En piezoelektrisk motor är en enhet som skapar rörelse när ett elektriskt fält skapar rörelse i vissa kristaller eller konstgjorda material. Piezoelektricitet demonstrerades först på 1880-talet, när det upptäcktes att kvartskristaller skapade elektriska strömmar när de blev stressade genom att slå eller komprimera dem. Denna effekt är motsatsen till vad som driver en piezoelektrisk motor, där elektriciteten används för att skapa rörelse från ett material som är känsligt för det elektriska fältet.
Behovet av dessa motorer växte i slutet av 20-talet med ökande efterfrågan på miniatyrisering. Standardelektriska motorer har en praktisk gräns av minimistorlek, under vilken de inte kan fungera tillförlitligt. En piezoelektrisk motor kan tillverkas i miniatyrskala, ger exakta rörelser i mycket små steg och använder mycket lite kraft under drift eller i vila.
Det finns väldigt få delar i en piezomotor. En högfrekvent oscillator ger en frekvens som exciterar det piezoelektriska materialet. Detta material kommer att ändra form baserat på dess kristallegenskaper. Den resulterande rörelsen gör att materialet kommer i kontakt med en glidbana eller rulle.
Sliden eller rullen är belagd med ett mjukt gummi eller polymer, som kallas en friktionsbeläggning, som tillåter det piezoelektriska materialet att greppa och flytta det. Varje gång oscillatorn skapar en frekvenspuls exciteras materialet och rör sig. Detta orsakar rörelse av sliden eller rullen.
En piezoelektrisk motor använder sig av denna effekt genom att snabbt slå på och av den oscillerande frekvensen. Varje puls skapar en liten men väldefinierad rörelse av piezomaterialet, och de snabba frekvenscyklerna skapar en kontinuerlig rörelse. Slides kan ersätta rotorer för en fram och tillbaka rörelse som kan fungera som en omkopplare.
Den största fördelen med dessa motorer har varit miniatyrisering. Det finns också andra fördelar, inklusive låga effektkrav och litet behov av underhåll. En piezoelektrisk motor är också relativt opåverkad av magnetiska och elektriska störningar, eftersom kristallstrukturen kräver specifika frekvenser för att skapa rörelse.
Naturliga kristaller inklusive kvarts och turmalin kan ge piezoelektriska egenskaper. Keramik baserad på titan och andra mineraler används ofta. Vissa polymerer baserade på fluorpolymerteknologi kan också uppvisa piezoelektriska egenskaper.
En vanlig elmotor kan ge hög hastighet med lågt vridmoment, vridkraften som orsakar rotation. Piezomotorer, å andra sidan, arbetar med lägre hastigheter men har högt vridmoment för sin storlek. Dessutom kan de ge mycket exakta rörelser som inte är möjliga med elmotorer. Möjligheten att miniatyrisera till nanoskala, eller mikroskopisk storlek, gör att de kan användas i en mängd olika medicinska, industriella och konsumenttillämpningar.