Motor cu ultrasunete. Mini motoare piezoelectrice liniare miniaturale. Un extras care caracterizează un motor cu ultrasunete

Domeniile de utilizare a motoarelor miniaturale și a unităților sunt destul de extinse - acestea sunt acționate pentru dispozitivele de măsurare, cum ar fi microscoapele electronice și de tunel, unitățile de manipulatoare ale diferitelor roboți de asamblare, precum și acționează în echipamente tehnologice și aparate de uz casnic. Colectorul și micromotatorii electromagnetici, Piezomotorii și Mems Integral servomotoare pot fi utilizate ca micromotori. Articolul se va ocupa de motoarele piezoelectrice.

Într-o anumită tip de micromotori sunt utilizați pe gradul de miniaturizare. Pentru nivelul macro unde este necesar de mare putere Cu dimensiuni relativ mici, sunt utilizate motoare electromagnetice miniaturale și solenoide. Pentru micro administrațiile, servomotoarele integrate create de tehnologia MEMS sunt utilizate în prezent pe scară largă.

Pieusele pierd motoare de motor electromagnetice și MEMS MICROMORIS - în funcție de gradul de microminiatură. Cu toate acestea, principalul avantaj al micropinisomotorilor este posibilitatea poziționării directe cu precizia submicronului. În plus, aceste unități au multe alte avantaje față de concurenții lor electromagnetici.

Motoarele electromagnetice de microelectro (colector, pas cu pas) au ajuns acum la limita de miniaturizare. De exemplu, fabricate în serie stepper Electric Motor. Tipul A0820 are un diametru de 8 mm, cântărește 3,3 grame și costă aproximativ 10 USD. Motoarele de acest tip sunt destul de complexe și conțin sute de piese. Cu o reducere suplimentară a dimensiunii, procesul de asamblare este complicat, iar eficiența motorului este pierdută. Pentru înfășurarea bobinelor de stator, trebuie să utilizați un fir mai subțire care are o rezistență mai mare. Deci, cu o scădere a dimensiunii microelectrodei colectorului la 6 mm majoritatea Energia electrică rezultată este convertită în căldură, mai degrabă decât în \u200b\u200benergie mecanică. În cele mai multe cazuri, pentru a obține unități liniare pe baza motoarelor electrice, este necesar să se utilizeze unelte mecanice suplimentare și cutii de viteze care transformă mișcarea de rotație la translațional și să furnizeze precizia de poziționare dorită. În același timp, mărimea întregului dispozitiv ca o creștere a întregului și o parte semnificativă a energiei este cheltuită pentru depășirea frecării în transmisia mecanică. Diagrama prezentată în fig. 1 arată că, cu dimensiuni mai mici de 7 mm (diametrul carcasei motorului) este mai profitabil să utilizați motoarele piezoceramice și nu electromagnetice.

Smochin. 1. Cu dimensiuni mai mici de 7 mm motoare piezoelectrice sunt mai eficiente decât motoarele electromagnetice

În prezent, multe firme au stăpânit producția de masă a piezomotorilor. Articolul discută despre produsele a doi producători de piezoveri: germană Physik Instrumente (PI) și tehnologii americane noi. Alegerea firmelor nu este accidentală. Firma americană în momentul de față produce cele mai mici piezoGignote din lume, iar germanul este unul dintre liderii din sectorul piezo-drive pentru echipamente de precizie. Aceste piezomotorii produse au caracteristici funcționale unice și beneficiază de o reputație meritată în rândul producătorilor de echipamente tehnologice și de măsurare de precizie. Ambele firme își folosesc soluțiile proprietare. Principiul funcționării motoarelor ambelor firme, precum și designul acestora este diferit.

Design și principiu de funcționare a squiggle de scenă piezoelectrică

În fig. 2 prezintă designul și principiul funcționării noii tehnologii de scară Squiggle Piezavihod.

Smochin. 2. Proiectarea și principiul micro-plânsului Squiggle

Baza unității este o cuplare dreptunghiulară cu un fir intern și un șurub de antrenare (vierme). Plăcile piezocemice de servomotoare sunt montate pe marginile cuplajului metalic. La depunerea semnalelor în două faze la o pereche de servomotoare piezoelectrice, sunt create oscilații de vibrații, care sunt transmise la masa cuplajului. Pentru o transformare energetică electrică mai eficientă în servomotoare mecanice funcționează în modul rezonant. Frecvența de excitație depinde de dimensiunea piezipriției și este în intervalul de la 40 la 200 kHz. Oscilațiile mecanice care acționează pe marginea a două suprafețe de lucru ale cuplajului și șurubul provoacă aspectul forțelor de stoarcere cu o întoarcere (cum ar fi rotația Hula-Hup). Forța rezultată asigură rotirea viermei față de baza fixă \u200b\u200b- cuplajul. Când se mișcă șuruburile și se produce transformarea mișcării de rotație în mișcarea liniară. În funcție de schimbarea fazelor semnalelor de control, puteți obține rotirea șurubului în sensul acelor de ceasornic și în sens invers acelor de ceasornic.

Materiale non-magnetice, cum ar fi bronzul, oțelul inoxidabil, titanul sunt utilizate ca șuruburi și cuplaje. O pereche filetată de cuplare a viermei nu necesită lubrifiere la muncă.

Pieses sunt practic rapid, asigură un pickup excelent (mișcare cu accelerație la 10 g), aproape silențios în intervalul de sunet (30 Hz - 15 kHz). Precizia de poziționare poate fi realizată fără utilizarea senzorilor de poziție - datorită faptului că mișcarea are loc fără alunecare (cu condiția ca sarcina de pe șurubul de lucru să fie în limitele de funcționare), iar mișcarea este direct proporțională cu numărul de semnale de impulsuri aplicate la plăcile de acționare. Pieusele au o viață de serviciu practic nelimitată, cu excepția timpului din cauza uzurii transmisiei șurubului, precizia de poziționare poate fi parțial pierdută. Piedus Excavarea poate rezista la modul de blocare a mișcării datorită aplicării forțelor de frânare, superioare forței de împingere a unității. În acest caz, alunecarea va avea loc fără distrugerea transmisiei șurubului.

Astăzi, micromotorii seriei SQL sunt recunoscute ca cele mai mici motoare electrice din lume care sunt produse în mod serios.

Smochin. 3. Desenul de lucru al Piezomotorului Industrial SQL

Principalele caracteristici ale piezoidei Squiggle:

• dimensiunile scalabile (puteți primi drivere personalizate cu dimensiuni specificate);
• dimensiunile minime de unitate 1.55 × 1,55 × 6 mm;
• simplitatea construcției (7 componente);
• preț scăzut;
• producția ridicată a fabricării componentelor și asamblării unității;
• drept drivela liniarănu necesită unelte mecanice suplimentare;
• submicron precizia poziționării unității;
• munca tăcută;
• muncitor larg interval de temperatură (-30 ... + 70 ° C).

SQL Micromotor Parametri Micromotor:

• consumul de energie - 500 MW (numai în procesul de mișcare);
• rezoluție - 0,5 microni;
• greutate - 1,7 g;
• viteza mișcării este de 5 mm / s (sub sarcină 100 g);
• forța de călătorie - mai mult de 200 g;
• frecvența excitării piezoactorilor - 116 kHz;
• containerul electric al fiecăruia dintre cele patru faze ale piezipriției este de 1,35 NF;
• conector (cablu) - buclă tipărită (6 conductori - 4 faze și 2 comune);
• resursa de lucru este de 300 mii de cicluri (cu lungimea ancorei de 5 mm);
• gama de mișcări liniare ale ancorei:

- model SQL-3,4 - 10-40 \u003d 30 mm (40 mm - lungimea șurubului de funcționare);

- modelul SQL-3,4 - 10-30 \u003d 20 mm (30 mm - lungimea șurubului de funcționare);

- model SQL-3,4 - 10-15 \u003d 5 mm (15 mm - lungimea șurubului de funcționare).

• conduceți compusul cu flanșă sau crimă.

La cererea Companiei noi scară tehnologii, a fost dezvoltat un driver integral pentru bucăți de serie SQL (figura 4). Astfel, consumatorul are capacitatea de a utiliza un set de componente finite pentru a obține modulul său electromecanic OEM.

Smochin. 4. Micropinzovat SQL Series pentru aparate de laptop

Cipul șoferului de acționare (figura 5) conține convertizor de tensiune și drivere de ieșire care funcționează pe sarcină capacitivă. Tensiunea de intrare 3 V. Nivele de tensiuni de ieșire ale formantilor - până la 40 V.

Smochin. 5. Microcircuit al șoferului piezoder

Squiggle Piees Aplică

Drive pentru camere foto și video

Unul dintre cele mai mari sectoare ale aplicației microelectrice - camere digitale și camere video (figura 6). Microsul este utilizat în ele pentru a controla focalizarea obiectivului și a zoomului optic.

Smochin. 6. Drive de zoom prototip optic pentru camera digitală

În fig. 7 prezintă piesele de squiggle pentru a fi utilizate în camerele de telefonie mobilă încorporată. Actuatorul produce două lentile de-a lungul ghidurilor sus în sus și oferă autofocusing (lungimea opțiunii de 2 mm) și zoomul (mișcarea lentilelor la 8 mm).

Smochin. 7. Modelul lentilei cu unitatea de scutură pentru camera construită în telefonul mobil

Dispenser de seringa medicală

În întreaga lume există sute de milioane de oameni care au nevoie de injecții periodice de dozare de medicamente. În acest caz, urmați timpul, dozele, precum și efectuarea procedurii de injectare, pacientul în sine ar trebui. Acest proces poate fi simplificat considerabil și, prin urmare, facilitând viața pacientului dacă creați o seringă de distribuire programabilă (figura 8). O seringă programabilă de pompă pentru injecții cu insulină a fost deja implementată pe Pieziprition SQL. Distribuitorul constă dintr-un modul de control al microcontrolerului, un rezervor cu preparat, o seringă și o unitate controlată. Controlul distribuitorului este realizat de un modul de microcontroler încorporat cu baterii. Element - baterie de litiu. Modulul de distribuție poate fi construit în îmbrăcămintea pacientului și plasat, de exemplu, în câmpul manșonului. Intervalele de timp între injecții și doza de medicamente sunt programate sub un anumit client.

Smochin. 8. Utilizați unitatea în distribuitorul de seringa programabil

Valoarea dozei este direct proporțională cu lungimea mișcării tijei unității.

Se presupune că se utilizează microcprints cu un contra-tratament, montat în "armura intelectuală" a personalului militar. Îmbrăcăminte de protecție, în plus față de elementele de putere armate, conține, de asemenea, senzori de impulsuri integrați, temperaturi, deteriorări mecanice la textil "armura". Activarea seringilor apare atât la inițiativa luptătorului în sine, cât și de comanda de la blocul de electronică sau prin canalul radio de la terminalul de comandă pe baza citirilor senzorului atunci când luptător este pierdut, de exemplu, după rănire sau ca a rezultatul contuziei.

Motoare non-magnetice

Deoarece piezodele SQL nu sunt folosite materiale feroaliay, precum și câmpurile electromagnetice, aceste motoare de tip pot fi utilizate pentru a crea dispozitive de diagnostic medicale uzate compatibile cu tomografia magnetică. Aceste unități nu vor fi, de asemenea, interferate atunci când sunt plasate în zonele de lucru ale echipamentului care utilizează rezonanța magnetică nucleară, precum și microscoapele electronice de scanare, microscoapele cu focalizarea fluxurilor de ioni etc.

Micronasos de laborator.

Pe baza piezipriției pot fi create micro-pompe pentru alimentarea cu dozare a lichidelor în echipamente de cercetare de laborator. Principalele avantaje ale micronacozei unei astfel de design sunt o precizie și o fiabilitate ridicată.

Motor pentru echipamente de vid

Pieus unitatea este potrivită pentru crearea dispozitive mecanicecare funcționează în condiții de vid ridicat și ultra-înalt și asigurarea unei precizări de poziționare ridicată (figura 9). Materialele de antrenare au o divizare a gazelor mici în vid. În timpul funcționării unității în modul de micro-uri, există puțină căldură.

Smochin. 9. Unitate pentru echipamente de vid bazate pe micromotor SQL

În particular, astfel de motoare vor găsi o utilizare pe scară largă la crearea de noi generații de microscoape electronice de scanare, spectrometre de masă de scanare ion, precum și în echipamente tehnologice și de testare pentru industria electronică, în echipamentele utilizate în acceleratoare de particule, cum ar fi sincrotronii.

Unități pentru echipamente criogene

Parametrii unici ai piezipriției îi permit să o folosească la temperaturi foarte scăzute. Firma produce deja opțiuni pentru efectuarea unor acționări pentru aplicații comerciale și cosmice la temperaturi scăzute.

În prezent, pe baza micromotorilor SQL, au fost create unități pentru diverse noduri funcționale în echipamente de laborator criogenice, precum și unități mecanice pentru ajustarea parametrilor telescoapelor cosmice.

În fig. 10 prezintă un acces piezo la locul de muncă la temperaturile heliului lichid.

Smochin. 10. Execuția unei piezo-separare pentru funcționare la temperaturi de la cameră la 4 k (heliu lichid)

Lucrul la temperaturi scăzute necesită alte frecvențe și amplitudini de semnale pentru excitația piezoactorilor.

Set de evaluare

Compania New Scale Technologies produce un set estimat care conține: SQL Piezotor (figura 11), taxa de acționare, software., Interfață cu un computer, precum și un panou de control suplimentar al unității de utilizator.

Smochin. 11. Set de evaluare pentru Pieauzovod SQL

USB sau RS-232 pot fi utilizate ca o interfață cu PC-ul.

PI pierus

Compania germană Physik Instrumente (PI) (www.physikinstrumente.com/en) a fost formată în 1970. În prezent are unități în Statele Unite, Marea Britanie, Japonia, China, Italia și Franța. Sectorul principal este echipamentul pentru națiune și pentru a asigura controlul mișcării cu o precizie ridicată. Compania este unul dintre producătorii de echipamente de vârf al acestui profil. Au folosit soluții unice brevetate. Deci, spre deosebire de cea mai mare parte a pieilor, inclusiv Squiggle, servomotoarele PI asigură fixarea forțată a căruciorului după oprire. Datorită absenței offsetului, aceste dispozitive au o precizie ridicată de poziționare.

Proiectarea și principiul operațiunii Pie Piezprovodov

În fig. 12 prezintă designul lui Pie Piezotor.

Pilina este un design brevetat al unui piezavor dezvoltat de PI. Inima sistemului este o placă ceramică monolitică dreptunghiulară - un stator care este împărțit de la o parte la doi electrozi. În funcție de direcția de mișcare, electrodul stâng sau drept al taxei ceramice este încântat de impulsuri cu o frecvență de zeci și sute de kilohertz. Sfat de fricțiune din aluminiu (PUSHER) este atașat la o placă ceramică. Acesta oferă transmiterea mișcării de la plăcuța de stator oscilantă la frecare. Materialul benzii de frecare oferă forță de frecare optimă atunci când lucrați într-o pereche cu un vârf de aluminiu.

Datorită contactului cu banda de frecare, se asigură o schimbare a părții în mișcare a unității (cărucioare, platforme, masa rotativă a microscopului) înainte sau înapoi. Cu fiecare perioadă de oscilații ale statorului ceramic, schimbarea transportului este efectuată pe mai multe nanometri. Forța motrice apare din oscilațiile longitudinale ale plăcii de acționare. În prezent, piezoverele cu ultrasunete pot oferi mișcări cu accelerație la 20 g și accelerează până la 800 mm / s! Efortul Piezotor Drive poate ajunge la 50 de unități Piline, pot lucra fără feedback și oferă o rezoluție de 50 nm.

În fig. 13 prezintă designul statorului piezocheramic pilinic.

Smochin. 13. Construcția statorului ceramic Piezavhod Pilina

În absența unui semnal, vârful împingătorului este presat la banda de frecare și forța de frecare care acționează pe marginea dintre vârf și frecare, asigură fixarea căruciorului.

Pilina - o serie de piezove cu mișcare liniară

Pi produce o serie de piese liniare de tehnologie pilină cu diverși parametri funcționali. De exemplu, luați în considerare caracteristicile unui model specific P-652 (fig.14).

Smochin. 14. Opțiuni pentru implementarea pieselor Piline P-652 (aproape de comparație de minge de golf)

Pilina P-652 poate fi utilizată în aplicațiile OEM pentru care dimensiunile mici și greutatea sunt importante. Modulul de antrenare P-652 poate înlocui motorul clasic pe bază de motor cu un arbore rotativ și transmisie mecanică, precum și alte unități electromagnetice liniare. Autoziarea transportului la oprire nu necesită energie suplimentară. Unitatea este concepută pentru a muta obiecte mici cu viteză mare și precizie.

Un piezomotor compact cu un circuit de comandă integrat poate furniza o mișcare cu accelerație la 2,5 g și o viteză de până la 80 mm / s. În același timp, precizia ridicată a poziționării căruciorului este menținută și un nivel destul de ridicat de forță de fixare într-o stare fixă. Prezența fixării căruciorului asigură capacitatea de a acționa unitatea în orice poziție și garanții care fixează poziția căruciorului după oprire chiar sub acțiunea încărcăturii. În diagraterul șoferului pentru excitația piezoactorilor, amplitudinea impulsurilor scurte sunt utilizate doar 3 V. Schema oferă reglarea automată a modului rezonant pentru dimensiunile specifice ale servomotoarelor ceramice.

Principalele caracteristici ale PI-652 PILININE LINEAR PIEZOMOTOR:

• costul scăzut de producție;
• piezomotor Dimensiune - 9,0 × 6,5 × 2,4 mm;
• mișcarea de lucru a căruciorului de transport este de 3,2 mm;
• viteza vitezei de până la 80 mm / s;
• auto-deficiență la oprire;
• MTBF - 20 mii de ore.

Module de conducere cu controler încorporat

PI produce module de control (controlere) pentru acționarea pieilor lor. Placa de control conține interfață de control, convertizor de tensiune și driver de ieșire pentru excitarea unui dispozitiv de acționare piezoceramică. În controlorii de acționare, se utilizează circuitul de comandă proporțional tradițional. În funcție de condițiile de aplicare a unităților, un tip digital sau analogic de control proporțional poate fi utilizat în controler. Semnalele sinusoidale sunt utilizate pentru a gestiona servomotoarele în sine, iar feedback-ul cu senzorii de poziție poate fi, de asemenea, utilizat. PI produce module gata făcute cu senzori de poziție. PI a dezvoltat și produce senzori de poziție capacitiv pentru modulele lor integrale (figura 15).

Smochin. 15. Modulul piezavhod cu o placă de control încorporată

Modul de control digital (puls)

Modul de control al mișcării pulsului este potrivit pentru aplicații care necesită mișcări mici la viteză mare, cum ar fi microscopia sau automatizarea. Motorul este controlat de impulsuri TTL de 5 volți. Lățimea impulsului determină lungimea etapelor motorului. Pasul de mișcare în acest mod este de până la 50 nm. Pentru a implementa o astfel de etapă, un impuls de tensiune este livrat cu o durată de aproximativ 10 μs. Durata și diversitatea impulsurilor de control depind de viteza de mișcare și de amploarea mișcării căruciorului.

Modul de control analogic

În acest mod, o gamă analogică de amplitudine ± 10 V. Mărimea căruciorului este utilizată ca semnal de control al semnalului de intrare. Mărimea căruciorului este direct proporțională cu amplitudinea semnalului de control.

Domenii de aplicare a pieselor de precizie:

• biotehnologie;
• micromanipulatori;
• microscopie;
• echipamente de laborator de control al calității;
• echipamente de testare pentru industria semiconductorilor;
• metrologie;
• testarea dispozitivelor acumulate pe disc;
• NIR și OKR.

Avantajele PILININE PIEZOTOR ULTRASONIC:

• Dimensiuni mici. De exemplu, modelul M-662 oferă un accident vascular cerebral de lucru de 20 mm cu dimensiunile de 6 x 28 × 8 mm de carcasă.
• Mici inerție. Datorită acestui fapt, se deplasează cu viteze mari, accelerații mari și rezoluția înaltă este salvată. Pilina oferă viteze de până la 800 mm / s și accelerare la 20 g. Rigiditatea structurii asigură un timp foarte mic de promovare într-o singură etapă și o precizie de poziționare ridicată - 50 nm.
• Excelent indicator de putere specific. Pilina conduce oferă caracteristici ridicate în dimensiuni minime. Nici un alt motor nu poate oferi aceeași combinație de accelerații, viteze și precizie.
• Siguranță. Momentul minim de inerție împreună cu ambreiajul de frecare asigură siguranța atunci când lucrează. O astfel de unitate nu poate să se prăbușească și să deterioreze elementele înconjurătoare ca urmare a unei încălcări a modului de funcționare. Utilizarea cuplajului de frecare este preferabilă decât transmisia viermei în motorul Squiggle. În ciuda vitezei mari de deplasare a căruciorului, riscul de deteriorare, de exemplu, degetul operatorului este mult mai mic decât atunci când se utilizează orice altă unitate. Aceasta înseamnă că utilizatorul poate aplica mai puțin efort pentru a asigura siguranța servomotorului.
• Autobixarea cărucioarelor.
• Abilitatea de a acționa unitatea în vid.
• Nivelul minor al lui am. Drivele piline în timpul funcționării nu creează câmpuri magnetice și nu au în proiectarea materialelor feromagnetice.
• Soluții Flexibilitate pentru OEM. Drive-urile pilale pot fi furnizate cu ambii senzori, cât și cu senzori de poziție. În plus, pot fi furnizate componente individuale de acționare.

Linear Pieuses cum ar fi NEXLINE

Piesele Nexline oferă o precizie de poziționare mai mare. Designul unității conține mai multe servomotoare care funcționează în mod consecvent. Spre deosebire de mașinile pilotului, în aceste dispozitive, servomotoarele nu funcționează în modul rezonant. În acest caz, se dovedește o schemă multiplă pentru deplasarea transportului mobil cu mai mulți împingători de actuatori. Astfel, nu numai acuratețea poziționării este în creștere, dar și creșterea momentelor forțelor de mișcare și țineți carul. Dispozitivele de acest tip, precum și unitățile piline, pot fi furnizate cu senzorii de poziție de transport și fără ele.

Principalele avantaje ale seriei Nexline Piezovers:

• Rezoluție foarte mare limitată numai de sensibilitatea senzorului poziției. În modul de mișcare analogică utilizând senzorii de poziție, se realizează o precizie de poziționare de 50 nm (0,05 microni).
• Lucrați cu sarcină mare și fixare ridicată a căruciorului. Unitățile NEXLINE pot asigura eforturile la 600 N. Construcția rigidă și utilizarea frecvențelor rezonante de excitație în cele 100 de intervale Hertz permit designului să suprime vibrațiile de influențele externe. Modul de operare analog poate fi utilizat în mod activ pentru a netezi vibrațiile și pentru a conduce baza de acționare.
• Poate funcționa atât în \u200b\u200bmodul circuitului de circuit deschis, cât și în feedback-ul pe senzorii de poziție. Controlerul digital Nexline poate utiliza semnale de poziție de la codificatoarele liniare sau de la interferometre laser și pentru o precizie de poziționare foarte înaltă, utilizați semnalele poziției absolute de la senzorii capacitori.
• Salvează poziția stabilă a căruciorului atunci când alimentarea este oprită.
• Durata lungă de viață - mai mult de 10 ani.
• Unitatea Nexline nu conține părți feromice, nu este supusă câmpurilor magnetice, nu este o sursă de radiație electromagnetică.
• Dispozitivele funcționează foarte condiții grele Mediul extern. Părțile active ale unităților de la Nexline sunt realizate din ceramică în vid. NEXLINE poate, de asemenea, să funcționeze fără tulburări atunci când este iradiat cu ultraviolete greu.
• Design foarte robust. Unitățile de conectare în procesul de transport pot rezista la șocuri și vibrații până la mai multe g.

Design flexibilitate pentru OEM

Unitățile NEXLINE sunt disponibile în trei opțiuni de integrare. Utilizatorul poate comanda un motor OEM gata, numai piezoactoare pentru motorul designului lor sau un sistem complex de la cheie, de exemplu, cum ar fi o masă de rotire cu mai multe axe sau un microbot de asamblare cu șase grade de libertate. În fig. 16-19 sunt afișate diverse opțiuni Implementarea dispozitivelor de poziționare multi-călărete pe bază de piese PI.

Firma este specializată în dezvoltarea și producția de microelectrodomotoare ceramice pentru utilizare în dispozitivele miniaturale. Noua scară tehnologii Inc. (www.newscaletech.com) a fost înființată în 2002 de un grup de specialiști care au o experiență de decadă în proiectarea unităților piezoelectrice. Primul eșantion comercial al Drive-ului Squiggle a fost creat în 2004. Performanțele speciale ale unității sunt create pentru a lucra în condiții extreme, pentru a lucra în vid, în instalații criogenice la temperaturi ultra-scăzute, precum și de a lucra în zona câmpurilor electromagnetice puternice.

Într-un timp scurt, piezotorii Squiggle au fost utilizați pe scară largă în echipamentele de laborator pentru nanotehnologie, în echipamente tehnologice de microelectronică, dispozitive de echipamente laser, echipamente medicale, dispozitive aerospațiale, setări de apărare, precum și în dispozitive industriale și de uz casnic, cum ar fi camere digitale și celulare telefoane.

7. Micromotatorii piezoelectrici

Micromotatorii piezoelectrici (PMD) se numesc motoare în care mișcarea mecanică a rotorului este efectuată de un efect piezoelectric sau piezomagnetic.

Lipsa înfășurărilor și simplității tehnologiei de fabricație nu sunt singurele avantaje ale motoarelor piezoelectrice. Putere specifică (123 W / k g. PMD și 19 W / K g. În micromotorii electromagnetici convenționali), o eficiență mare (a fost recitată la data eficienței \u003d 85%), o gamă largă de viteze și momente de rotație pe arbore, caracteristici mecanice excelente, absența câmpurilor magnetice emise și o serie de alte beneficii ale piezoelectricului Motoarele le permit să le considere ca motoare pe care o scară largă va înlocui micrometrele electrice aplicabile.

§ 7.1. Efect piezoelectric

Se știe că unele materiale solide, de exemplu, cuarț sunt capabile să schimbe dimensiunile lor liniare într-un câmp electric. Fier, nichel, aliajele sau oxizii când schimbarea câmpului magnetic înconjurător pot, de asemenea, să-și schimbe dimensiunile. Primul dintre ele aparțin materialelor piezoelectrice, iar al doilea la piezomagnetic. În consecință, se disting efectele piezoelectrice și piezomagnetice.

Motorul piezoelectric poate fi făcut atât de la acelea, cât și din alte materiale. Cu toate acestea, cea mai eficientă este în prezent piezoelectrică și nu motoarele piezomagnetice.

Există piezoenefecte directe și inverse. Direct este aspectul unei încărcături electrice atunci când elementul piezoelectric este deformat. Schimbarea liniară inversă în dimensiunea unei unități piezoelectrice cu o schimbare în câmpul electric. Pentru prima dată, PiezoEct a găsit-o pe Jeanne și Paul Curie în 1880 pe cristale de cuarț. În viitor, aceste proprietăți au fost deschise mai mult de 1500 de substanțe, din care segnetov sare, titanat de bariu etc. Este clar că motoarele piezoelectrice"Lucrați" pe piezoenefectul invers.

§ 7.2. Construcția și principiul acțiunii micromotorilor piezoelectrici

În prezent, sunt cunoscute mai mult de 50 de modele diferite de PMD. Luați în considerare unele dintre ele.

La o tenzoelectrică fixă \u200b\u200b(PE) - stator - o tensiune alternativă trifazată (fig.7.1). Sub acțiunea câmpului electric, sfârșitul PE îndoit în mod constant în trei planuri, descrie o traiectorie circulară. PIN-ul, situat pe capătul de mișcare al PE, interacționează cu rotorul și îl conduce în rotație.

Puterea structurilor descrise mai sus nu depășește sutia de watt, astfel încât utilizarea lor ca actori de forță este foarte problematică. Cea mai promițătoare a fost proiectarea, care se bazează pe principiul de la) (figura 7.3).

Amintiți-vă cum se mișcă barca. În timp, în timp ce paleta este în apă, mișcarea sa este transformată în mișcare liniară a barcii. În pauzele dintre epave, barca se mișcă de-a lungul inerției.

Elementele principale ale designului motorului în cauză sunt statorul și rotorul (figura 7.4). Bazat pe 1, rulmentul 2. Rotorul 3, realizat din material solid (oțel, fontă, ceramică etc.) este un cilindru elegant. O parte integrantă a PMD este izolată acustic de la baza și axa sistemului oscilant rotoroelectric - oscilatorul (vibrator). În cel mai simplu caz, acesta constă dintr-o piezoplastică 4 împreună cu o garnitură rezistentă la uzură 5. Cel de-al doilea capăt al plăcii este fixat la o bază cu garnitură elastică 6 de la fluoroplast, cauciuc sau alt material similar. Oscilatorul presează rotorului arcului de oțel7, la sfârșitul căruia garnitura elastică 8 presează pe vibrator. Pentru a regla gradul de apăsat este șurubul 9.

Pentru a explica mecanismul de formare a cuplului, amintiți-vă. În cazul în care pendulul informează oscilațiile în două planuri reciproc perpendiculare, în funcție de amplitudinile, frecvența și fazele forțelor perturbante, capătul său va descrie traiectoria de la cerc la o elipsă severă. Deci, în cazul nostru. Dacă aduceți tensiunea variabilă a unei anumite frecvențe la piezoplastică, dimensiunea liniară este schimbată periodic: este mărită, apoi scăderea, adică. Plăcuța va efectua oscilații longitudinale (figura 7.5, a).

Cu o creștere a lungimii plăcii, capătul său împreună cu rotorul se va mișca și se va inverse (fig.75, b). Aceasta este echivalentă cu acțiunea unei forțe transversale de îndoire, care determină oscilații transversale. Fazele de schimbare ale oscilațiilor longitudinale și transversale depind de dimensiunea plăcii, de tipul de material, frecvența tensiunii de alimentare și în cazul general poate fi de la 0 ° la 180 o. Când trecerea de fază, diferită de 0 O și 180 o, punctul de contact se deplasează de-a lungul elipsei. La momentul contactului cu rotorul, s-au transmis impulsul de mișcare (figura 7.5, c).

Viteza de rotație liniară a rotorului depinde de amplitudinea și frecvența capătului oscilatorului. În consecință, cu atât este mai mare tensiunea de alimentare și lungimea elementului piezoelectric, cu atât trebuie să fie o viteză liniară a rotorului. Cu toate acestea, nu ar trebui să uităm că, cu o creștere a lungimigratorului, frecvența oscilațiilor sale este redusă.

Amplitudinea maximă a deplasării oscilatorului este limitată de limita rezistenței materialului sau supraîncălzirii elementului piezoelectric. Supraîncălzirea temperaturii critice - temperatura Curie duce la o proprietate piezoelectrică Kpoter. Pentru multe temperaturi, temperatura, temperatura depășește 250 ° C, astfel încât amplitudinea maximă este limitată compensată de limita de rezistență a materialului. Luând în considerare rezervația dublă, se face V p \u003d 0,75 m / s.

Viteza colțului rotorului

unde d p este diametrul rotorului.

De aici frecvența rotației în rândul său pe minut

Dacă diametrul rotorului dp \u003d 0,5 - 5 cm, apoi n \u003d 3000 - 300 rpm / min. În modul, schimbând numai diametrul rotorului, este posibilă modificarea frecvenței rotației mașinii în limite largi .

Reducerea tensiunii de alimentare reduce frecvența rotației de 30 rpm, menținând suficient de mare putere Pe unități de motor. Întărirea vibratorului cu sapphireplastine de înaltă rezistență, este posibil să se ridice viteza de rotație la 10.000 rpm. Etoplatele într-o gamă largă de sarcini practice pentru a efectua unitatea de a utiliza cutii de viteze mecanice.

§ 7.3. Aplicarea micromotorilor piezoelectrici

Trebuie remarcat faptul că utilizarea PMD este încă foarte limitată. În prezent, producția de serie este recomandată de achiziționarea Forplatantului dezvoltat de constructorii Uniunii Elf (Vilnius), iar conducerea piezoelectrică a maestrului Volumagnogofon creat în combinația "Positron".

Utilizarea PMD în aparatul de înregistrare a sunetului și video vă permite să vă apropiați de proiectarea mecanismelor de transport al benzii, deoarece elementele acestui nod se potrivesc organic în motor, devenind corpul, rulmenții, clema etc. Proprietățile specificate ale piezotorului fac posibilă efectuarea conducerii imediate a playerului prin instalarea rotorului pe arborele sale, oscilatorul este apăsat constant la suprafață. Puterea de pe arbore este jucătorul depășește 0,2 W, astfel încât rotorul PMD poate fi fabricat ca măsurător și plastic, cum ar fi carbolita.

A făcut un prototip al aparatului de ras electric "Kharkov-6M" cu două puteri transducătoare 15W. Pe baza mecanismului ceasului de desktop "Glory", a fost efectuată o opțiune cu o piezodiguigutor de trepte. Sursa de alimentare 1.2 v; consumul curent 150 μA. Consumul de energie mică le salută de la fotocelule.

Alăturați-vă la săgețile PMD ale rotorului și o primăvară de întoarcere pentru a permite utilizarea motorului ca dispozitiv de măsurare electrică mic și ieftin, cu o scară circulară.

Bazându-se pe piezo-motoare liniare, ele sunt fabricate de energie electrică cu energie consumată de la mai multe duzini microrott de raportare a wați. Astfel de relee în stare de funcționare nu consumă energie. După un răspuns, forța de frecare deține în mod credibil contactele statului actual.

Nu toate exemplele de utilizare a PMD sunt luate în considerare. PiezoDignotes poate găsi o utilizare pe scară largă în diverse automate, roboți, proteze, jucării pentru copii și alte dispozitive.

Studierea Piezotorului a început, prin urmare, nu toate intervalele lor sunt dezvăluite. Puterea maximă a PDA este fundamental nelimitată. Cu toate acestea, concurați cu alte motoare pe care le pot arăta gama de putere de până la 10 wați. Acest lucru este conectat nu numai de caracteristicile constructive ale PMD, ci și de nivelul de dezvoltare al științei șihiki, în special cu îmbunătățirea materialelor piezoelectrice, superhardizate și rezistente la uzură. Din acest motiv, scopul acestei prelegeri este încheiat în primul rând în pregătirea inginerilor viitori la percepția acestora, domeniul tehnologiei înainte de începerea producției industriale de fabricare industrială a micromotorilor electrici.

Cele mai masive lentile de balene sunt 18-55 la Canon, Nikon, Sony și altele.
Din aceste lentile, toată lumea începe.
Și apoi se sparg. Este rupt când vine vorba de a merge mai avansată.
Ele nu sunt mai mari timp de un an, chiar dacă le tratează cu atenție.
Chiar și o relație distinctă cu părțile din plastic în timp începe să se frece.
Mai multe eforturi sunt atașate, ghidurile îndoite și zoom pauze.
Am despre asta în posturile de reparație a mecanicii.
Acest post despre reparații motorul cu ultrasunetecare este pur și simplu poartă în timp.

Cum să eliminați motorul, nu scriu, nu este nimic mai ușor.

În motor nu există nimic de rupt, trei detalii.

Pentru complicație, sarcina este spartă bucla.

Este rezervat, doar trei fire, teren mediu.
Și puțin despre lucrarea motorului în sine, poate cine nu știe.
Punoplastinii sunt lipiți pe inelul metalic cu picioarele.
Când servește o tensiune cu o frecvență de detalii de rezonanță, acesta este un stator, începe să audă.
Frecvența este de aproximativ 30 kHz, deci motorul cu ultrasunete.
Picioarele au împins rotorul și se concentrează focalizarea.

Motorul de bord arată așa. Sursă de alimentare DC-DC și invertor de fază, trei fire la motor.

Pentru comparație, motorul electric nu este ultrasunete, Canon arată așa.

Cablajul motorului USM are un alt contact important.
Acesta este al patrulea contact al ajustării frecvenței de alimentare.
Faptul este că frecvența rezonantă a statorului variază în funcție de temperatură.
Dacă frecvența de alimentare este diferită de frecvența rezonantă, motorul este mai lent.
Trebuie spus că, cu o ajustare a frecvenței numai canon, Sigma nu este în mod special.

Trei contacte la Sigma.

Acesta este canonul, în procesul de reparare, 4 fire.

În general, atunci când asamblați o lentilă la fabrică, frecvența sursei de alimentare trebuie să se adapteze frecvenței rezonante a statorului.
În acest caz, înlocuirea stupidă a motorului în timpul reparației este imposibilă. Trebuie să ajustați frecvența.

Să ne întoarcem la motorul nostru.
Suprafața statorului este foarte sensibilă la tot felul de obiecte străine, cum ar fi nisipul și au nevoie de o bună curățenie a suprafeței picioarelor.
Funcționarea motorului este afectată de curățenia suprafeței și de complotul arcului de presiune.
Presupunem că forța de primăvară nu se schimbă în timp, dar suprafața este bruscă.
Încerc să mănânc suprafața în mai multe moduri.
Pentru a începe șmirghelul 2500, rezultatul este rău.
Rotorul acumulează imediat domeniul de aplicare și motorul clinic.
Încerc să mănânc în oglindă de pe cercul de respect.

Suprafața este frumoasă, dar rotorul, deoarece ar trebui să rămână, bipuri și motorul nu se rotește.

Ultima metodă și cea mai eficientă măcinare cu pasta de pe oglindă.

Sa dovedit a fi nici măcar nici puritatea suprafeței și planeitatea ei.

Nu există nici o limită pentru perfecțiune.

Bucla se schimbă pur și simplu

Firele sunt atacate și acoperite cu poxipol.

Aici este o subtilitate, piesele de strângere sunt îmbunătățite prin creșterea grosimii statorului, iar motorul nu poate merge.
Excesul de lipici îndepărtați.

Primăvara poate fi scurtată, dar apoi clema va fi complet incomprehensibilă.
Ca o colecție, ceva de genul asta.

Și teste.

Separat, motorul se rotește.

Cutia de viteze se rotește

Tubul lentilelor se rotește

Aceasta este pentru dezvoltarea generală a stresului asupra motorului.
Tensiunea de vârf ajunge la 19 volți, bate sensibile.

Știți cum să verificați dacă statorul funcționează separat?
Împingeți-l în apă și obțineți o fântână. Nu am îndepărtat și acum prea leneș pentru a dezasambla motorul.

Da, și, de asemenea, aceste motoare nu le mențin pur și simplu schimbarea.
Mai mult, dacă înlocuiți donatorul din lentila spartă, nu se știe cât de mult va funcționa.

Succese în fotografie.

Introducere

1 module mecanice bazate pe motoare piezoelectrice și utilizarea acestora

1.1 Motoare piezoelectrice.

1 2 Motorul piezoelectric ca parte a unui modul mecatronic.

1 3 Metode de corectare a parametrilor modulelor mecatronice pe baza motoarelor piezoelectrice

1 3 1 Metode de gestionare unidimensionale

132 Metoda de control al frecvenței de amplitudine.

1 3 3 Metoda de gestionare a fazelor de amplitudine.

1 4 Integrare structurală funcțională.

1 5 Integrare structurală și structurală.

1 6 Aplicarea modulelor mecatronice bazate pe motoarele piezoelectrice

1 7 Concluzii.

2 Dezvoltarea unui model matematic al unui motor piezoelectric Puncher

2 1 studiu al designului motorului piezoelectric

2 2 Studiu static și caracteristici dinamice Motor piezoelectric.

2 3 Circuitul motorului piezoelectric calculat.

2 4 Sinteza modelului convertorului mecanic al motorului.

2 4.1 Model de împingere a convertorului mecanic.

2 4 2 Model de interacțiune a împingătorului și a rotorului unui motor piezoelectric

2 4.3 Contabilitatea influenței zonei de insensibilitate a caracteristicilor de ajustare

2 4 4 Construirea unui model piezoelement.

2 4.5 Contabilitatea efectului reacției rotorului.

2 5 Concluzii.

3 Sinteza regulatorului cu o structură adaptivă care efectuează liniarizarea caracteristicilor motorului.

3 1 Conceptul de adaptare a frecvenței de control.

33 2 Studiul efectului circuitelor de adaptare asupra calității funcționării modulului mecatronic bazat pe un motor piezoelectric.

3.2.1 Setarea parametrilor circuitului de comandă.

3 2.2 Setarea circuitului de control curent.

3 3 Analiza procesului de tranziție a modulului mecatronic atunci când utilizați un dispozitiv corectiv cu o structură adaptivă.

3 4 Analiza comparativa Caracteristicile metodelor de management.

3 4.1 Selectarea și raționamentul pentru criteriul de evaluare a calității.

3 4 2 Rezultatele analizei comparative.

3 4 3 Beneficiile utilizării unui dispozitiv corectiv cu o structură adaptivă

3 5 Simplificarea modelului modulului mecatronic bazat pe un motor piezoelectric

3 6 Concluzii

4 studii experimentale ale unei probe experimentale a modulului mecatronic.

4 1 Implementarea amplificatorului de putere a impulsului.

4 2 Realizarea senzorului de fază.

4 3 Calculator universal.

4 4 Verificați caracterul adecvat al modelului rafinat.

4 5 Metode de proiectare a unui modul mecatronic bazat pe motorul piezoelectric de tip puncție.

4 6 Concluzii.

5 Îmbunătățirea eficienței utilizării modulelor mecatronice ca parte a sistemelor de cercetare.

5 1 Arhitectura complexului de cercetare.

5 2 Organizarea accesului la echipamente de laborator.

5 3 Proiectarea unui serviciu de laborator bazat pe un manager de resurse unificate pentru echipamente de cercetare.

5 4 Metode de proiectare a unui complex de laborator distribuit

5 5 exemple de proiecte implementate.

5 5 1 Stand de laborator pentru procesele de antrenare dinamice dinamice bazate pe motor curent continuu.

5 5.2 Stand de laborator pentru motorul piezoelectric

5 6 Concluzii.

Lista recomandată de disertații

• Motorul de rotație piezoelectrică - ca element al sistemelor automate 1998, candidat la științe tehnice Kovalenko, Valery Anatolyevich

• Fundamentele teoriei și designului sistemelor de membrană de micro-uri cu unități piezoelectrice 2004, Doctor de Științe Tehnice Smirnov, Arkady Borisovich

• Îmbunătățirea acurateței și vitezei unităților de urmărire electropneumatică mecatronică industrială pe baza integrării hardware și software a componentelor mecatronice 2010, candidat la științe tehnice Kharchenko, Alexander Nikolaevich

• Sinteza automată a algoritmilor de control al pulsului digital Actuator de acționare cu un motor cu trei faze 2012, candidat la științe tehnice Gagarin, Serghei Alekseevich

• Dezvoltarea și studierea piezoelectrică mecatronică prin micropoziționare și simțită 2008, candidat la științe tehnice Krushinsky, Ilya Aleksandrovich

Disertația (parte a abstractului autorului) pe subiectul "Îmbunătățirea caracteristicilor dinamice ale modulelor mecatronice cu motoare piezoelectrice de tip șoc bazate pe metode de control adaptive"

Activitate de disertație similară În sistemele de specialitate "roboți, mezhatronice și robototehnice", 05.02.05 CIFR WAK

• Dezvoltarea și studierea algoritmilor de gestionare a sistemului "Amplificator de putere pulsată - un motor cu două faze asincrone" 2005, candidat la științele tehnice Fam Tuan decât

• Dezvoltarea fundamentelor metodologice ale creării traductoarelor de măsurare primare a valorilor mecanice cu perturbări slabe pe baza efectului piezoene directă 2001, Doctor de Științe Tehnice Yarovikov, Valery Ivanovich

• Cercetarea și dezvoltarea mijloacelor de informare și gestionare a unui sistem mecatronic cu un motor inductor 2009, candidatul științelor tehnice Salov, Semen Aleksandrovich

• Management privind criteriul utilizării eficiente a resurselor energetice în sistemele mecatronice 2001, Doctor de Științe Tehnice Malafeev, Serghei Ivanovich

• Sistemul de control digital al modulului mecatronic cu un motor DC cu trei faze 2002, candidatul științelor tehnice Krivalev, Alexander Vladimirovich

Concluzie de disertație pe tema "Roboți, Mezhatronics și Sisteme Robototehnice", Tikhonov, Andrey Olegovich

Referințe Cercetarea disertației candidatul științelor tehnice Tikhonov, Andrey Olegovich, 2004

Vă rugăm să rețineți că textele științifice prezentate mai sus sunt postate pentru familiarizare și obținute prin recunoașterea textelor originale ale tezelor (OCR). În acest sens, acestea pot conține erori asociate cu imperfecțiunea algoritmilor de recunoaștere. În PDF, disertația și rezumatele autorului pe care le oferim astfel de erori.

EBC "LAN" informează că, în septembrie 2019, colecțiile tematice disponibile la universitatea noastră au fost actualizate în EBC "LAN":
Inginerie și științe tehnice - Editura "LAN" - 20

Sperăm că noua colecție de literatură va fi utilă în procesul educațional.

Accesul la teste la colecția "Fitting" în EBC "LAN"

Dragi cititori! De la 01.10.2019 - 10/31/2019 Universitatea noastră a oferit gratuit procesul de încercare la noua colecție de publicare din EBC "LAN":
"Editura de științe tehnice" Lyjne ".
Editura "Sezonier" este o divizie independentă a Universității de Sisteme Complexe de Securitate și Inginerie (Moscova). Editura Specializarea: pregătirea și publicarea literaturii de formare privind siguranța incendiilor (securitatea întreprinderilor, suportul de reglementare și tehnică al angajaților sistemului de siguranță integrată, supravegherea incendiilor, echipamente de incendiu).

Finalizarea cu succes a emiterii literaturii!

Dragi cititori! Suntem bucuroși să vă informăm despre sfârșitul de succes al emiterii literaturii la studenții de primăvară. Începând cu 1 octombrie, sala de lectură a numărului de acces deschis 1 va lucra la programul obișnuit de la 10:00 la 19:00.
Începând cu 1 octombrie, studenții care nu au primit literatură cu grupurile lor sunt invitați la literatura de formare (sediul 1239, 1248) și Departamentul de Literatură Socio-economică (Camera 5512) pentru a obține literatura necesară în conformitate cu normele stabilite de utilizare Librăria.
Fotografia pe biletele de cititor se desfășoară în sala de lectură nr. 1 în timp util: marți, joi de la 13:00 la 18:30 (pauză de la 15:00 la 16:30).

27 septembrie este o zi sanitară (sunt semnate foile de by-pass).

Înregistrarea biletelor de cititor

Dragi studenți și angajați universitari! 09/20/2019 și 09/23/2019 de la 11:00 la 16:00 (pauză de la 14:20 la 14:40) Invităm pe toți, inclusiv. Primii studenți care nu au avut timp să facă fotografii cu grupurile lor, pentru înregistrarea biletului cititor la sala de lectură nr. 1 a bibliotecii (POM 1201).
De la 09/24/2019 Fotografierea pentru a citi biletele pe programul obișnuit: marți și joi de la 13:00 la 18:30 (pauză de la 15:00 la 16:30).

Pentru înregistrarea biletului cititorului, trebuie să aveți: elevii - un card de student extins, angajați - săriți la o universitate sau pașaport.