Weź nagwintowaną nakrętkę, włóż ją między – przynajmniej – jedną parę piezoelektrycznych, ceramicznych urządzeń uruchamiających i przeciągnij przez jej środek nagwintowany wałek. Dostarcz fazowany prąd do każdego urządzenia uruchamiającego, tak aby mogło ono wygenerować niewielki prąd. Jeżeli to zrobisz, nakrętka zacznie drgać. System będzie wibrował z częstotliwością rezonansową, a nakrętka spowoduje obrót nagwintowanego wałka i w konsekwencji jego ruch liniowy tam i z powrotem.
– Proces ten odbywa się bez wykorzystania magnetyzmu, dzięki czemu urządzenie jest szczególnie przydatne do implantowanych do organizmu pomp dozujących leki, których działanie może zostać zakłócone wskutek pracy skanerów MRI (Magnetic Resonance Imaging – obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego) – twierdzi David Henderson, prezes New Scale Technologies Inc., firmy, która obecnie otrzymała patent na projekt silnika Squiggle. Jeszcze bardziej obiecującym zastosowaniem tych malutkich silniczków (z których najmniejszy ma 3 mm średnicy) jest ustawianie ostrości i wykonywanie zbliżeń (zoom) w kamerach zainstalowanych w telefonach komórkowych. – Ich niski pobór mocy i mała liczba części (cztery) czynią je niezwykle atrakcyjnymi dla przemysłu, w którym bardzo istotne są rozmiary i koszty – mówi Henderson. Firma New Scale utworzyła nowy wydział, nastawiony specjalnie na ten segment rynku, i rozwija przeznaczone dla niego projekty.
– Sprawność silników ceramicznych wcale nie spada wraz z ich miniaturyzacją – wyjaśnia Henderson, a zjawisko to jest prawdziwą plagą zwykłych silników elektromagnetycznych, zmniejszanych do granicznej wielkości średnicy około 6 mm. Silniki elektromagnetyczne w tym zakresie miniaturyzacji wytwarzają więcej ciepła niż ruchu, co obciąża baterie. Oprócz tego, małe silniczki elektromagnetyczne muszą obracać się bardzo szybko, aby dostarczyć użytecznego momentu obrotowego. Pociąga to za sobą konieczność zastosowania przekładni regulujących liczbę obrotów.
Piezoelektryczne urządzenia uruchamiające są dostrojone tak, by wibrować przy częstotliwościach rezonansowych silnika, jak mówi Henderson. Taka częstotliwość zwykle mieści się w przedziale pomiędzy 40 i 100 kHz. Amplituda drgań steruje szybkością, a faza – kierunkiem obrotu. Firma współpracuje z wytwórcami półprzewodników, by stworzyć system napędu i sterowania ASIC (Application-Specific Integrated Circuit – obwód scalony dla konkretnej aplikacji), mieszczący się w jednym chipie.
Rozdzielczość silnika mieści się w zakresie mikrometrów, ale, zdaniem firmy, potrzebne są czujniki zabezpieczające powtarzalność poszczególnych kroków. Zarówno obrót, jak i przemieszczenie może być mierzone za pomocą czujników indukcyjnych wykorzystujących efekt Halla, albo przy pomocy czujników optycznych realizujących przerwania.
– Uważa się, że silniki piezoelektryczne są najważniejszym rodzajem napędów krzywek dla rynku telefonów komórkowych z wbudowanymi kamerami – mówi Henderson – którego wielkość powinna osiągnąć 500 mln w ciągu kilku lat. Przy dwóch silnikach przypadających na kamerę (realizujących funkcje ustawiania ostrości i zbliżenia) oznacza to miliard silników – dodaje.
Paul Sharke
|
|
|
SILNIK PIEZOELEKTRYCZNY zachowuje sprawność w miarę zmniejszania swoich rozmiarów, czyli wykazuje cechy, których nie można wymagać od zwykłych silników |
