RU1799634C - Волновой вибрационный двигатель - Google Patents

Abstract

Использование: область электротехники . Сущность изобретени : двигатель содержит св занное с валом жесткое зубчатое колесо, пьезокерамические преобразователи в виде набора из ft 1,2,3... симметричных или асимметричных биморфных пр моугольных пластин, ориентированных длинными сторонами вдоль оси симметрии устройства, гибкий зубчатый элемент. Пьезокерамические преобразователи размещены на неподвижном основании и установлены равномерно по окружности. Гибкий зубчатый элемент расположен между пьезокерамическими преобразовател ми и жестким зубчатым колесом в среднем сечении по длине биморфных пластин в области пучности их поперечно-изгибных колебаний . Диаметрально установленные пьезокерамические преобразователи электрически св заны между собой. Короткие стороны биморфных пластин шарнирно или жестко закреплены на неподвижном осно-. вании. ел

Description

Изобретение относитс  к области электротехники и может быть использовано дл  осуществлени  прецизионных линейных и угловых перемещений, в приводах лентопрот жных механизмов, робототехнике.

Цель изобретени  - расширение диапазона регулировани  скорости вращени  и мощности вибрационного двигател 

На фиг.1 показан волновой вибрационный двигатель, продольный разрез; на фиг.2 - поперечный разрез генератора и схема электрического соединени  пьезокерамиче- ских пластин с источником n-фазного напр жени ; на фиг.З - металлоке,рамическа  и биморфна  пр моугольна  пластины из пье- зокерамического материала; на фиг.4 - мгновенна  картина поперечно-изгибной деформации пластин привода.

Рассмотрим работу волнового вибрационного двигател  дл  случа  п 6 (т 3), пластины расположены равномерно по окружности и объединены в m-n/2-З системы .

Волновой вибрационный двигатель содержит неподвижное основание 1 с закреп- ленным на нем короткой стороной (шарнирноилижестко) пластинами2-2, 3-3, 4-4, ориентированными длинной стороной вдоль оси передачи,.гибкий зубчатый деформируемый элемент 5, жесткое зубчатое колесо 6, расположенное в средней части по длине генератора в месте максимальной величины поперечно-изгибной деформации пластин 2-2, 3-3, 4-4 (фиг. 1,2,4).

Волновой вибрационный двигатель работает следующим образом. При подаче напр жени  возбуждени  от источника на

41

о ю

DV

W

металлокерамические или биморфные пластины 2-2 при соответствующей ориентации вектора пол ризации пластин и пол рности они изогнутс , причем выпукла  сторона изгиба будет направлена от центра (см. фиг.4), что приведет к деформации гибкого зубчатого колеса 5 в направлении действи  силы. При смене пол рности на обратную выпукла  сторона будет направлена к центру неподвижного основани , что, в свою очередь, позволит деформировать гибкое колесо по любому направлению без ограничений,.

В случае подачи синусоидального напр жени  возбуждени  в пластинах 2-2 возбуждаютс  поперечно-изгибные колебани , которые в течение полупериода (Т/2) раст гивают гибкое зубчатое колесо 5, во второй половине периода упругое колесо примет исходное состо ние. Известно, что при поперечном изгибе деформации составл ют 0,5-1,0 10м, что позвол ет обеспечить зацепление и освобождение зубчатой передачи при работе генератора.

При подаче синусоидальное напр жение от трехфазного источника на системы пластин 2-2,. 3-3,4-4 со сдвигом фаз тг/3 в гибком зубчатом колесе возбуждаетс  бегуща  волна деформации,- например, по часовой стрелке. Соответственно жесткое зубчатое колесо вращаетс  против часовой стрелки. Реверс обеспечиваетс  перебросом концов источника с последовательной пары пластин.

Скорость вращени  будет определ тьс  передаточным отношением зубчатой передачи и частотой возбуждающего напр жени , что позвол ет регулировать скорость вращени  в довольно широких пределах. Так как при поперечном изгибе пластин развиваютс  относительно небольшие усили , то дл  увеличени  выходной мощности на валу генератор может быть выполнен в виде набора i - 2, 4, б, 8... металлокерамических или биморфных пластин, что позвол ет варьировать мощность двигател  без изменени  габаритных размеров в довольно широких пределах.

Таким образом, использование в генераторе поперечно-изгибных колебаний пластин пр моугольной формы, ориентированных длинной стороной параллельно оси

передачи и закрепленных жестко или шар- нирно короткой стороной на неподвижном основании, позвол ет при относительно небольших размерах генератора получить довольно большие амплитуды (0,5-1,0 10 м) в

широком частотном диапазоне, вплоть до резонансной частоты первой моды поперечно-изгибных колебаний пластины с шарнирным или жестким креплением концов. Это позвол ет использовать его дл  преобразовани  колебательного движени  во вращательное . Использование п пластин, а также выполнение привода в виде набора из I 2j О 1.2,3,...) металлокерамических или биморфных пластин позвол ет измен ть плавность вращени  и мощность двигател  в довольно широких пределах.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Волновой вибрационный двигатель, содержащий св занное .с валом жесткое зубчатое колесо, пьезокерамические преобразователи, размещенные на неподвижном основании и установленные равномерно по окружности, гибкий зубчатый элемент, расположенный между пьезокерамическими преобразовател ми и жестким зубчатым колесом, причем диаметрально установленные пьезокерамические преобразователи электрически св заны между собой , отличающийс  тем, что, с целью

   расширени  диапазона регулировани  скорости вращени  и повышени  мощности, каждый из пьезокерамических преобразователей выполнен в виде набора из п 1,2,3... симметричных или асимметричных

   биморфных пр моугольных пластин, ориентированных длинными сторонами вдоль оси симметрии устройства, а гибкий зубчатый элемент размещен в среднем сечении по длине биморфных пластин в области пучности их поперечно-изгибных колебаний, причем короткие стороны биморфных пластин шарнирно или жестко закреплены на неподвижном основании.

   Ч|УЬГ.

   .

   V x fyyvvut хУ х ХхУУУчЛТЧ чл АЛ w

   Фиг.З