Poniżej przedstawiamy dziesięć powodów, dla których warto rozważyć zastosowanie silnika piezoelektrycznego do sterowania pracą urządzeń, plus pewien dodatkowy argument, którego wielu projektantów systemów lub produktów mogło nie wziąć pod uwagę.
Precyzyjne i inne urządzenia wzmocnione, takie jak urządzenia wykorzystywane do zastosowań medycznych, mogą być mniejsze, bardziej precyzyjne, lżejsze i łatwiejsze w obsłudze, jeśli zamiast silników elektromagnetycznych zastosuje się w nich silniki piezoelektryczne. Poniżej podajemy jedenaście powodów, dla których warto zastanowić się nad zastosowaniem tego typu silników.
Generowanie większych sił współgra z miniaturyzacją: Silniki piezoelektryczne lepiej nadają się do miniaturyzacji. Można je z łatwością zmniejszyć i sprawić, że będą bardziej zwarte niż silniki elektromagnetyczne, jednak ? jak na swoje niewielkie wymiary ? zapewniają większą moc. Sprawność silników elektromagnetycznych spada wraz ze zmniejszeniem ich wymiarów, jako że większa część mocy elektrycznej zamienia się w energię cieplną. W przypadku silników piezoelektrycznych sprawność pozostaje praktycznie stała. Przy tej samej objętości i wadze gęstość energii zmagazynowanej w silniku piezoelektrycznym jest 10 razy większa niżw silniku elektromagnetycznym.
Zwiększona dokładność pozycjonowania: zasada napędu bezpośredniego wykorzystywana w silniku piezoelektrycznym eliminuje potrzebę stosowania przekładni dodatkowej lub układu kół zębatych, jak to ma miejsce w niektórych konwencjonalnych silnikach elektromagnetycznych.
Lepsze przyspieszenie: Urządzenia piezoelektryczne reagują w ciągu mikrosekund. Można uzyskać przyspieszenia przekraczające 10 000 g (czas reakcji rzędu 0,01 milisekundy).
Brak pól magnetycznych: Silniki piezoelektryczne nie generują interferencji elektromagnetycznej, ani też nie ma ona na nie wpływu, co eliminuje potrzebę stosowania ekranów magnetycznych i jest zaletą w przypadku zastosowań medycznych i biotechnologicznych.
Brak potrzeby konserwacji czy smarowania: Zjawisko piezoelektryczne polega na deformacji kryształu, brak jest części wymagających smarowania.
Mniejszy pobór mocy: Praca statyczna, nawet utrzymywanie ciężkich ładunków przez dłuższy czas praktycznie nie wymaga mocy. Jako że sprawność silników piezoelektrycznych nie ulega zmniejszeniu na skutek miniaturyzacji, mogą one działać, pobierając poniżej 30 W.
Brak emisji ciepła: W stanie spoczynku silniki piezoelektryczne nie generują ciepła. Eliminują także wibrację serwonapędów i związaną z tym emisję ciepła, co jest niepożądanym efektem ubocznym pracy niektórych silników elektromagnetycznych.
Mogą pracować w próżni: Silniki piezoelektryczne z zasady mogą funkcjonować w próżni, co jest niezbędne w przypadku wielu zastosowań w przemyśle medycznym.
Mogą pracować w temperaturach kriogenicznych: Silniki piezoelektryczne działają nawet w temperaturach bliskich zera absolutnego.
Niepalne: Silniki piezoelektryczne są niepalne i bezpieczne w przypadku przeciążenia lub zwarcia na zacisku wyjściowym, co jest zaletą w przypadku przenośnych i przeznaczonych do noszenia urządzeń medycznych.
Generowanie energii: Urządzeń piezoelektrycznych można używać do produkcji energii, np. poprzez wykorzystywanie wykonywanych przez ludzi ruchów do zasilania niewielkich urządzeń medycznych lub elektrycznych, takich jak rozruszniki serca lub monitory funkcji życiowych.
Physik Instrumente L.P. (PI) produkuje urządzenia nanopozycjonujące, siłowniki liniowe oraz precyzyjne urządzenia do sterowania do zastosowań z dziedziny fotoniki, nanotechnologii, technologii półprzewodnikowej i nauk biologicznych; www.pi-usa.us. Jim McMahon pisze o technologii oprzyrządowania dla Zebra Communications; jim.mcmahon@zebracom.net.
CE