Piezomotoren – Eine Übersicht über Bauformen und Potenzial

Inhalt:
Das Funktionsprinzip piezoelektrischer Motoren basiert auf der Wandlung elektrischer Leistung in eine gerichtete mechanische Bewegung in zwei Stufen. In der ersten Stufe wandelt der inverse piezoelektrische Effekt periodisch erzeugte elektrische Spannung in mechanische Dehnung und in der zweiten Stufe erfolgt durch eine rein mechanische Wandlung an einem Reibkontakt die gerichtete Summierung der Einzeldehnungen in eine kontinuierliche Bewegung. Anhand einer Einteilung nach zunehmend höheren Erregerfrequenzen sind drei Gruppen piezoelektrischer Motoren definierbar: die piezoelektrischen Schrittmotoren, die piezoelektrischen Inertialmotoren und die resonanten Ultraschallmotoren. Inhalt des ersten Teils dieses Beitrags ist die Darstellung der Funktionsweise dieser Antriebe. Zunächst werden dazu allgemein die Grenzen des Leistungsvermögens und die speziellen Eigenschaften dieser Motoren dargestellt und anschließend die speziellen Funktionsprinzipien der einzelnen Gruppen erläutert. Der zweite Teil stellt die erforderlichen Berechnungsschritte bei der Dimensionierung piezoelektrischer Ultraschallmotoren anhand eines einfachen Beispiels vor und zeigt dabei die Möglichkeiten leistungsfähiger Berechnungsprogramme auf.