O que é um motor piezoelétrico?

Um motor piezoelétrico é um dispositivo que cria movimento quando um campo elétrico cria movimento em certos cristais ou materiais artificiais. A piezoeletricidade foi demonstrada pela primeira vez na década de 1880, quando foi descoberto que os cristais de quartzo criavam correntes elétricas quando estressadas, atingindo-as ou comprimindo-as. Esse efeito é o oposto do que aciona um motor piezoelétrico, onde a eletricidade é usada para criar movimento de um material sensível ao campo elétrico.

A necessidade desses motores cresceu no final do século 20, com a crescente demanda por miniaturização. Os motores elétricos padrão têm um limite prático de tamanho mínimo, abaixo do qual eles não podem operar de maneira confiável. Um motor piezoelétrico pode ser fabricado em escala miniatura, oferece movimentos precisos em incrementos muito pequenos e consome muito pouca energia durante a operação ou em repouso.

Existem muito poucas peças em um motor piezo. Um oscilador de alta frequência fornece uma frequência que excita o material piezoelétrico. Este material mudará de forma com base em suas propriedades de cristal. O movimento resultante faz com que o material entre em contato com um slide ou rolo.

A lâmina ou rolo é revestida com uma borracha macia ou polímero, chamada de revestimento de atrito, que permite que o material piezoelétrico o agarre e mova. Cada vez que o oscilador cria um pulso de frequência, o material é excitado e se move. Isso causa movimento do slide ou rolo.

Um motor piezoelétrico utiliza esse efeito ativando e desativando rapidamente a frequência oscilante. Cada pulso cria um movimento pequeno, mas bem definido, do material piezo, e os rápidos ciclos de frequência criam um movimento contínuo. Os slides podem substituir os rotores por um movimento de vaivém que pode atuar como um interruptor.

A maior vantagem desses motores tem sido a miniaturização. Também existem outras vantagens, incluindo baixos requisitos de energia e pouca necessidade de manutenção. Um motor piezoelétrico também não é afetado pela interferência elétrica e magnética, porque a estrutura cristalina requer frequências específicas para criar movimento.

Cristais naturais, incluindo quartzo e turmalina, podem fornecer propriedades piezoelétricas. Cerâmicas à base de titânio e outros minerais são comumente usadas. Alguns polímeros baseados na tecnologia de fluoropolímeros também podem exibir propriedades piezoelétricas.

Um motor elétrico padrão pode fornecer alta velocidade com baixo torque, a força de torção que causa a rotação. Os motores piezoelétricos, por outro lado, operam em velocidades mais baixas, mas possuem alto torque para seu tamanho. Além disso, eles podem fornecer movimentos muito precisos, impossíveis com motores elétricos. A capacidade de miniaturizar para nanoescala ou tamanho microscópico permite que eles sejam usados ​​em uma ampla variedade de aplicações médicas, industriais e de consumo.