RU2030087C1 - Пьезоэлектрический двигатель - Google Patents
Пьезоэлектрический двигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2030087C1 RU2030087C1 SU4811805A RU2030087C1 RU 2030087 C1 RU2030087 C1 RU 2030087C1 SU 4811805 A SU4811805 A SU 4811805A RU 2030087 C1 RU2030087 C1 RU 2030087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric
- packet
- elements
- supporting elements
- housing
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Использование: в робототехнике, станкостроении, оптике. Сущность изобретения: пьезоэлектрический двигатель содержит пьезопакет, состоящий из набора пьезоэлектрических пластин, поляризованных по толщине, соединенных механически последовательно, и зажатый между опорными элементами, сопряженными с осевым отверстием в пьезопакете. Опорные элементы выполнены со сферической боковой поверхностью. Элементы устройства удовлетворяют соотношению αоп = αп- (Lαп+lαк)+tgβ/Do, где αп, αк - температурные коэффициенты расширения материала соответственно пьезопакета и выступающих за него частей корпуса и элемента стыковки с объектом перемещения; L и I - соответственно длины пьезопакета и выступающих за него частей корпуса и элемента стыковки с объектом перемещения; Do - диаметр отверстия в пьезопакете; β - угол между осью устройства и касательной к сферической поверхности опорных элементов проведенной через точку соприкосновения этой поверхности с кромкой осевого отверстия в пьезопакете. 1 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам точной механики может быть использовано в робототехнике, станкостроении, оптике.
Известен пьезоэлектрический двигатель в виде пьезопакета из соединенных механически последовательно, а электрически параллельно поляризованных по толщине пьезоэлектрических пластин [1]. Недостатки этого двигателя - малая чувствительность и диапазон перемещений, температурная нестабильность.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранный в качестве прототипа пьезоэлектрический двигатель, содержащий пьезопакет из соединенных механически последовательно, а электрически параллельно поляризованных по толщине пьезопластин, зажатый между опорными элементами с конической внешней поверхностью, сопряженными с осевым отверстием, выполненным в пьезопакете [2].
Недостатки данного двигателя - сложность изготовления высокоточных опорных элементов с конической боковой поверхностью и температурная нестабильность.
Цель изобретения - повышение технологичности конструкции и температурной стабильности.
На чертеже показан вариант конструкции пьезоэлектрического двигателя.
Двигатель состоит из пьезопакета 1 с осевым отверстием 2, с которым сопряжены опорные элементы 3 и 4 со сферическими внешними поверхностями. Опорный элемент 3 связан с упругим корпусом 5, а опорный элемент 4 - с винтом 6, обеспечивающим зажатие пьезопакета 1 между опорными элементами 2 и 4.
Устройство работает следующим образом.
На пьезопакет 1 подается управляющее напряжение, в результате чего пакет 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 сферической 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 упругого корпуса 5. Величина дополнительного смещения пьезодвигателя определяется соотношением
ΔZ = _
(1) где D - диаметр сферы опорных элементов 3 и 4; d - диаметр отверстия 2 в пьезопакете 1; Δd - изменение диаметра d под действием управляющего напряжения.
ΔZ = _
(1) где D - диаметр сферы опорных элементов 3 и 4; d - диаметр отверстия 2 в пьезопакете 1; Δd - изменение диаметра d под действием управляющего напряжения.
При малых по сравнению с D и d величинах Δd выражение (1) упрощается
ΔZ ≈ Δd/tgβ, (2) где β - угол между осью устройства и касательной к сферической поверхности опорных элементов 3 и 4, проведенной через точку соприкосновения этой поверхности с кромкой отверстия 2.
ΔZ ≈ Δd/tgβ, (2) где β - угол между осью устройства и касательной к сферической поверхности опорных элементов 3 и 4, проведенной через точку соприкосновения этой поверхности с кромкой отверстия 2.
При D и Δd, имеющих величину больше 10 мм, и угле β, лежащем в диапазоне 25 - 40о, расхождения между результатами по формулам (1) и (2) не превышают 1 - 2%.
При изменении температуры, например при повышении, 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. Изменение диаметра отверстия 2 при изменении температуры на Δ t
Δ dпт = d αп Δ t, где αп - ТКР материала пьезопакета 1.
Δ dпт = d αп Δ t, где αп - ТКР материала пьезопакета 1.
Изменение диаметра опорных элементов 3 и 4
Δdот=dαопΔt, где αоп - ТKР материала опорных элементов 3 и 4.
Δdот=dαопΔt, где αоп - ТKР материала опорных элементов 3 и 4.
Изменение длины устройства за счет изменения диаметров пьезопакета 1 и опорных элементов 3 и 4
ΔL = - ≈ -(Δdпт-Δdот)/tgβ
Изменение длины устройства за счет продольного расширения пьезопакета 1 при нагреве
ΔLп = L αп Δt, где L - длина пьезопакета 1.
ΔL = - ≈ -(Δdпт-Δdот)/tgβ
Изменение длины устройства за счет продольного расширения пьезопакета 1 при нагреве
ΔLп = L αп Δt, где L - длина пьезопакета 1.
Изменение длины устройства за счет выступающих справа и слева от пьезопакета 1 частей пьезодвигателя суммарной длиной l и с ТКР αк
ΔLк = l αк Δ t.
ΔLк = l αк Δ t.
При полной компенсации температурной деформации устройства ΔL+ΔLп+ΔLк= 0, следовательно
β = arctg
Диаметр сферы D опорных элементов 3 и 4, соответствующий такому β, D = d/cos β .
β = arctg
Диаметр сферы D опорных элементов 3 и 4, соответствующий такому β, D = d/cos β .
Опорные элементы 3 и 4 могут быть изготовлены из инвара или плавленного кварца.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет упростить изготовление пьезодвигателя при большом диапазоне перемещений и снизить температурные погрешности, вызванные температурной деформацией как пьезопакета, так и выступающих частей корпуса, а также элементов, подключенных к пьезодвигателю.
Claims (1)
- ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий пьезопакет, состоящий из набора пьезокерамических пластин, поляризованных по толщине, зажатый в корпусе между опорными элементами, сопряженными с осевым отверстием, выполненным в пьезопакете, и элемент стыковки с объектом перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности при улучшении технологичности, опорные элементы выполнены со сферической боковой поверхностью, а параметры элементов устройства удовлетворяют соотношению
где αп, αк - температурные коэффициенты расширения материала соответственно пьезопакета и выступающих за него частей корпуса и элемента стыковки с объектом перемещения;
L и l - соответственно длина пьезопакета и выступающих за него частей корпуса и элемента стыковки с объектом перемещения;
Dо - диаметр отверстия в пьезопакете;
β - угол между осью устройства и касательной к сферической поверхности опорных элементов, проведенный через точку соприкосновения этой поверхности с кромкой осевого отверстия в пьезопакете.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4811805 RU2030087C1 (ru) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | Пьезоэлектрический двигатель |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4811805 RU2030087C1 (ru) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | Пьезоэлектрический двигатель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2030087C1 true RU2030087C1 (ru) | 1995-02-27 |
Family
ID=21506961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4811805 RU2030087C1 (ru) | 1990-04-09 | 1990-04-09 | Пьезоэлектрический двигатель |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2030087C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764122C2 (ru) * | 2017-07-20 | 2022-01-13 | Конинклейке Филипс Н.В. | Исполнительная структура и ее способ срабатывания |
-
1990
- 1990-04-09 RU SU4811805 patent/RU2030087C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Харди Дж.У. Активная оптика. ТИИЭР, 1978, т.66, N 66, с.62, рис.28в. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1632321, H 02N 2/00, 1989. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2764122C2 (ru) * | 2017-07-20 | 2022-01-13 | Конинклейке Филипс Н.В. | Исполнительная структура и ее способ срабатывания |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4726671A (en) | High resonance adjustable mirror mount | |
US5220835A (en) | Torsion beam accelerometer | |
US4850674A (en) | Means for keeping an optical lens in a desired position in a lens holder under varying temperature | |
KR100388348B1 (ko) | 전기기계식위치결정기 | |
EP0592030A1 (en) | Electromechanical displacement device and actuator suitable for use in such an electromechanical displacement device | |
SE8206951D0 (sv) | Metod foer framstaellning av en piezoelektrisk anordning och en anordning framstaelld med denna metod | |
DE3218576C2 (de) | Piezoelektrisches Stellglied | |
JP3709847B2 (ja) | 静電型アクチュエータ | |
US4448085A (en) | Force transducer | |
US7392685B2 (en) | Accelerometer having adjustable damping | |
RU2030087C1 (ru) | Пьезоэлектрический двигатель | |
RU2028715C1 (ru) | Пьезоэлектрический двигатель | |
US4181012A (en) | Device for converting mechanical quantities into electrical quantities | |
KR910004259A (ko) | 진동자형액추에이터 | |
RU1829863C (ru) | Пьезоэлектрический двигатель | |
KR102363206B1 (ko) | 정밀 복원 액츄에이터 | |
Zhang et al. | Piezoelectric tubes and 1-3-type tubular composites as tunable actuators and sensors | |
US4721354A (en) | Device for positioning an optical fibre | |
JPH0434226A (ja) | 微小変位装置 | |
SU970129A1 (ru) | Дилатометрический датчик температуры | |
RU2624773C1 (ru) | Усиливающий пьезоэлектрический актюатор повышенной точности позиционирования | |
GB1476583A (en) | Fine focus assembly | |
RU1468343C (ru) | Магнитострикционное устройство микроперемещений | |
JP2631297B2 (ja) | 圧電アクチュエーター | |
SU1520609A1 (ru) | Туннельный микроскоп |