1342 подписчика
Новый сферический ультразвуковой двигатель. Что ещё за зверь?
Ну вы привыкли же к электродвигателям? Теперь привыкните к тому факту, что точнее называть эти двигатели электромагнитными. А есть ещё ультразвуковые электрические двигатели, или, если точнее, пьезоэлектрические двигатели.
Ну да, сначала надо немного матчасти. Пьезоэлектрики - это материалы, которые напрямую могут преобразовывать электричество в механическое движение, и наоборот. Ну и странно было, если бы этот эффект не использовали. Пьезоэлектрические моторчики появились быстро. Они преобразовывают переменный ток во вращательное (чаще) или поступательное (реже) движение. Они имеют ряд преимуществ, например заметно больший крутящий момент, больший КПД по сравнению с электромагнитными. Они легче и некоторой степени надёжнее (бесколлекторные асинхронные электромагнитные движки надёжнее, там ничего не изнашивается почти). Из них хорошо делать чувствительные сервоприводы, однако большие пьезоэлектрические моторы пока не научились, иначе они бы уже давно стояли в электромобилях и даже самолётах.
Однако может это и не надо, может у них другая ниша. И вот, давеча сделали сферический пьезоэлектрический двигатель. То есть это двигатель, который может вращаться относительно сразу двух, а может и даже трёх осей. Говоря по-научному, у него более одной степени свободы.
Инновационное устройство разработали в Иране, на Факультете машиностроения Университета Тарбиат Модарес в Тегеране. Его конструкция также проста. как и у других подобный двигателей, но, так сказать, добавлено ещё одно измерение. Его ротор имеет сферическую форму, а статоры изготовлены из спиральной проволоки и спозиционированы таким образом, чтобы создавать крутящий момент в нужном направлении. Сам моторчик создавался не сколько в материале, сколько концептуально, когда дело дошло до экспериментов, установка не выглядела как готовый к массовому потреблению образец. А само исследование посвящалось больше созданию адекватный расчётных моделей для последующего проектирования таких машинок, а также их последующей оптимизации.
Однако само по себе устройство может быть полезным. На данной стадии двигатели с несколькими степенями свободы просто незаменимы в робототехнике, когда вместо нескольких устройств для перемещения механических конечностей в разные стороны достаточно одного. И здесь идеально подходят пьезоэлектрические моторчики. которые не только обладают большой эффективностью и крутящим моментом, но и компактностью, надёжностью, низким энергопотреблением и низким уровнем шума, а самое главное - точным позиционированием, вплоть до нанометров! То что надо для наших будущих (ну и нынешних) механических друзей.
2 минуты
25 июля 2023