro.

Der er meget få dele i en piezomotor. En højfrekvensoscillator tilvejebringer en frekvens, der begejstrer det piezoelektriske materiale. Dette materiale vil ændre form baseret på dets krystalegenskaber. Den resulterende bevægelse får materialet til at komme i kontakt med et objektglas eller rulle.

Sliden eller rullen er belagt med en blød gummi eller polymer, kaldet en friktionsbelægning, der tillader det piezoelektriske materiale at gribe og bevæge det. Hver gang oscillatoren opretter en frekvenspuls spændes materialet og bevæger sig. Dette medfører bevægelse af objektglasset eller rullen.

En piezoelektrisk motor gør brug af denne effekt ved hurtigt at slå oscillerende frekvens til og fra. Hver puls skaber en lille, men veldefineret bevægelse af piezomaterialet, og de hurtige frekvenscyklusser skaber en fortsat bevægelse. Slides kan erstatte rotorer for en frem og tilbage bevægelse, der kan fungere som en switch.

Den største fordel ved disse motorer har været miniaturisering. Der er også andre fordele, herunder lave strømbehov og lidt behov for vedligeholdelse. En piezoelektrisk motor påvirkes også relativt af magnetisk og elektrisk interferens, fordi krystalstrukturen kræver specifikke frekvenser for at skabe bevægelse.

Naturlige krystaller inklusive kvarts og tourmalin kan give piezoelektriske egenskaber. Keramik baseret på titan og andre mineraler bruges ofte. Nogle polymerer baseret på fluorpolymerteknologi kan også udvise piezoelektriske egenskaber.

En standard elektrisk motor kan give høj hastighed med lavt drejningsmoment, den drejningskraft, der forårsager rotation. Piezo-motorer fungerer på den anden side i lavere hastigheder, men har et højt drejningsmoment for deres størrelse. Derudover kan de give meget præcise bevægelser, som ikke er mulige med elektriske motorer. Evnen til at miniaturisere til nanoskala eller mikroskopisk størrelse gør det muligt for dem at blive brugt i en lang række medicinske, industrielle og forbrugerapplikationer.