Doğrusal hareket üreten Piezo motorlar (piezoelektrik ultrasonik motor), doğrusal ultrasonik piezo motorlar, doğrusal adımlı piezo motorlar ve piezo atalet motorları olmak üzere farklı tiplerdedir. Yapıları ve çalışma prensipleri farklı olsa da, her üç tasarım da, uzunlamasına bir çubukta doğrusal hareket üretmek için, elektrik enerjisi uygulandığında bir piezo malzemenin genişlediği veya büzüldüğü ters piezoelektrik etkiden yararlanır.

Nedir bu piezoelektrik?

Kristal yapıdaki bazı özel maddelerin kendilerine basınç uygulandığında belirli oranda elektrik üretmesine piezoelektrik denir. Bu şekilde mekanik enerjiden voltaj üretimine piezo olayı, voltajdan mekanik hareket üretiminede ters piezo denir. Kısacası sürekli kutuplaşmaya sahip olan iyonsal kristale bir basınç uygulanırsa kutuplar arası mesafe azalacak böylece bir yük birikimi oluşacaktır. Bundan dolayı da bir yük farkı meydana gelmektedir ve bunu bir iletkenle birleşmesiyle akım akmaktadır. Tabi ki aynı olay tersi içinde geçerlidir. Burada açığa çıkan enerji oldukça düşük ve ancak bir çakmağın ateşleme mekanizmasını çalıştıracak kadardır.

Piezo motorların çalışma prensibi

Doğrusal adımlı piezo motorlar, arka arkaya monte edilmiş birkaç (tipik olarak dört) piezo plakasından oluşur. Uzunlukta genişleme/daralma ve yana doğru bükülme olmak üzere iki tür harekete maruz kalabilen dört aktüatör, bacaklara benzer şekilde çiftler halinde konumlandırılır.

Piezo motora voltaj uygulandığında, bir çift piezo eleman (bacaklar) aşağıya doğru uzanır ve bacakların uçlarındaki sürtünme elemanları aracılığıyla uzunlamasına bir çubuğu (bir kızak yada hareketi vermek istediğimiz eleman) kavrar. Daha sonra, bacaklar yanlara doğru bükülür, kızağı ilerletir ve ardından kızağı serbest bırakmak için büzülür. Bu olurken, sonraki bacak seti kızağı kavramak, ileri doğru ilerletmek ve geri çekmek için aşağı doğru uzanır.

Piezo motorların çalışma prensibi

Yukarıdaki grafikte anlattığımız gibi, piezo motoru oluşturan bu piezo parçalarının uzaması yüzde 0,01 ila 0,1 düzeyindedir. Boyutları neredeyse 10 mm kadar olabilen bu motorlar oldukça küçüktür. Sonuçta ortaya çıkan hareket, mikron düzeyinde, ancak yine de Newton birimiyle ölçülür. (Fotoğraf makinelerinde lensi ileri geri hareket ettiren motorlarlar) Birden fazla piezoelektrik kristali tek bir birim olarak istifleyerek ve sürerek daha fazla kuvvetle daha büyük uzamalar elde edilebilir.

Piezoelektrik Ultrasonik Motor

Her “adım” veya döngü ile üretilen hareket yalnızca birkaç mikrondur, ancak doğrusal adımlı piezo motorlar saniyede binlerce adım atarak yüksek hızlarda uzun strok uzunlukları oluşturabilirler. (Ayrıca, hassas dağıtım ve ölçüm uygulamaları için bir gereklilik olan saniyede tek bir mikron aralığında son derece düşük hızlarda da hareket edebilirler.) Piezo aktüatörler sınırsız doğrusal hareket üretebilmesine rağmen, doğrusal bir adımlı piezo motorun stroku hareket ettirdiği kızağın uzunluğu ile sınırlıdır. Doğrusal adımlı piezo motorlar, 10 N’a kadar itme / çekme kuvvetleri ve tutma kuvvetleri oluşturabilirler.

Piezo cihazları manyetik akı üretmediğinden ve doğrusal adımlı piezo motorun tüm parçaları manyetik olmayan malzemelerden yapılabildiğinden, güçlü manyetik alanlara sahip ortamlar için çok uygundur. Bir çok tasarım, yalıtım ve elektrik kontakları için inorganik malzemeler kullanır, bu nedenle çok düşük gaz çıkışına sahiptirler ve yüksek sıcaklıklara dayanabilirler, bu da onları ultra yüksek vakumlu ortamlarla uyumlu hale getirir.

Doğrusal adımlı piezo motorlar, geri tepme olmadığı için, nanometre çözünürlüğünde ve bazı durumlarda mikro adımlama kontrolü kullanıldığında alt nanometre (pikometre) hassasiyeti edilebilir. Bu hassasiyet tıp alanında gerekli olan mikroskobik tarama uygulamaları için oldukça idealdir.

Unutmayın! Yazı hakkında yorumunuzu bırakmanız bu yazının geliştirilmesine yardımcı olacaktır!

Mesajınızı yazın!
Lütfen adınızı yazın