¿Qué es un motor piezoeléctrico?
Un motor piezoeléctrico es un dispositivo que crea movimiento cuando un campo eléctrico crea movimiento en ciertos cristales o materiales artificiales. La piezoelectricidad se demostró por primera vez en la década de 1880, cuando se descubrió que los cristales de cuarzo creaban corrientes eléctricas al estresarse al golpearlos o comprimirlos. Este efecto es lo contrario de lo que alimenta un motor piezoeléctrico, donde la electricidad se usa para crear movimiento desde un material sensible al campo eléctrico.
La necesidad de estos motores creció a fines del siglo XX con una demanda creciente de miniaturización. Los motores eléctricos estándar tienen un límite práctico de tamaño mínimo, por debajo del cual no pueden funcionar de manera confiable. Un motor piezoeléctrico se puede hacer en escala miniatura, proporciona un movimiento preciso en incrementos muy pequeños y usa muy poca energía durante la operación o en reposo.
Hay muy pocas partes en un motor piezoeléctrico. Un oscilador de alta frecuencia proporciona una frecuencia que excita el material piezoeléctrico. Este material cambiará de forma según sus propiedades cristalinas. El movimiento resultante hace que el material entre en contacto con un tobogán o rodillo.
El tobogán o rodillo está recubierto con una goma suave o polímero, llamado recubrimiento de fricción, que permite que el material piezoeléctrico lo agarre y lo mueva. Cada vez que el oscilador crea un pulso de frecuencia, el material se excita y se mueve. Esto provoca el movimiento del tobogán o rodillo.
Un motor piezoeléctrico utiliza este efecto activando y desactivando rápidamente la frecuencia oscilante. Cada pulso crea un movimiento pequeño pero bien definido del material piezoeléctrico, y los ciclos de frecuencia rápidos crean un movimiento continuo. Las correderas pueden reemplazar los rotores para un movimiento de ida y vuelta que puede actuar como un interruptor.
La mayor ventaja de estos motores ha sido la miniaturización. También hay otras ventajas, que incluyen requisitos de baja potencia y poca necesidad de mantenimiento. Un motor piezoeléctrico tampoco se ve afectado por interferencias magnéticas y eléctricas, ya que la estructura cristalina requiere frecuencias específicas para crear movimiento.
Los cristales naturales que incluyen cuarzo y turmalina pueden proporcionar propiedades piezoeléctricas. Las cerámicas a base de titanio y otros minerales se usan comúnmente. Algunos polímeros basados en tecnología de fluoropolímero pueden exhibir también propiedades piezoeléctricas.
Un motor eléctrico estándar puede proporcionar alta velocidad con bajo par, la fuerza de torsión que causa la rotación. Los motores piezoeléctricos, por otro lado, funcionan a velocidades más bajas pero tienen un par elevado para su tamaño. Además, pueden proporcionar movimientos muy precisos que no son posibles con motores eléctricos. La capacidad de miniaturizarse a nanoescala, o tamaño microscópico, les permite ser utilizados en una amplia variedad de aplicaciones médicas, industriales y de consumo.