RU2028715C1 - Piezoelectric motor - Google Patents
Piezoelectric motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2028715C1 RU2028715C1 SU904811544A SU4811544A RU2028715C1 RU 2028715 C1 RU2028715 C1 RU 2028715C1 SU 904811544 A SU904811544 A SU 904811544A SU 4811544 A SU4811544 A SU 4811544A RU 2028715 C1 RU2028715 C1 RU 2028715C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric
- packet
- housing
- hole
- support elements
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000003032 molecular docking Methods 0.000 claims 3
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам точной механики и может быть использовано в робототехнике, станкостроении, оптике. The invention relates to devices of precision mechanics and can be used in robotics, machine tools, optics.
Известен пьезоэлектрический двигатель в виде пьезопакета из соединенных механически последовательно, а электрически параллельно, поляризованных по толщине пьезоэлектрических пластин. A known piezoelectric motor in the form of a piezoelectric pack of mechanically connected in series, and electrically in parallel, polarized across the thickness of the piezoelectric plates.
Недостатками устройства являются малая чувствительность и диапазон перемещений, температурная нестабильность. The disadvantages of the device are low sensitivity and range of movement, temperature instability.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа пьезоэлектрический двигатель, содержащий пьезопакет из соединенных механически последовательно, а электрически параллельно - поляризованных по толщине пьезоэлектрических пластин, зажатый между коническими опорными элементами с конической внешней поверхностью, сопряженными с осевым отверстием, выполненным в пьезопакете. Недостатком устройства является температурная нестабильность. The closest in technical essence to the proposed one is a piezoelectric motor selected as a prototype, containing a piezoelectric pack made of mechanically connected in series and electrically parallel polarized piezoelectric plates in thickness, sandwiched between conical supporting elements with a conical outer surface, paired with an axial hole made in the piezoelectric packet . The disadvantage of this device is the temperature instability.
Целью изобретения является повышение температурной стабильности. The aim of the invention is to increase temperature stability.
На чертеже показан вариант конструкции пьезоэлектрического двигателя. Он состоит из пьезопакета 1 с осевым отверстием 2, с которым сопряжены опорные элементы 3 и 4, с коническими внешними поверхностями. Опорный элемент 3 связан с упругим корпусом 5, а опорный элемент 4 - с винтом 6, обеспечивающим зажатие пьезопакета 1 между опорными элементами 3 и 4. The drawing shows a design variant of a piezoelectric motor. It consists of a
Устройство работает следующим образом. На пьезопакет 1 подается управляющее напряжение, в результате чего он удлиняется по оси и сжимается по диаметру. Уменьшение диаметра отверстия 2 в пьезопакете 1 приводит при этом к выжиманию опорных элементов 3 и 4 из отверстия 2 благодаря конической форме их поверхностей. При изменении знака управляющего напряжения пьезопакет 1 уменьшается в длину и расширяется по диаметру. Увеличение при этом диаметра отверстия 2 приводит к тому, что опорные элементы 3 и 4 входят в него под действием упругости корпуса 5. Величина дополнительного смещения пьезодвигателя определяется простым соотношением Δ z = Δ d/tg β, где Δ d - изменение диаметра отверстия 2 в пьезопакете 1, β - угол наклона боковых поверхностей опорных элементов 3 и 4. При изменении температуры, например при увеличении, увеличивается как длина пьезопакета 1, так и диаметр отверстия 2. При этом опорные элементы 3 и 4 втягиваются в отверстие 2 под действием упругости корпуса 5, так как их ТКР меньше, чем у материала пьезопакета 1, что приводит к компенсации линейного температурного расширения пьезодвигателя. При снижении температуры процесс идет в обратном направлении. The device operates as follows. The control voltage is applied to the
Изменение диаметра отверстия 2 в пьезопакете 1 при изменении температуры на Δ t
Δ Dпт = Do αп - Δ t, где Do - исходный диаметр отверстия 2, αп - ТКР материала пьезопакета 1.The change in the diameter of the
Δ D pt = D o α p - Δ t, where D o is the initial diameter of the
Изменение диаметра опорных элементов 3 и 4
Δ Doт = Do αoп - Δ t, где αoп - ТКР материала опорных элементов 3 и 4.Changing the diameter of the supporting
Δ D ot = D o α op - Δ t, where α op - TCR material of the supporting
Начальные диаметры отверстия 2 и опорных элементов 3 и 4 считаем одинаковыми. The initial diameters of the
Изменение длины устройства за счет изменения диаметров пьезопакета 1 и опорных элементов 3 и 4
Δ Lo = - (Δ Dпт - Δ Dот)/tg β =
= - Do Δ t (αп-αоп)/tg α, где α - угол при вершине конических опорных элементов 3 и 4.Changing the length of the device by changing the diameters of the
Δ L o = - (Δ D fr - Δ D from ) / tg β =
= - D o Δ t (α p -α op ) / tan α, where α is the angle at the apex of the
Изменение длины устройства за счет продольного расширения пьезопакета 1 при нагреве
Δ Lп = L αп Δ t.Changing the length of the device due to the longitudinal expansion of the
Δ L p = L α p Δ t.
Изменение длины устройства за счет выступающих справа и слева от пьезопакета 1 частей пьезодвигателя суммарной длиной l и с ТКР αк
Δ Lк = lαк Δ t.Changing the length of the device due to protruding to the right and left of the
Δ L k = lα to Δ t.
При полной компенсации температурной деформации устройства
Δ Lo + Δ Lп + Δ Lк = 0, следовательно,
β = arctg ., (1)
Пьезопакет 1 может быть изготовлен из пьезокерамики ЦТС-23, а опорные элементы 3 и 4 - из инвара или плавленного кварца.With full compensation of the temperature deformation of the device
Δ L o + Δ L p + Δ L k = 0, therefore,
β = arctg ., (1)
П р и м е р. Пусть пьезопакет 1 изготовлен из пьезокерамики ЦТС-23 (αп = 3˙10-6 град-1), имеет длину L = 3˙10-2 м и диаметр отверстия 2 Do= 1,6˙10-2 м. Опорные элементы 3 и 4 изготовлены из плавленного кварца (αоп = 0,5˙10-6 град-1), а выступающие вправо и влево от пьезопакета 1 части корпуса 5 и гайки 6 изготовлены из инвара и имеют суммарную длину l = 0,02 м (αк = =0,9˙10-6 град.-1).PRI me R. Let piezo-
Тогда в соответствии с выражением (1) полная компенсация температурных деформаций пьезодвигателя достигается при β = 20,3о.Then, in accordance with the expression (1) complete compensation of thermal deformations piezomotor reached at β = 20,3 o.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет резко снизить температурные погрешности пьезодвигателя, вызванные температурной деформацией как пьезопакета, так и выступающих частей корпуса, а также элементов, подключенных к пьезодвигателю. Thus, the inventive device can drastically reduce the temperature errors of the piezoelectric engine, caused by thermal deformation of both the piezoelectric package and the protruding parts of the housing, as well as elements connected to the piezoelectric engine.
Claims (1)
где αп, αк - температурные коэффициенты расширения материала соответственно пьезопакета и выступающих за него частей корпуса и элемента стыковки с объектом перемещения;
L, l - соответственно длина пьезопакета и выступающих за него частей корпуса и элемента стыковки с объектом перемещения;
D0 - диаметр отверстия пьезопакета;
β - угол наклона боковых поверхностей опорных элементов к оси устройства.A piezoelectric engine containing a piezoelectric pack consisting of a set of piezoceramic plates polarized at a thickness and sandwiched in a housing between support elements with a conical lateral surface mating with an axial hole made in the piezoelectric packet and a docking element with a displacement object, characterized in that, with In order to increase temperature stability, the support elements are made of a material whose temperature coefficient of expansion satisfies the ratio
where α p , α k are the temperature coefficients of expansion of the material, respectively, of the piezoelectric packet and the protruding parts of the housing and the docking element with the object of movement;
L, l - respectively, the length of the piezoelectric packet and protruding parts of the housing and the element of docking with the object of movement;
D 0 is the diameter of the hole of the piezoelectric packet;
β is the angle of inclination of the side surfaces of the support elements to the axis of the device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904811544A RU2028715C1 (en) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | Piezoelectric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904811544A RU2028715C1 (en) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | Piezoelectric motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2028715C1 true RU2028715C1 (en) | 1995-02-09 |
Family
ID=21506814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904811544A RU2028715C1 (en) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | Piezoelectric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2028715C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696358C1 (en) * | 2015-10-09 | 2019-08-01 | Эпкос Аг | Part for creating active tactile feedback |
RU2743725C1 (en) * | 2020-05-20 | 2021-02-25 | Андрей Леонидович Кузнецов | Undismountable piezo packet |
-
1990
- 1990-04-09 RU SU904811544A patent/RU2028715C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1632321, кл. H 02N 2/00, 1989. * |
Заявка Великобритании N 1463195, кл. H 04N 11/00, 1977. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696358C1 (en) * | 2015-10-09 | 2019-08-01 | Эпкос Аг | Part for creating active tactile feedback |
US11239406B2 (en) | 2015-10-09 | 2022-02-01 | Epcos Ag | Component for producing active haptic feedback |
RU2743725C1 (en) * | 2020-05-20 | 2021-02-25 | Андрей Леонидович Кузнецов | Undismountable piezo packet |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5862003A (en) | Micromotion amplifier | |
US7026746B2 (en) | Valve control device | |
EP0298058A1 (en) | Means for keeping an optical lens in a desired position in a lens holder under varying temperature | |
US20110074247A1 (en) | Systems and Methods for Resonance Frequency Tuning of Micromachined Structures | |
US4726671A (en) | High resonance adjustable mirror mount | |
CA1210800A (en) | Piezoelectrical control element | |
US7975551B2 (en) | Piezoelectric vibrator | |
Glazounov et al. | Piezoelectric actuator generating torsional displacement from piezoelectric d 15 shear response | |
KR20160145126A (en) | Integral preload mechanism for piezoelectric actuator | |
JPS57133687A (en) | Control element with piezoelectric ceramic unit | |
US7392685B2 (en) | Accelerometer having adjustable damping | |
RU2028715C1 (en) | Piezoelectric motor | |
US7579754B2 (en) | Piezoelectric actuator | |
KR20070085228A (en) | Mechanism comprised of ultrasonic lead screw motor | |
RU2030087C1 (en) | Piezoelectric motor | |
KR910004259A (en) | Oscillator Actuator | |
KR20070004523A (en) | Ultrasonic lead screw motor | |
RU1829863C (en) | Piezoelectric motor | |
EP0013179A1 (en) | Light processing apparatus | |
KR970018957A (en) | Vibrating actuator | |
JP2559729B2 (en) | Vibration generator | |
KR102363206B1 (en) | Precision return actuator | |
JPH0320910B2 (en) | ||
Jones et al. | Adaptive devices for precise position control | |
US6674220B2 (en) | Temperature-compensated piezoelectric force motor |