पीजोइलेक्ट्रिक मोटर

एक पीजो बिजली की मोटर या पीजो मोटर एक प्रकार की इलेक्ट्रिक मोटर है, जो  piezoelectricity  के आकार में परिवर्तन के आधार पर होती है, जब एक विद्युत क्षेत्र लागू होता है, जिसके परिणामस्वरूप विपरीत पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव होता है। एक विद्युत सर्किट पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री में ध्वनिक या  अल्ट्रासोनिक मोटर  कंपन बनाता है, जो अक्सर  लीड जिरकोनेट टाइटेनेट  कभी-कभी  लिथियम निओबेट  या अन्य  एकल क्रिस्टल  | सिंगल-क्रिस्टल सामग्री का नेतृत्व करता है, जो उनके तंत्र के आधार पर  रैखिक  या  रोटेशन  गति का उत्पादन कर सकता है। पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स के उदाहरणों में  इंचवर्म मोटर, स्टेपर और स्लिप-स्टिक मोटर्स के साथ-साथ अल्ट्रासोनिक मोटर शामिल हैं जिन्हें आगे चलकर स्टैंडिंग वेव और ट्रैवलिंग वेव मोटर्स में वर्गीकृत किया जा सकता है। पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स आमतौर पर एक चक्रीय स्टेपिंग गति का उपयोग करती हैं, जो क्रिस्टल के दोलन को मनमाने ढंग से बड़ी गति उत्पन्न करने की अनुमति देती है, जैसा कि अधिकांश अन्य पीजोइलेक्ट्रिकिटी#एक्चुएटर्स के विपरीत होता है, जहां गति की सीमा स्थिर  तनाव (सामग्री विज्ञान)  द्वारा सीमित होती है जिसे प्रेरित किया जा सकता है। पीजोइलेक्ट्रिक तत्व में।

पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल का विकास और गठन एक अच्छी तरह से विकसित उद्योग (अर्थशास्त्र)  है, जो किसी दिए गए लागू  संभावित अंतर  के लिए बहुत समान और लगातार विरूपण पैदा करता है। यह विकृतियों के सूक्ष्म पैमाने के साथ मिलकर, पीजोइलेक्ट्रिक मोटर को बहुत ही सूक्ष्म चरण बनाने की क्षमता देता है। निर्माता  नैनोमीटर  पैमाने पर सटीकता का दावा करते हैं। उच्च प्रतिक्रिया दर और क्रिस्टल के तेजी से विरूपण भी कदमों को बहुत उच्च आवृत्तियों पर होने देते हैं - 5  मेगाहर्ट्ज  से ऊपर। यह लगभग 800 मिमी प्रति सेकंड या लगभग 2.9 किमी/घंटा की अधिकतम रैखिक गति प्रदान करता है।

पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स की एक अनूठी क्षमता मजबूत चुंबकीय क्षेत्र में काम करने की उनकी क्षमता है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए उनकी उपयोगिता को बढ़ाता है जो पारंपरिक विद्युत चुम्बकीय मोटर्स का उपयोग नहीं कर सकते हैं - जैसे परमाणु चुंबकीय अनुनाद एंटेना के अंदर। अधिकतम ऑपरेटिंग तापमान उपयोग किए गए पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक के क्यूरी तापमान  द्वारा सीमित है और +250 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो सकता है।

पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स के मुख्य लाभ उच्च पोजीशनिंग सटीकता, शक्तिहीन होने पर स्थिति की स्थिरता, और बहुत छोटे आकार में या असामान्य आकार जैसे पतले छल्ले में निर्मित होने की क्षमता है। पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स के सामान्य अनुप्रयोगों में कैमरा लेंस में फ़ोकसिंग सिस्टम के साथ-साथ माइक्रोस्कोपी जैसे विशेष अनुप्रयोगों में सटीक गति नियंत्रण शामिल हैं।

अल्ट्रासोनिक मोटर
अल्ट्रासोनिक मोटर्स अन्य पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स से कई मायनों में भिन्न हैं, हालांकि दोनों आम तौर पर पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के किसी न किसी रूप का उपयोग करते हैं, सबसे स्पष्ट अंतर अल्ट्रासोनिक मोटर्स में रोटर के संपर्क में स्टेटर के कंपन को बढ़ाने के लिए अनुनाद का उपयोग है।

स्टेटर-रोटर संपर्क इंटरफ़ेस, यात्रा की लहर  | ट्रैवलिंग-वेव वाइब्रेशन और  खड़ी लहर  | स्टैंडिंग-वेव वाइब्रेशन के साथ घर्षण को नियंत्रित करने के लिए आम तौर पर दो अलग-अलग तरीके उपलब्ध हैं। 1970 के दशक में साशिदा द्वारा व्यावहारिक मोटर्स के शुरुआती संस्करणों में से कुछ, उदाहरण के लिए, एक मोटर बनाने के लिए संपर्क सतह पर एक कोण पर रखे गए पंखों के संयोजन में स्टैंडिंग-वेव कंपन का उपयोग किया गया था, यद्यपि वह एक ही दिशा में घूमता था। सशिदा और  पैनासोनिक कॉर्पोरेशन, एएलपीएस और कैनन इंक. के शोधकर्ताओं द्वारा बाद में डिजाइनों ने द्वि-दिशात्मक गति प्राप्त करने के लिए यात्रा-तरंग कंपन का उपयोग किया, और पाया कि यह व्यवस्था बेहतर दक्षता और कम संपर्क इंटरफ़ेस पहनने की पेशकश करती है। एक असाधारण उच्च-टोक़ 'हाइब्रिड ट्रांसड्यूसर' अल्ट्रासोनिक मोटर संपर्क इंटरफ़ेस के साथ अक्षीय और मरोड़ वाले कंपन को संयोजित करने के लिए परिधि-ध्रुवीय और अक्षीय-ध्रुवीय पीजोइलेक्ट्रिक तत्वों का एक साथ उपयोग करता है, जो एक ड्राइविंग तकनीक का प्रतिनिधित्व करता है जो स्थायी और यात्रा-तरंग ड्राइविंग विधियों के बीच कहीं स्थित है।

इंचवर्म मोटर
इंचवर्म मोटर एक चलने-प्रकार की गति का उपयोग करके स्टेटर  को धक्का देने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक का उपयोग करता है। ये पीजोइलेक्ट्रिक मोटर्स क्रिस्टल के तीन समूहों का उपयोग करते हैं- दो 'लॉकिंग', और एक 'मकसद' जो स्थायी रूप से मोटर के आवरण या स्टेटर (दोनों नहीं) से जुड़ते हैं। मकसद समूह, अन्य दो के बीच सैंडविच, गति प्रदान करता है।

इस पीजोइलेक्ट्रिक मोटर का गैर-संचालित व्यवहार दो विकल्पों में से एक है: 'सामान्य रूप से बंद' या 'सामान्य रूप से मुक्त'। एक सामान्य रूप से मुक्त प्रकार शक्तिहीन होने पर मुक्त संचलन की अनुमति देता है लेकिन फिर भी वोल्टेज लगाकर लॉक किया जा सकता है।

इंचवर्म मोटर्स मोटिव क्रिस्टल पर लागू वोल्टेज को अलग करके नैनोमीटर-स्केल पोजिशनिंग प्राप्त कर सकते हैं जबकि लॉकिंग क्रिस्टल का एक सेट लगा हुआ है।

स्टेपिंग एक्शन
इंचवर्म मोटर की सक्रियता प्रक्रिया एक बहुस्तरीय चक्रीय प्रक्रिया है: # सबसे पहले, 'लॉकिंग' क्रिस्टल के एक समूह को एक तरफ लॉक करने और पीजो क्रिस्टल के 'सैंडविच' के दूसरी तरफ अनलॉक करने के लिए सक्रिय किया जाता है।
 * 1) अगला, 'मकसद' क्रिस्टल समूह ट्रिगर और आयोजित किया जाता है। इस समूह का विस्तार अनलॉक किए गए 'लॉकिंग' समूह को मोटर पथ के साथ ले जाता है। यह एकमात्र चरण है जहां मोटर चलती है।
 * 2) फिर 'लॉकिंग' समूह चरण एक रिलीज में ट्रिगर हुआ ('सामान्य रूप से लॉकिंग' मोटर्स में, दूसरे में यह ट्रिगर होता है)।
 * 3) फिर 'मकसद' समूह जारी करता है, 'ट्रेलिंग लॉकिंग' समूह को हटाता है।
 * 4) अंत में, दोनों 'लॉकिंग' समूह अपनी डिफ़ॉल्ट स्थिति में लौट आते हैं।

स्टेपर या वॉक-ड्राइव मोटर
इसी तरह नामित इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्टेपर मोटर  के साथ भ्रमित न हों, ये मोटर इंचवर्म मोटर के समान हैं, हालांकि, पीजोइलेक्ट्रिक तत्व  बिमोर्फ़  हो सकते हैं जो एक अलग विस्तार और संकुचन तत्व का उपयोग करने के बजाय स्लाइडर को खिलाने के लिए झुकते हैं।

स्लिप-स्टिक मोटर
स्लिप-स्टिक मोटर्स का तंत्र स्थिर और गतिशील घर्षण के बीच अंतर के संयोजन में जड़ता पर निर्भर करता है। स्टेपिंग एक्शन में एक धीमा विस्तार चरण होता है जहां स्थिर घर्षण को दूर नहीं किया जाता है, इसके बाद तेजी से संकुचन चरण होता है जहां स्थैतिक घर्षण दूर हो जाता है और मोटर और चलने वाले हिस्से के बीच संपर्क बिंदु बदल जाता है।

डायरेक्ट ड्राइव मोटर्स
डायरेक्ट ड्राइव पीजोइलेक्ट्रिक मोटर निरंतर अल्ट्रासोनिक कंपन के माध्यम से गति बनाता है। इसका नियंत्रण सर्किट पीजोइलेक्ट्रिक तत्वों के लिए एक दो-चैनल साइनसोइडल या स्क्वायर वेव लागू करता है जो थ्रेडेड ट्यूब की झुकने वाली गुंजयमान आवृत्ति से मेल खाता है - आमतौर पर 40 kHz से 200 kHz की अल्ट्रासोनिक आवृत्ति। यह कक्षीय गति बनाता है जो स्क्रू को चलाता है।

एक दूसरा ड्राइव प्रकार, टेढ़ी-मेढ़ी मोटर, पीजोइलेक्ट्रिक तत्वों का उपयोग करता है जो एक अखरोट के लिए ऑर्थोगोनली बंधे होते हैं। उनके अल्ट्रासोनिक कंपन एक केंद्रीय लीड स्क्रू को घुमाते हैं।

एकल क्रिया
पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल के साथ बहुत ही सरल सिंगल-एक्शन स्टेपिंग मोटर्स बनाई जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, एक कठोर और कठोर रोटर-स्पिंडल के साथ एक नरम सामग्री (जैसे polyurethane  रबर) की एक पतली परत के साथ लेपित, एंगल्ड पीजोइलेक्ट्रिक  ट्रांसड्यूसर  की एक श्रृंखला की व्यवस्था की जा सकती है। (चित्र 2 देखें)। जब नियंत्रण सर्किट ट्रांसड्यूसर के एक समूह को ट्रिगर करता है, तो वे रोटर को एक कदम धक्का देते हैं। यह डिज़ाइन अधिक जटिल डिज़ाइनों के रूप में छोटे या सटीक कदम नहीं बना सकता है, लेकिन उच्च गति तक पहुँच सकता है और निर्माण के लिए सस्ता है।

पेटेंट
कंपन से चलने वाली मोटर का खुलासा करने वाला पहला यू.एस. पेटेंट हो सकता है =0&f=S&l=50 थरथानेवाला ऊर्जा प्रदान करने के लिए विधि और उपकरण (यू.एस. पैट. संख्या 3,184,842, मारोपिस, 1965)। मैरोपिस पेटेंट एक स्पंदनात्मक उपकरण का वर्णन करता है जिसमें गुंजयमान युग्मन तत्व में अनुदैर्ध्य कंपन एक टोरॉयड प्रकार गुंजयमान टर्मिनल तत्व में मरोड़ वाले कंपन में परिवर्तित हो जाते हैं। पहला व्यावहारिक पीजोमोटर पीजोइलेक्ट्रॉनिक प्रयोगशाला में वी. लाव्रीनेंको द्वारा डिजाइन और निर्मित किया गया था, जो 1964 में कीव पॉलिटेक्निक संस्थान, यूएसएसआर में शुरू हुआ था। इस तकनीक के शुरुआती विकास में अन्य महत्वपूर्ण पेटेंट में शामिल हैं:
 * इलेक्ट्रिकल मोटर, वी. लाव्रीनेंको, एम. नेक्रासोव, पेटेंट यूएसएसआर # 217509, प्राथमिकता 10 मई, 1965।
 * पीजोइलेक्ट्रिक मोटर संरचनाएं (यू.एस. पैट. संख्या 4,019,073, विस्नेव्स्की, एट अल., 1977)
 * Piezoelectrically चालित मरोड़ कंपन मोटर (यू.एस. पैट नं. 4,210,837, वसीलीव, एट अल., 1980)

यह भी देखें

 * अल्ट्रासोनिक मोटर
 * कैनन ईएफ लेंस माउंट#अल्ट्रासोनिक मोटर ड्राइव
 * अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइज़र