Co to jest silnik piezoelektryczny?

Silnik piezoelektryczny to urządzenie, które tworzy ruch, gdy pole elektryczne tworzy ruch w niektórych kryształach lub materiałach wykonanych przez człowieka.Piezoelektryczność została po raz pierwszy wykazana w latach 80. XIX wieku, kiedy odkryto, że kryształy kwarcowe tworzyły prądy elektryczne, gdy są zestresowane, uderzając je lub ściskając.Efekt ten jest przeciwieństwem tego, co mocuje silnik piezoelektryczny, w którym energia elektryczna jest wykorzystywana do wytwarzania ruchu z materiału wrażliwego na pole elektryczne.

Potrzeba tych silników wzrosła pod koniec XX wieku wraz ze wzrostem popytu na miniaturyzację.Standardowe silniki elektryczne mają praktyczny limit minimalnej wielkości, poniżej którego nie mogą działać niezawodnie.Silnik piezoelektryczny może być wykonany w miniaturowej skali, zapewnia precyzyjny ruch w bardzo małych przyrostach i wykorzystuje bardzo mało mocy podczas pracy lub w spoczynku.

Istnieje bardzo niewiele części w silniku piezo.Oscylator o wysokiej częstotliwości zapewnia częstotliwość, która podnieca materiał piezoelektryczny.Materiał ten zmieni kształt na podstawie jego właściwości kryształowych.Powstały ruch powoduje, że materiał ma kontakt z slajdem lub wałkiem.

Slajd lub wałek jest pokryty miękką gumą lub polimerem, zwanym płaszczem tarcia, który pozwala materiałowi piezoelektryczne na chwyt i poruszanie go.Za każdym razem, gdy oscylator tworzy impuls częstotliwości, materiał jest wzbudzony i porusza się.Powoduje to ruch slajdu lub wałka.

Silnik piezoelektryczny wykorzystuje ten efekt poprzez szybkie włączenie i wyłączanie częstotliwości oscylacji.Każdy impuls tworzy mały, ale dobrze zdefiniowany ruch materiału piezo, a cykle szybkiej częstotliwości tworzą ciągły ruch.Slajdy mogą zastąpić wirniki dla ruchu w przód i powrót, który może działać jako przełącznik.

Największą zaletą tych silników była miniaturyzacja.Istnieją również inne zalety, w tym niskie wymagania energii i niewielka potrzeba konserwacji.Silnik piezoelektryczny jest również stosunkowo nienaruszony przez zakłócenia magnetyczne i elektryczne, ponieważ struktura krystaliczna wymaga określonych częstotliwości do tworzenia ruchu.

Naturalne kryształy, w tym kwarc i turmalin, mogą zapewnić właściwości piezoelektryczne.Powszechnie stosuje się ceramikę oparte na tytanie i innych minerałach.Niektóre polimery oparte na technologii fluoropolimeru mogą również wykazywać właściwości piezoelektryczne.

Standardowy silnik elektryczny może zapewnić dużą prędkość przy niskim momencie obrotowym, siłę skręcającą, która powoduje obrót.Z drugiej strony silniki piezo działają przy niższych prędkościach, ale mają duży moment obrotowy dla ich rozmiaru.Ponadto mogą zapewnić bardzo precyzyjne ruchy niemożliwe do silników elektrycznych.Zdolność do miniaturyzacji do nanoskali lub wielkości mikroskopijnej pozwala ich stosować w szerokiej gamie zastosowań medycznych, przemysłowych i konsumenckich.