Cos'è un motore piezoelettrico?
Un motore piezoelettrico è un dispositivo che crea movimento quando un campo elettrico crea movimento in determinati cristalli o materiali artificiali.La piezoelettricità fu dimostrata per la prima volta nel 1880, quando fu scoperto che i cristalli di quarzo crearono correnti elettriche quando si stressate colpendole o comprimendole.Questo effetto è l'opposto di ciò che alimenta un motore piezoelettrico, in cui l'elettricità viene utilizzata per creare movimento da un materiale sensibile al campo elettrico.
La necessità di questi motori è cresciuta alla fine del XX secolo con una crescente domanda di miniaturizzazione.I motori elettrici standard hanno un limite pratico di dimensioni minime, al di sotto del quale non possono funzionare in modo affidabile.Un motore piezoelettrico può essere realizzato in scala in miniatura, fornisce un movimento preciso con incrementi molto piccoli e utilizza pochissima potenza durante il funzionamento o mentre a riposo.
Ci sono pochissime parti in un motore piezoelente.Un oscillatore ad alta frequenza fornisce una frequenza che eccita il materiale piezoelettrico.Questo materiale cambierà forma in base alle sue proprietà di cristallo.Il movimento risultante fa sì che il materiale entri in contatto con uno scivolo o un rullo.
Lo scivolo o il rullo è rivestito con una gomma o un polimero morbido, chiamato un cappotto di attrito, che consente al materiale piezoelettrico di afferrarlo e spostarlo.Ogni volta che l'oscillatore crea un impulso di frequenza, il materiale viene eccitato e si muove.Questo provoca movimento dello scivolo o del rullo.
Un motore piezoelettrico utilizza questo effetto accendendo rapidamente la frequenza oscillante.Ogni impulso crea un piccolo ma ben definito movimento del materiale piezoelevole e i cicli di frequenza rapida creano un movimento continuo.Le diapositive possono sostituire i rotori per un movimento avanti e indietro che può fungere da interruttore.
Il più grande vantaggio di questi motori è stato miniaturizzazione.Ci sono anche altri vantaggi, tra cui basse esigenze di potenza e scarsa necessità di manutenzione.Un motore piezoelettrico è anche relativamente non influenzato dall'interferenza magnetica ed elettrica, poiché la struttura cristallina richiede frequenze specifiche per creare movimento.
Cristalli naturali tra cui quarzo e tormalina può fornire proprietà piezoelettriche.Sono comunemente usate ceramiche basate su titanio e altri minerali.Alcuni polimeri basati sulla tecnologia fluoropolimeri possono anche presentare proprietà piezoelettriche.
Un motore elettrico standard può fornire un'elevata velocità con una coppia bassa, la forza di torsione che causa la rotazione.I motori Piezo, d'altra parte, operano a velocità più basse ma hanno una coppia elevata per le loro dimensioni.Inoltre, possono fornire movimenti molto precisi non possibili con i motori elettrici.La capacità di miniaturizzare a nanoscala o dimensione microscopica, consente loro di essere utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni mediche, industriali e di consumo.