Ультразвуковые двигатели USM
Ультразвуковые двигатели USM

25 декабря 1986 компания SHINSEI CORPORATION вывела на рынок абсолютно новый тип двигателя, в котором для создания движущей силы не используются обмотки или магниты. Этот двигатель называется – ультразвуковой двигатель. Название разработки USR-60-4-100. Это первый тип существующих ультразвуковых двигателей USR серии. Ультразвуковой мотор вращается, используя изменения, которые происходят в пьезо керамике при подаче напряжения.

Название «ультразвуковой» этот двигатель получил из-за частоты напряжения, которая превышает звуковой диапазон, различимый человеческим ухом (свыше 20 кГц). Позднее ультразвуковые двигатели компании SHINSEI CORPORATION были усовершенствованы по функциональности и надежности. USR30 серия: диаметр 30 мм и USR60 серия: диаметр 60 мм. В результате непрерывного усовершенствования USR30 серия и USR60 серия нашли свое применение во многих компаниях и научных организациях по всему миру. Так как USR30 серия и USR60 серия получили высокую оценку, то де-факто их можно назвать стандартными ультразвуковыми двигателями.

USR30 серия и USR60 серия являются стандартными двигателями и могут применяться как в стандартных условиях, так и в условиях воздействия интенсивных магнитных полей.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Краткое описание: В ультразвуковом двигателе источником движения является пьезо керамика. Если к пьезо керамике приложено напряжение, то форма пьезо керамики меняется. Модификация статора позволяет усилить и распространить этот эффект и бегущая волна генерируется на поверхности металла статора. Эта волна вращает ротор, который находится в контакте со статором.

Высокая удерживающая способность ультразвукового двигателя: Высокое давление приложено между статором и ротором. По этой причине ультразвуковой двигатель обладает большим удерживающим усилием при выключенном питании.

Принцип вращения ультразвукового мотора: Если к пьезо керамике приложено напряжение, то форма пьезо керамики будет меняться и деформироваться. Модифицированный двигатель усиливает и распределяет колебания по металлу статора и генерирует бегущую волну по поверхности металла статора. Таким образом, металл статора будет касаться ротора только в каждом пике бегущей волны и при каждом таком пике совершать эллиптические движения. Ротор вращается под воздействием эллиптического движения.

Направление движения этого эллипса противоположно направлению распространения бегущей волны. И ротор вращается в направлении противоположном движению волны. Таким образом, когда волна движется по часовой стрелке по окружности статора, то каждый пик волны в контакте с ротором производит эллиптическое движение в направлении против часовой стрелки. И ротор, контактируя в каждый пик волны, вращается в направлении против часовой стрелки.

Управляя скоростью и направлением бегущей волны можно управлять ультразвуковым двигателем.

КОНСТРУКЦИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ДВИГАТЕЛЯ USR СЕРИИ

Конструкция ультразвукового двигателя (SHINSEI CORPORATION) очень проста. Тем не менее, каждый элемент строго рассчитывается, и реализуются следующие особенности:

  • Способность обеспечивать стабильное вращение
  • Высокая удерживающая способность
  • Бесшумная работа

Основные части ультразвукового двигателя USR серии:

  • Статор, передающий вибрацию
  • Ротор, являющийся вращающейся частью
  • Вал, передающий вращение
  • Подшипники

При этом статор имеет следующую конструкцию:

  • Пьезоэлектрическая керамика, генерирующая вибрацию
  • Металл статора, который усиливает вибрацию
  • Материал с большим коэффициентом трения, который контактирует с ротором

Компоненты стандартной модели двигателя и немагнитной модели двигателя не генерируют электромагнитных волн. Более того, в немагнитной модели двигателя для статора и подшипников применяется металл, который совершенно не подвержен воздействию магнитных полей. 

 

Серийный номер  USR30-S1  USR30-S2  USR30-E  USR30-NM  USR30-V
Тип: Один вал  Двойной вал Двойной вал с энкодером Немагнитный (керамические подшипники) Вакуумное исполнение
Размер, мм: D=34 43x43 43x43 43x43 40x40
Номинальный вращающий момент, Нм

0.029

0.029 0.029 0.0196 0.04
Номинальная скорость, об/мин мин. 230 мин. 230 мин. 230 мин. 200 мин. 150
Номинальная мощность ,Вт мин. 0.7 мин. 0.7 мин. 0.7 мин. 0.4 мин. 0.6
Удерживающий момент, Нм мин. 0.029 мин. 0.029 мин. 0.029 мин. 0.0196 мин. 0.04
Разрешение энкодера, об/мин - - 1000 - 800
Драйвер/контроллер в комплекте D2030 D2030 DCONT-3-30 D2030 DCONT-3-30

   

Серийный номер  USR45-S1  USR45-S2  USR45-E  USR45-NM  USR45-V
Тип: Один вал  Двойной вал Двойной вал с энкодером Немагнитный (керамические подшипники) Вакуумное исполнение
Размер, мм: D=50 56x56 56x56 56x56 50x50
Номинальный вращающий момент, Нм

0.118

0.118 0.118 0.08 0.2
Номинальная скорость, об/мин мин. 130 мин. 130 мин. 130 мин. 110 мин. 90
Номинальная мощность ,Вт мин. 1.5 мин. 1.5 мин. 1.5 мин. 0.9 мин. 1.5
Удерживающий момент, Нм мин. 0.118 мин. 0.118 мин. 0.118 мин. 0.118 мин. 0.2
Разрешение энкодера, об/мин - - 1000 - 800
Драйвер/контроллер в комплекте D2045 D2045 DCONT-3-45 D2045 DCONT-3-45

  

Серийный номер  USR60-S1  USR60-S2  USR60-E  USR60-NM  USR60-V
Тип: Один вал  Двойной вал Двойной вал с энкодером Немагнитный (керамические подшипники) Вакуумное исполнение
Размер, мм: 67x67 67x67 67x67 67x67 67x67
Номинальный вращающий момент, Нм

0.314

0.314 0.314 0.314 0.4
Номинальная скорость, об/мин мин. 90 мин. 90 мин. 90 мин. 80 мин. 75
Номинальная мощность ,Вт мин. 3.0 мин. 3.0 мин. 3.0 мин. 1.6 мин. 3.1
Удерживающий момент, Нм мин. 0.314 мин. 0.314 мин. 0.314 мин. 0.196 мин. 0.4
Разрешение энкодера, об/мин - - 1000 - 800
Драйвер/контроллер в комплекте D2060 D2060 DCONT-3-60 D2060 DCONT-3-36