Что такое пьезоэлектрический двигатель?

Пьезоэлектрический двигатель - это устройство, которое создает движение, когда электрическое поле создает движение в определенных кристаллах или искусственных материалах. Пьезоэлектричество было впервые продемонстрировано в 1880-х годах, когда было обнаружено, что кристаллы кварца создавали электрические токи при воздействии удара или сжатия их. Этот эффект противоположен тому, что питает пьезоэлектрический двигатель, где электричество используется для создания движения материала, чувствительного к электрическому полю.

Потребность в этих двигателях возросла в конце 20-го века с ростом спроса на миниатюризацию. Стандартные электродвигатели имеют минимальный практический предел, ниже которого они не могут работать надежно. Пьезоэлектрический двигатель может быть выполнен в миниатюрном масштабе, обеспечивает точное движение с очень небольшими приращениями и потребляет очень мало энергии во время работы или в состоянии покоя.

В пьезодвигателе очень мало деталей. Высокочастотный генератор обеспечивает частоту, которая возбуждает пьезоэлектрический материал. Этот материал будет менять форму в зависимости от его кристаллических свойств. В результате движения материал вступает в контакт с предметным стеклом или роликом.

Слайд или ролик покрыт мягкой резиной или полимером, называемым фрикционным покрытием, которое позволяет пьезоэлектрическому материалу захватывать и перемещать его. Каждый раз, когда генератор создает частотный импульс, материал возбуждается и движется. Это вызывает движение ползуна или ролика.

Пьезоэлектрический двигатель использует этот эффект за счет быстрого включения и выключения частоты колебаний. Каждый импульс создает небольшое, но четко определенное движение пьезо материала, а быстрые частотные циклы создают непрерывное движение. Слайды могут заменить роторы для движения вперед-назад, которое может действовать как переключатель.

Наибольшим преимуществом этих двигателей была миниатюризация. Есть и другие преимущества, в том числе низкие требования к питанию и небольшая потребность в обслуживании. Пьезоэлектрический двигатель также относительно не подвержен влиянию магнитных и электрических помех, поскольку кристаллическая структура требует определенных частот для создания движения.

Природные кристаллы, включая кварц и турмалин, могут обеспечивать пьезоэлектрические свойства. Керамика на основе титана и других минералов широко используется. Некоторые полимеры на основе фторполимерной технологии также могут проявлять пьезоэлектрические свойства.

Стандартный электродвигатель может обеспечить высокую скорость с низким крутящим моментом, крутящую силу, которая вызывает вращение. С другой стороны, пьезодвигатели работают на более низких скоростях, но имеют высокий крутящий момент для своих размеров. Кроме того, они могут обеспечить очень точные движения, невозможные с электродвигателями. Способность миниатюризировать до наноразмеров или микроскопических размеров позволяет использовать их в самых разных медицинских, промышленных и бытовых применениях.