Piezomechanische Antriebe

New Scale Technologies bietet unter dem Namen Squiggle-Motor eine Baureihe piezomechanischer Antriebe, die sich für die Realisierung miniaturisierter Produkte eignen.

Der kleinste Motor in dieser Baureihe misst 1,55 × 1,55 × 6 mm3, erzeugt eine Linearkraft von 0,2 N und nimmt eine Leistung von 400 mW auf. Der Motor benötigt im Stillstand keine Leistung, um eine erreichte Position zu halten. Aufgebaut ist der Squiggle-Motor aus vier piezoelektrischen Biegeaktoren, die mit einer Röhre verbunden sind, in die ein Gewinde eingeschnitten wurden. Die Polarität der Biegeaktoren ist so gewählt, dass eine gemeinsam angelegte Treiberspannung an den einander gegenüberliegenden Plättchen eine entgegengesetzte mechanische Spannung verursacht.


Ein orbitaler Schwingungsmodus wird erzeugt, indem die beiden Spannungen für die zueinander senkrecht stehenden Biegeaktoren mit der Resonanzfrequenz angesteuert werden, allerdings mit um 90 Grad zueinander versetzten Signalen. Dabei entsteht eine Art „Hula Hoop“-Effekt, bei dem sich die Röhre um die innen liegende Gewindestange dreht. Die Tangentialkomponente der Reibkraft der vibrierenden Gewindemutter dreht dann die Spindel. Die anregende Frequenz liegt bei den Squiggle-Motoren zwischen 100 und 150 kHz. Dabei wird eine Auflösung des Stellwegs zwischen 20 und 500 nm erreicht.