Piezomotor: un motor de estado sólido.

Los motores electromagnéticos convencionales tienen el problema de su bajo rendimiento por las pérdidas en el cobre y en el hierro. ¿Y si no necesitasen bobinas ni hierro?. Tampoco pueden miniaturizarse demasiado por tener partes móviles. ¿ Y si fuesen "de estado sólido", en una sola pieza?.

Un motor piezoeléctrico es un motor lineal, no tiene partes giratorias. No tiene bobinas, ni hierro. El movimiento (lineal) se produce en un elemento con propiedades piezoeléctricas, que puede ser un cristal o un material cerámico. La ventaja de este motor sobre otros es su altísima precisión ya que las dilataciones y contracciones del material piezoeléctrico son pequeñísimas. Para conseguir velocidad hay que realizar muchos micromovimientos por segundo (trabajar a decenas de Khz).

Yo he fabricado mi propio motor piezoeléctrico, este es el prototipo.

  1. Elemento piezoeléctrico. Es de un zumbador.
  2. Carga. Esta lámina de cobre es lo que el motor mueve por la mesa.
  3. Soportes. Son dos piezas de circuito impreso, soldadas a 90 grados del zumbador, dejando el zumbador a 45 grados respecto del suelo.
  4. Hilos de conexión. Finísimos, para no entorpecer el movimiento.
  5. Driver. Es un puente en H para alimentar el piezo con corriente alterna.

En esta foto puede verse el montaje de prueba.

  1. Motor piezoeléctrico.
  2. Driver.
  3. Conexiines del motor.
  4. Osciloscopio.
  5. Generador de señal, a 4,068 Khz
  6. Otros zumbadores, candidatos a ser motores.

En las pruebas he alimentado el motor a 12V de corriente alterna cuadrada a frecuencias de 1Khz a 40Khz. El movimiento más intenso lo obtengo alrededor de 4Khz, probablemente la frecuencia de resonancia el conjunto mecánico.

El movimiento es caótico, pero se mueve. Hay varias configuraciones que permiten transformar la vibración del piezo en movimiento lineal. Evidentemente esto es solo un pequeño experimento. Un motor utilizable sería más complicado y llevaría más estudio, pero es un comienzo. La ventaja es el alto rendimiento y la miniaturización: al no llevar partes móviles se puede hacer tan pequeño como se quiera, basta con usar un piezoelemento más pequeño. Al no ser un sistema electromagnético no hay pérdidas en el cobre ni en el hierro.

Es posible encontrar motores cerámicos en internet. Esta es una datasheet de uno: Moto EDO PDA130.

¿Alguien se anima a continuar?

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