Un motor piezoeléctrico es un dispositivo que crea movimiento cuando un campo eléctrico crea movimiento en ciertos cristales o materiales artificiales. La piezoelectricidad se demostró por primera vez en la década de 1880, cuando se descubrió que los cristales de cuarzo creaban corrientes eléctricas cuando se estresan al golpearlos o comprimirlos. Este efecto es el opuesto al que alimenta un motor piezoeléctrico, donde la electricidad se usa para crear movimiento a partir de un material sensible al campo eléctrico.
La necesidad de estos motores creció a finales del siglo XX con la creciente demanda de miniaturización. Los motores eléctricos estándar tienen un límite práctico de tamaño mínimo, por debajo del cual no pueden funcionar de manera confiable. Un motor piezoeléctrico se puede fabricar en escala miniatura, proporciona un movimiento preciso en incrementos muy pequeños y utiliza muy poca energía durante el funcionamiento o en reposo.
Hay muy pocas partes en un motor piezoeléctrico. Un oscilador de alta frecuencia proporciona una frecuencia que excita el material piezoeléctrico. Este material cambiará de forma en función de sus propiedades cristalinas. El movimiento resultante hace que el material entre en contacto con una corredera o rodillo.
La corredera o rodillo está recubierto con un caucho o polímero blando, llamado capa de fricción, que permite que el material piezoeléctrico lo agarre y lo mueva. Cada vez que el oscilador crea un pulso de frecuencia, el material se excita y se mueve. Esto provoca el movimiento de la corredera o del rodillo.
Un motor piezoeléctrico hace uso de este efecto activando y desactivando rápidamente la frecuencia oscilante. Cada pulso crea un movimiento pequeño pero bien definido del material piezoeléctrico, y los ciclos rápidos de frecuencia crean un movimiento continuo. Los toboganes pueden reemplazar los rotores para un movimiento hacia adelante y hacia atrás que puede actuar como un interruptor.
La mayor ventaja de estos motores ha sido la miniaturización. También hay otras ventajas, que incluyen bajos requisitos de energía y poca necesidad de mantenimiento. Un motor piezoeléctrico tampoco se ve relativamente afectado por interferencias magnéticas y eléctricas, porque la estructura cristalina requiere frecuencias específicas para crear movimiento.
Los cristales naturales, incluidos el cuarzo y la turmalina, pueden proporcionar propiedades piezoeléctricas. Se utilizan habitualmente cerámicas a base de titanio y otros minerales. Algunos polímeros basados en la tecnología de fluoropolímeros también pueden exhibir propiedades piezoeléctricas.
Un motor eléctrico estándar puede proporcionar alta velocidad con bajo par, la fuerza de torsión que causa la rotación. Los motores piezoeléctricos, por otro lado, funcionan a velocidades más bajas pero tienen un par elevado para su tamaño. Además, pueden proporcionar movimientos muy precisos que no son posibles con motores eléctricos. La capacidad de miniaturizar a nanoescala, o tamaño microscópico, les permite ser utilizados en una amplia variedad de aplicaciones médicas, industriales y de consumo.