Kaj je piezoelektrični motor?

Piezoelektrični motor je naprava, ki ustvarja gibanje, ko električno polje ustvari gibanje v določenih kristalih ali umetnih materialih. Piezoelektričnost je bila prvič dokazana v 1880-ih, ko je bilo odkrito, da kvarčni kristali ustvarjajo električne tokove, ko jih udarijo ali stisnejo. Ta učinek je nasproten tistemu, kar poganja piezoelektrični motor, kjer se električna energija uporablja za ustvarjanje gibanja iz materiala, občutljivega na električno polje.

Potreba po teh motorjih je rasla v poznem 20. stoletju z naraščajočim povpraševanjem po miniaturizaciji. Standardni elektromotorji imajo praktično mejo minimalne velikosti, pod katero ne morejo zanesljivo delovati. Piezoelektrični motor je lahko izdelan v miniaturnem merilu, zagotavlja natančno gibanje v zelo majhnih korakih in uporablja zelo malo energije med delovanjem ali med mirovanjem.

V piezo motorju je zelo malo delov. Visokofrekvenčni oscilator zagotavlja frekvenco, ki vzbuja piezoelektrični material. Ta material bo spremenil obliko glede na svoje kristalne lastnosti. Posledično gibanje povzroči, da material pride v stik z drsnikom ali valjčkom.

Drsnik ali valj je prevlečen z mehko gumo ali polimerom, imenovanim torni premaz, ki omogoča, da ga piezoelektrični material oprime in premika. Vsakič, ko oscilator ustvari frekvenčni impulz, je material vzbujen in se premika. To povzroči premikanje drsnika ali valja.

Piezoelektrični motor uporablja ta učinek s hitrim vklopom in izklopom nihajne frekvence. Vsak impulz ustvari majhno, a dobro opredeljeno gibanje piezo materiala, hitri frekvenčni cikli pa ustvarjajo stalno gibanje. Drsniki lahko nadomestijo rotorje za gibanje naprej in nazaj, ki lahko deluje kot stikalo.

Največja prednost teh motorjev je miniaturizacija. Obstajajo tudi druge prednosti, vključno z nizko porabo energije in majhno potrebo po vzdrževanju. Na piezoelektrični motor tudi magnetne in električne motnje relativno ne vplivajo, ker kristalna struktura zahteva posebne frekvence za ustvarjanje gibanja.
Naravni kristali, vključno s kremenom in turmalinom, lahko zagotovijo piezoelektrične lastnosti. Pogosto se uporablja keramika na osnovi titana in drugih mineralov. Nekateri polimeri, ki temeljijo na tehnologiji fluoropolimerov, lahko kažejo tudi piezoelektrične lastnosti.
Standardni električni motor lahko zagotovi visoko hitrost z nizkim navorom, silo zasuka, ki povzroča vrtenje. Piezo motorji po drugi strani delujejo pri nižjih hitrostih, vendar imajo za svojo velikost velik navor. Poleg tega lahko zagotovijo zelo natančna gibanja, ki niso možna pri električnih motorjih. Zmožnost miniaturizacije na nano ali mikroskopsko velikost omogoča njihovo uporabo v najrazličnejših medicinskih, industrijskih in potrošniških aplikacijah.