RU2181522C2 - Piezoelectric linear stepping motor - Google Patents
Piezoelectric linear stepping motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2181522C2 RU2181522C2 RU96111526/28A RU96111526A RU2181522C2 RU 2181522 C2 RU2181522 C2 RU 2181522C2 RU 96111526/28 A RU96111526/28 A RU 96111526/28A RU 96111526 A RU96111526 A RU 96111526A RU 2181522 C2 RU2181522 C2 RU 2181522C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric
- fixing
- movable part
- piezoelectric element
- housing
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электрических двигателей, а более точно касается пьезоэлектрических линейных шаговых двигателей, и может быть использовано в качестве исполнительного механизма в электротехнике, телемеханике, радиотехнике и автоматике. The invention relates to the field of electric motors, and more specifically relates to piezoelectric linear stepper motors, and can be used as an actuator in electrical engineering, telemechanics, radio engineering and automation.
Известен линейный двигатель, содержащий направляющую, корпус и движитель в виде пластин, укрепленных под углом в корпусе и фрикционно взаимодействующих с направляющей (Авторское свидетельство СССР 801149, MKИ H 01 L 41/02). A linear motor is known that contains a guide, a housing and a mover in the form of plates mounted at an angle in the housing and frictionally interacting with the guide (USSR Author's Certificate 801149, MKI H 01 L 41/02).
Однако данный линейный двигатель имеет большие габаритные размеры и массу, осуществляет перемещение с помощью упругих пластин, при этом невозможно получение больших усилий и обеспечение точности позиционирования. However, this linear motor has large overall dimensions and weight, carries out movement with the help of elastic plates, while it is impossible to obtain great efforts and ensure positioning accuracy.
Известен пьезоэлектрический линейный шаговый двигатель, содержащий корпус с закрепленными в нем фиксирующими узлами и подвижную часть с рабочим элементом (Авторское свидетельство СССР 720576, МКИ H 01 L 41/04). A known piezoelectric linear stepper motor comprising a housing with fixing nodes fixed therein and a movable part with a working element (USSR Author's Certificate 720576, MKI H 01 L 41/04).
Однако этот двигатель имеет ряд недостатков: большее количество деталей, сложность конструкции, сложность изготовления фиксирующих узлов и возможность поворота подвижной части в процессе линейного перемещения. However, this engine has a number of disadvantages: a greater number of parts, design complexity, the complexity of manufacturing the locking assemblies and the ability to rotate the movable part in the process of linear movement.
Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является пьезоэлектрический линейный шаговый двигатель, содержащий корпус с закрепленными в нем фиксирующими узлами, выполненными из не менее двух пьезоблоков, расположенных в продольной плоскости друг за другом, и подвижную часть, при этом каждый пьезоблок состоит из сдвигающего пьезоэлемента, фиксирующего пьезоэлемента и фрикционного элемента (Авторское свидетельство СССР 502426, H 02 N 2/04, 19.04.1976). The closest analogue to the claimed invention is a piezoelectric linear stepper motor, comprising a housing with fixing nodes fixed therein, made of at least two piezoblocks arranged in a longitudinal plane one after another, and a movable part, each piezoelectric block consisting of a shifting piezoelectric element fixing piezoelectric element and friction element (USSR Author's Certificate 502426, H 02
Однако этот двигатель имеет низкую точность шага и усилия на рабочем элементе двигателя и низкую точность позицирования подвижной части. However, this engine has low accuracy of pitch and effort on the working element of the engine and low accuracy of positioning of the moving part.
В основу предлагаемого изобретения была положена задача создания пьезоэлектрического линейного шагового двигателя, конструктивное выполнение которого позволило бы улучшить синхронизацию работы пьезоэлементов при их сдвигах и повысить точность шага и усилие на рабочем элементе двигателя, а также повысить точность позиционирования подвижной части. The basis of the present invention was the task of creating a piezoelectric linear stepper motor, the constructive implementation of which would improve the synchronization of the work of the piezoelectric elements when they are shifted and increase the accuracy of the step and force on the working element of the engine, as well as improve the accuracy of positioning of the moving part.
Это достигается тем, что в пьезоэлектрическом линейном шаговом двигателе, содержащем корпус с закрепленными в нем фиксирующими узлами, выполненными из не менее двух пьезоблоков, расположенных в продольной плоскости друг за другом, и подвижную часть, при этом каждый пьезоблок состоит из сдвигающего пьезоэлемента, фиксирующего пьезоэлемента и фрикционного элемента, согласно изобретению сдвигающий элемент и фиксирующий элемент разделены относительно друг друга, корпуса и фрикционного элемента изоляторами, при этом подвижная часть имеет не менее одной направляющей, которая входит в соответствующую направляющую на фрикционных элементах, а промежутки между пьезоблоками заполнены эластичным изоляционным материалом. This is achieved by the fact that in a piezoelectric linear stepper motor comprising a housing with fixing assemblies fixed therein, made of at least two piezoblocks arranged in a longitudinal plane one after another, and a movable part, each piezoelectric block consisting of a shear piezoelectric element fixing the piezoelectric element and the friction element, according to the invention, the biasing element and the locking element are separated relative to each other, the housing and the friction element by insulators, while the movable part has at least one guide, which is included in the corresponding guide on the friction elements, and the gaps between the piezo blocks are filled with elastic insulating material.
Пьезоэлементы могут быть выполнены в виде пакета из пьезоэлектрических пластин, колец или их секторов, электроды которых соединены параллельно через один, при этом направление поляризации каждой последующей пьезоэлектрической пластины, кольца или сектора направлено в противоположную сторону от предыдущей. Piezoelectric elements can be made in the form of a package of piezoelectric plates, rings or their sectors, the electrodes of which are connected in parallel through one, while the polarization direction of each subsequent piezoelectric plate, ring or sector is directed in the opposite direction from the previous one.
Далее изобретение поясняется описанием конкретных примеров его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает пьезоэлектрический линейный шаговый двигатель (первый вариант), вид спереди;
фиг.2 - то же, продольный разрез;
фиг.3 - второй вариант исполнения двигателя, вид спереди;
фиг.4 - то же, продольный разрез;
фиг.5 - третий вариант исполнения двигателя, вид спереди;
фиг.6 - то же, продольный разрез;
фиг.7 - четвертый вариант исполнения двигателя, вид спереди;
фиг.8 - то же, продольный разрез;
фиг. 9-16 - такты работы пьезоэлектрического линейного шагового двигателя.The invention is further illustrated by the description of specific examples of its implementation with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 shows a piezoelectric linear stepper motor (first embodiment), front view;
figure 2 is the same, a longitudinal section;
figure 3 - the second embodiment of the engine, front view;
figure 4 is the same, a longitudinal section;
5 is a third embodiment of the engine, front view;
6 is the same, longitudinal section;
7 is a fourth embodiment of the engine, front view;
Fig.8 is the same, longitudinal section;
FIG. 9-16 - cycles of the piezoelectric linear stepper motor.
Пьезоэлектрический линейный шаговый двигатель содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1 и 2), в котором расположены два пьезоблока 2 и 3, и подвижную часть в виде цилиндрического стержня. Пьезоблоки 2 и 3 жестко прикреплены к внутренней поверхности цилиндрического корпуса 1. Каждый пьезоблок 2 и 3 соответственно состоит из соединенных между собой сдвигающего пьезоэлемента 5, фиксирующего пьезоэлемента 6, изоляторов 7 и фрикционного элемента 8. Каждый сдвигающий пьезоэлемент 5 имеет вектор начальной поляризации, направленный под углом к продольной оси двигателя. Фиксирующие пьезоэлементы 6 имеют вектор начальной поляризации, направленный перпендикулярно продольной оси двигателя. Изоляторы 7 обеспечивают изоляцию сдвигающего и фиксирующего пьезоэлемента относительно друг друга, а также относительно корпуса 1 и фрикционного элемента 8. Фрикционный элемент 8 выполнен разрезным для обеспечения более плотного обжатия подвижной части 4 пьезоблоками 2 и 3. The piezoelectric linear stepper motor comprises a cylindrical housing 1 (Figs. 1 and 2), in which two
Каждый пьезоэлемент имеет электроды, к которым подключены провода (эти элементы на чертеже не показаны). Each piezoelectric element has electrodes to which wires are connected (these elements are not shown in the drawing).
Промежутки между пьезоблоками 2 и 3 заполнены эластичным изоляционным материалом 9. The gaps between the
На поверхности подвижной части 4 выполнена направляющая 10, которая входит в соответствующую направляющую на фрикционном элементе 8. Направляющая 10 исключает возможность радиального смещения цилиндрического стержня. A
Возможны другие варианты исполнения пьезоэлектрического линейного шагового двигателя. Other versions of the piezoelectric linear stepper motor are possible.
Во втором варианте (фиг.3 и 4) в отличие от первого пьезоблоки 2 и 3 расположены в одной поперечной плоскости и выполнены в виде секторов. Это снижает массу и габаритные размеры двигателя. In the second embodiment (FIGS. 3 and 4), in contrast to the
Третий вариант (фиг. 5 и 6) отличается от первого формой корпуса, подвижной части и более простой в изготовлении конструкцией пьезоэлементов и пьезоблоков. Корпус 11 имеет форму параллелепипеда, а подвижная часть выполнена в виде стержня 12 прямоугольного поперечного сечения. The third option (Figs. 5 and 6) differs from the first in the shape of the housing, the movable part, and the simpler construction of piezoelectric elements and piezoelectric blocks in manufacturing. The
В четвертом варианте (фиг.7 и 8) корпус 14 имеет вырез 15, через который подвижная часть 16 выходит за пределы корпуса. Конструктивное исполнение пьезоблоков аналогично третьему варианту. In the fourth embodiment (FIGS. 7 and 8), the
Двигатель работает следующим образом. The engine operates as follows.
Пьезоблоки 2 (фиг.9) и 3 выполнены из одинаковых сдвигающих пьезоэлементов 5 и фиксирующих пьезоэлементов 6. Работа пьезоблоков 2 и 3 осуществляется при подаче на электроды пьезоэлементов напряжения соответствующей полярности. При подаче на электроды сдвигающих пьезоэлементов 5 положительного напряжения за счет обратного пьезоэффекта происходит сдвиг внутренней части влево относительно внешней части, закрепленной в корпусе 1. При подаче положительного напряжения на фиксирующие пьезоэлементы 6 они зажимают подвижную часть 4, т.к. вектор их поляризации направлен перпендикулярно продольной оси двигателя. При подаче отрицательного напряжения происходит обратное действие: сдвигающие пьезоэлементы 5 сдвигаются вправо, а фиксирующие пьезоэлементы 6 отжимаются от подвижной части 4. Piezo blocks 2 (Fig. 9) and 3 are made of the same shifting
Рабочий цикл состоит из шести тактов. The duty cycle consists of six cycles.
Положение, соответствующее первому такту, изображено на фиг. 9. На сдвигающий пьезоэлемент 5 пьезоблока 2 и фиксирующие пьезоэлементы 6 пьезоблоков 2 и 3 подано положительное напряжение, а на сдвигающий пьезоэлемент 5 пьезоблока 3 подано отрицательное напряжение. При этом сдвигающий пьезоэлемент 5 пьезоблока 3 смещен вправо, а сдвигающий пьезоэлемент 5 пьезоблока 2 смещен влево, фиксирующие пьезоэлементы 6 обоих пьезоблоков зажимают через фрикционные элементы 8 подвижную часть 4. The position corresponding to the first measure is shown in FIG. 9. A positive voltage is applied to the shifting
Во втором такте (фиг.10) на фиксирующий пьезоэлемент 6 пьезоблока 3 подается отрицательное напряжение, при этом он отжимается от подвижной части 4. In the second cycle (Fig. 10), a negative voltage is applied to the fixing
В третьем такте (фиг.11) на сдвигающий пьезоэлемент 5 пьезоблока 2 подается отрицательное напряжение и он, смещаясь вправо, перемещает фиксирующий пьезоэлемент 6 и подвижную часть 4 на один шаг. Одновременно на сдвигающий пьезоэлемент 5 пьезоблока 3 подается положительное напряжение и он смещается совместно с фиксирующим пьезоэлементом 6 влево. In the third step (Fig. 11), a negative voltage is applied to the shifting
В четвертом такте (фиг.12) положительное напряжение подается на фиксирующий пьезоэлемент 6 пьезоблока 3, который обжимает подвижную часть 4. In the fourth step (Fig. 12), a positive voltage is applied to the fixing
В пятом такте (фиг.13) на фиксирующий пьезоэлемент 6 пьезоблока 2 подается отрицательное напряжение и он отжимается от подвижной части 4. In the fifth step (Fig. 13), a negative voltage is applied to the fixing
В шестом такте (фиг.14) пьезоблоки 2 и 3 расходятся, т.е. на электроды сдвигающего пьезоэлемента 5 пьезоблока 2 подается положительное напряжение и он смещается влево, а на сдвигающий пьезоэлемент 5 пьезоблока 3 подается отрицательное напряжение и он совместно с фиксирующим пьезоэлементом 6 и подвижной частью 4 смещается вправо. Происходит перемещение подвижной части 4 еще на один шаг. На этом рабочий цикл завершается, подвижная часть переместилась на два шага. In the sixth cycle (Fig. 14), the piezo blocks 2 and 3 diverge, i.e. A positive voltage is applied to the electrodes of the shifting
Далее процесс линейного перемещения продолжается в той же последовательности. Further, the linear displacement process continues in the same sequence.
Для осуществления реверса необходимо изменить порядок подачи напряжения на фиксирующие пьезоэлементы. Применение нескольких последовательно установленных пьезоблоков позволит значительно увеличить усилие на подвижной части. To reverse, it is necessary to change the order of the voltage supply to the fixing piezoelectric elements. The use of several sequentially installed piezo blocks will significantly increase the force on the moving part.
Предлагаемый пьезоэлектрический линейный шаговый двигатель имеет простую конструкцию и технологию изготовления, небольшие габаритные размеры и массу, большое усилие на подвижной части, а также позволяет повысить точность позиционирования и равномерность линейного перемещения. The proposed piezoelectric linear stepper motor has a simple design and manufacturing technology, small overall dimensions and weight, a large force on the moving part, and also improves positioning accuracy and uniformity of linear movement.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96111526/28A RU2181522C2 (en) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Piezoelectric linear stepping motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96111526/28A RU2181522C2 (en) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Piezoelectric linear stepping motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96111526A RU96111526A (en) | 1998-09-27 |
RU2181522C2 true RU2181522C2 (en) | 2002-04-20 |
Family
ID=20181675
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96111526/28A RU2181522C2 (en) | 1996-06-05 | 1996-06-05 | Piezoelectric linear stepping motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2181522C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472276C1 (en) * | 2011-07-22 | 2013-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Linear step motor (versions) |
-
1996
- 1996-06-05 RU RU96111526/28A patent/RU2181522C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472276C1 (en) * | 2011-07-22 | 2013-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Linear step motor (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3902085A (en) | Electromechanical translation apparatus | |
KR100353459B1 (en) | Piezoelectric linear step motor | |
JPH0440951B2 (en) | ||
US6373170B1 (en) | Piezo-electric motor | |
RU2156535C2 (en) | Piezoelectric linear step motor | |
RU2161364C2 (en) | Piezoelectric stepping motor | |
RU2181522C2 (en) | Piezoelectric linear stepping motor | |
RU2167487C2 (en) | Piezoelectric stepping motor | |
RU2167489C2 (en) | Piezoelectric stepping motor | |
RU96111310A (en) | PIEZO ELECTRIC LINEAR STEP-BY-STEP ENGINE (OPTIONS) | |
RU2167486C2 (en) | Piezoelectric stepping motor | |
RU96111313A (en) | PIEZO-ELECTRIC STEP-BY-STEP ENGINE (OPTIONS) | |
SU502426A1 (en) | Ultrasonic linear stepping motor | |
CN101291122B (en) | Linear piezoelectric actuator with double-driving feet | |
JP4335660B2 (en) | Electrostatic actuator | |
RU2153219C2 (en) | Piezoelectric stepping motor | |
SU1362875A1 (en) | Elastic device | |
JPH06106029B2 (en) | Ultrasonic motor | |
SU1078146A1 (en) | Electrohydraulic amplifier | |
JP2533802Y2 (en) | Ultrasonic linear motor | |
JPH03178574A (en) | Ultrasonic linear motor | |
JPS63167687A (en) | Linear motion mechanism | |
JPS60170471A (en) | Vibration wave motor | |
RU2143170C1 (en) | Method for converting mechanical load power into cyclic movement power and device which implements said method | |
JPH02151282A (en) | Ultrasonic motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040606 |