Ultragarsinius variklius 1965 metais išrado V.V Lavrinko. Apskritai mes žinome faktą, kad varomąją jėgą suteikia elektromagnetinis laukas įprastuose varikliuose. Tačiau norėdami suteikti varomąją jėgą, šie varikliai naudoja pjezoelektrinis efektas ultragarsu dažnių diapazonas, kuris yra nuo 20 kHz iki 10 MHz ir nėra girdimas normaliems žmonėms. Taigi jis vadinamas pjezoelektrine USM technologija. Ultragarso technologiją naudoja USM, kurie savo veiklai naudoja komponento ultragarso vibracijos galią.

Ultragarsinis variklis

Prieš išsamiai diskutuodami apie šią technologiją, turime žinoti apie informaciją apie ultragarso jutikliai , pjezoelektriniai jutikliai ir pjezoelektriniai pavaros.

Pjezoelektrinis jutiklis

pjezoelektrinis jutiklis

Fizinių dydžių, tokių kaip tempimas, jėga, įtempis ir pagreitis, pokyčius galima išmatuoti paverčiant juos elektros energija. Įrenginiai ar jutikliai, kurie naudojami šiam procesui, vadinami pjezoelektriniais jutikliais. Ir šis procesas yra vadinamas pjezoelektrinis efektas . Jei kristalui paduodama įtampa, tada kristalų atomams bus daromas slėgis, sukeliantis tik 0,1% atomų deformaciją.

Ultragarsinis jutiklis

“kaip sukurti emf detektorių ”

Davikliai, kurie generuoja aukštą dažnį - maždaug nuo 20 kHz iki 10 MHz garso bangas, ir priskiria tikslą, nuskaitydami laiko intervalą tarp aido priėmimo po signalo išsiuntimo, vadinami ultragarso jutikliais. Taigi, Kliūčių aptikimui gali būti naudojami ultragarso jutikliai ir išvengti susidūrimo.

Pjezoelektrinė pavara

pjezo pavara

Norint tiksliai sureguliuoti fotoaparato, veidrodžio, apdirbimo įrankių ir kitos panašios įrangos lęšius, reikalingas tikslus judesio valdymas. Tikslų judesio valdymą galima pasiekti pjezoelektrinėmis pavaromis. Elektrinį signalą galima paversti tiksliai valdomu fiziniu poslinkiu naudojant pjezoelektrinę pavarą. Jie naudojami hidrauliniams vožtuvams ir specialios paskirties varikliams valdyti.

Pjezoelektrinė ultragarso variklių technologija

Tiesiog ultragarso technologiją galime vadinti atvirkštine pjezoelektrinio efekto priežastimi, nes šiuo atveju elektros energija paverčiamas judesiu. Taigi galime tai vadinti pjezoelektrine USM technologija.

Pjezoelektrinė medžiaga, vadinama švino cirkonato titanatu ir kvarcu, labai dažnai naudojama USM ir pjezoelektrinėms pavaroms, nors pjezoelektrinės pavaros skiriasi nuo USM. Tokios medžiagos kaip ličio niobatas ir kai kurios kitos monokristalinės medžiagos taip pat naudojamos USM ir pjezoelektrinėms technologijoms.
Pagrindinis skirtumas tarp pjezoelektrinių pavarų ir USM nurodomas kaip statoriaus vibracija, besiliečianti su rotoriumi, kurią galima sustiprinti naudojant rezonansą. Pavaros judesio amplitudė yra nuo 20 iki 200 nm.

Ultragarsinių variklių tipai

USM skirstomi į skirtingus tipus pagal skirtingus kriterijus, kurie yra šie:

USM klasifikacija pagal variklio sukimosi operacijos tipą

Rotaciniai varikliai
Linijinio tipo varikliai

USM klasifikacija pagal vibratoriaus formą

Strypo tipas
П formos
Cilindro formos
Žiedo (kvadrato) tipas

Klasifikacija pagal vibracijos bangos tipą

Nuolatinės bangos tipas - jis dar skirstomas į du tipus:

Vienakryptis
Dvikryptis

Skleidžiamosios bangos arba keliaujančios bangos tipas

Ultragarsinių variklių darbas

Veikia ultragarso variklis

Vibracija įjungiama į variklio statorių, ji naudojama judesiui perduoti į rotorių ir trinties jėgoms moduliuoti. Mechaninio judėjimo generavimui naudojamos aktyviosios medžiagos amplifikacija ir (mikro) deformacijos. Makro judėjimą rotoriuje galima pasiekti ištaisius mikro judėjimą naudojant trinties sąsają tarp statoriaus ir rotoriaus .

The ultragarso variklis susideda iš statoriaus ir rotoriaus. USM veikimas keičia rotorių ar linijinį vertiklį. USM statorių sudaro pjezoelektrinė keramika, skirta generuoti vibraciją, statoriaus metalas, skirtas sustiprinti sukurtą vibraciją, ir trinties medžiaga, skirta kontaktui su rotoriumi.

Kai tik naudojama įtampa, ant statoriaus metalo paviršiaus susidaro judanti banga, dėl kurios rotorius sukasi. Kadangi rotorius liečiasi su statoriaus metalu, kaip minėta pirmiau, bet tik kiekviename judančios bangos smailėje, kuri sukelia elipsės judėjimą, ir, atlikdamas šį elipsinį judėjimą, rotorius sukasi priešinga kryptimi keliaujanti banga.

Ultragarsinių variklių savybės ir nuopelnai

Jie yra mažo dydžio ir puikiai reaguoja.
Jų greitis yra nuo dešimties iki kelių šimtų aps / min ir didelis sukimo momentas, todėl reduktorių nereikia.
Jie susideda iš didelės laikomosios galios, ir net jei maitinimas išjungtas, jiems nereikia stabdžių ir sankabos.
Jie yra maži, ploni ir turi mažiau svorio, palyginti su kitais elektromagnetiniais varikliais.
Šiuose varikliuose nėra jokios elektromagnetinės medžiagos ir jie nesukuria elektromagnetinių bangų. Taigi, juos galima naudoti net didelio magnetinio lauko srityse, nes magnetinis laukas jų neveikia.
Šie varikliai neturi jokių pavarų, o varant šiuos variklius naudojama negirdima dažnio vibracija. Taigi, jie nesukelia jokio triukšmo, o jų veikimas yra labai tylus.
Su šiais varikliais galima tiksliai valdyti greitį ir padėties valdymą.
Šių variklių mechaninė laiko konstanta yra mažesnė nei 1 ms, o šių variklių greičio valdymas yra žingsnis mažiau.
Šie varikliai pasižymi labai dideliu efektyvumu, o jų efektyvumas nėra jautrus jų dydžiui.

Ultragarsinių variklių trūkumai

Reikalingas aukšto dažnio maitinimas.
Kadangi šie varikliai veikia trintį, patvarumas yra labai mažesnis.
Šie varikliai turi nusileidusio greičio ir sukimo momento charakteristikas.

Ultragarsinių variklių taikymai

Naudojamas fotoaparato objektyvo automatiniam fokusavimui.
Naudojamas kompaktiškuose popieriaus tvarkymo įrenginiuose ir laikrodžiuose.
Naudojamas perduodant mašinų dalis.
Naudojamas džiovinimui ir ultragarsiniam valymui.
Naudojamas aliejaus įpurškimui į degiklius.
Naudojami kaip geriausi žinomi varikliai, pasižymintys dideliu įrangos miniatiūrizavimo potencialu.
Naudojamas MRT magnetinio rezonanso tomografijoje medicinoje.
Naudojamas kompiuterio, pavyzdžiui, diskelių, standžiųjų diskų ir kompaktinių diskų įrenginių, diskų galvutėms valdyti.
Naudojamas daugelyje sričių medicinos, aviacijos ir kosmoso srityse robotika .
Naudojamas automatiškai valdyti slenkantį ekraną.
Ateityje šie varikliai gali būti pritaikyti tokiose srityse kaip automobilių pramonė, nano padėties nustatymas, mikroelektronika, Mikroelektromechaninės sistemos technologija ir vartojimo prekės.

Šiame straipsnyje trumpai aptariami pjezoelektriniai ultragarsiniai varikliai, ultragarso jutikliai, pjezoelektriniai jutikliai, pjezoelektrinės pavaros, USM veikimas, nuopelnai, trūkumai ir USM taikymas. Norėdami gauti daugiau informacijos apie pirmiau pateiktas temas, prašome paskelbti savo klausimus komentuodami toliau.

Nuotraukų kreditai: