RU2560115C2 - Wave ultrasonic motor - Google Patents

Wave ultrasonic motor Download PDF

Info

Publication number
RU2560115C2
RU2560115C2 RU2013133364/07A RU2013133364A RU2560115C2 RU 2560115 C2 RU2560115 C2 RU 2560115C2 RU 2013133364/07 A RU2013133364/07 A RU 2013133364/07A RU 2013133364 A RU2013133364 A RU 2013133364A RU 2560115 C2 RU2560115 C2 RU 2560115C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
ring
deformable
engine
ultrasonic motor
Prior art date
Application number
RU2013133364/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013133364A (en
Inventor
Виктор Павлович Уваров
Любовь Борисовна Алексеева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный"
Priority to RU2013133364/07A priority Critical patent/RU2560115C2/en
Publication of RU2013133364A publication Critical patent/RU2013133364A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2560115C2 publication Critical patent/RU2560115C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used for drives rotating the small-sized devices. The wave ultrasonic motor contains a bimorph pizoelecric ring and a deformable ring rigidly joined with it and elastically enclosing a rotor. Between the deformable ring and the rotor there is a gap. On the ring surface and the rotor surface the fine-grained teeth are cut.
EFFECT: technical result consists in increase of rotating moment, efficiency and durability, decrease of friction losses.
2 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, автоматики и может быть использовано для приводов вращения малогабаритных устройств.The invention relates to the field of electrical engineering, automation and can be used for rotation drives of small-sized devices.

Известен вибродвигатель (авторское свидетельство №619986, Бюл. №30, 1978), содержащий в качестве электромеханического преобразователя пьезоэлектрические элементы. Например, вибродвигатель, в котором преобразователь выполнен в виде двух одинаковых сегментов пьезокерамического кольца. Недостатками такого рода вибродвигателей являются малый вращающий момент и наличие фрикционного контакта между преобразователем и ротором. Это снижает долговечность конструкции.Known vibration motor (copyright certificate No. 619986, bull. No. 30, 1978) containing piezoelectric elements as an electromechanical transducer. For example, a vibroengine in which the transducer is made in the form of two identical segments of a piezoceramic ring. The disadvantages of this type of vibration motors are small torque and the presence of frictional contact between the converter and the rotor. This reduces the durability of the structure.

Известен пьезоэлектрический вибродвигатель (авторское свидетельство №624320, Бюл. №34, 1978), содержащий электромеханический преобразователь, выполненный в виде двух пьезоэлементов в форме кольцевых сегментов с прямолинейными перемычками. Недостатками этого вибродвигателя является громоздкость преобразователей и недолговечность фрикционной связи ротора и преобразователя.Known piezoelectric vibroengine (copyright certificate No. 624320, bull. No. 34, 1978), containing an electromechanical transducer made in the form of two piezoelectric elements in the form of ring segments with rectilinear jumpers. The disadvantages of this vibrator are the bulkiness of the converters and the fragility of the friction coupling of the rotor and the converter.

Вибродвигатель (авторское свидетельство №632014, опубл. Бюл. №41, 1978) имеет пьезокерамический вибратор, выполненный в виде двух, установленных под углом друг к другу пьезокерамических элементов, концы которых жестко связаны с башмаком, прижатым к ротору. Недостатки: ненадежность и недолговечность фрикционного контакта.The vibroengine (copyright certificate No. 632014, publ. Bull. No. 41, 1978) has a piezoceramic vibrator made in the form of two piezoceramic elements mounted at an angle to each other, the ends of which are rigidly connected to the shoe pressed against the rotor. Disadvantages: unreliability and fragility of the friction contact.

Шаговый двигатель (авторское свидетельство №674123, опубл., Бюл. №26, 1979) предназначен для линейных перемещений и не может быть использован для приводов вращения.The stepper motor (copyright certificate No. 674123, publ., Bull. No. 26, 1979) is intended for linear movements and cannot be used for rotation drives.

Недостатки: ненадежность и недолговечность фрикционного контакта.Disadvantages: unreliability and fragility of the friction contact.

Известен волновой вибродвигатель (авторское свидетельство №595813, опубл. Бюл. №8, 1978), взят за прототип. Этот двигатель содержит пьезоэлектрический преобразователь, выполненный в виде биморфного пьезокерамического кольца с разделенными на сектора электродами. Пьезокерамическое кольцо жестко соединено с деформируемым кольцом, упруго охватывающим ротор.Known wave vibrator (copyright certificate No. 595813, publ. Bull. No. 8, 1978), taken as a prototype. This engine contains a piezoelectric transducer made in the form of a bimorph piezoelectric ceramic ring with sectorized electrodes. A piezoceramic ring is rigidly connected to a deformable ring elastically enclosing the rotor.

Для передачи движения в этом двигателе используются силы трения, возникающие при контакте деформируемого элемента с ротором. Это предопределяет его недостатки. Во-первых, малый вращающий момент двигателя. Во-вторых, ненадежность и недолговечность фрикционного контакта. При длительной эксплуатации деформируемое кольцо изнашивается. Практически это требует полной замены двигателя.To transmit motion in this engine, friction forces arising from the contact of the deformable element with the rotor are used. This predetermines its shortcomings. Firstly, the small torque of the engine. Secondly, the unreliability and fragility of the frictional contact. With prolonged use, the deformable ring wears out. In practice, this requires a complete replacement of the engine.

Техническим результатом является увеличение величины вращающего момента, уменьшение потерь на трение, повышение коэффициента полезного действия двигателя, повышение долговечности двигателя.The technical result is to increase the magnitude of the torque, reduce friction losses, increase the efficiency of the engine, increase the durability of the engine.

Технический результат достигается тем, что между деформируемым кольцом и ротором имеется зазор, а на поверхности кольца и поверхности ротора нарезаны мелкомодульные зубья.The technical result is achieved by the fact that there is a gap between the deformable ring and the rotor, and finely modular teeth are cut on the surface of the ring and on the surface of the rotor.

Сущность изобретения поясняется фиг.1,2.The invention is illustrated in figure 1.2.

Зубчатую поверхность ротора 1 охватывает деформируемое зубчатое колесо 2, которое жестко связано с биморфным пьезокерамическим кольцом 3 с разделенными на сектора электродами.The gear surface of the rotor 1 is covered by a deformable gear wheel 2, which is rigidly connected to a bimorph piezoelectric ring 3 with sectorized electrodes.

Двигатель работает следующим образом.The engine operates as follows.

При подаче напряжения на электроды биморфного пьезоэлектрического кольца деформируемое кольцо сжимается в одном направлении и вытягивается в перпендикулярном направлении, приобретая форму эллипса. Зубья, расположенные на концах малой оси эллипса, войдут полностью в зацепление с зубьями ротора, а зубья, раположенные на концах большой оси, полностью выйдут из зацепления с зубьями ротора. Направления деформаций деформируемого кольца будут изменяться синхронно с напряжением, подаваемым на электроды биморфного кольца, и точки контакта зубьев будут все время перебегать по окружности, а ротор будет вращаться со скоростью, соответствующей разности чисел зубьев деформируемого кольца и ротора. В предлагаемом пьезодвигателе передаточное отношение равноWhen voltage is applied to the electrodes of the bimorph piezoelectric ring, the deformable ring is compressed in one direction and extended in the perpendicular direction, acquiring the shape of an ellipse. The teeth located at the ends of the minor axis of the ellipse will fully engage with the teeth of the rotor, and the teeth located at the ends of the major axis will completely disengage from the teeth of the rotor. The directions of deformations of the deformable ring will change synchronously with the voltage applied to the electrodes of the bimorph ring, and the contact points of the teeth will run all the time around the circle, and the rotor will rotate at a speed corresponding to the difference in the numbers of teeth of the deformable ring and the rotor. In the proposed piezoelectric engine, the gear ratio is

u = n H n P = z 1 z 2 z 1

Figure 00000001
u = n H n P = z one z 2 - z one
Figure 00000001

где nH - частота вращения эллипса, равная частоте напряжения, подаваемого на электроды биморфного пьезоэлектрического кольца; nP - частота вращения ротора; z1, z2 - числа зубьев соответственно деформируемого кольца и ротора. В «u» раз увеличивается величина вращающего момента в предлагаемом пьезодвигателе по сравнению с прототипом. Обычно u=50…60, поэтому и вращающий момент увеличивается в 50…60.where n H is the rotation frequency of the ellipse equal to the frequency of the voltage supplied to the electrodes of the bimorph piezoelectric ring; n P is the rotor speed; z 1 , z 2 - the number of teeth of the deformable ring and rotor, respectively. The "u" times the magnitude of the torque in the proposed piezoelectric engine in comparison with the prototype. Usually u = 50 ... 60, therefore, the torque increases in 50 ... 60.

В прототипе ротор вращается с помощью сил трения. В результате неизбежен повышенный износ деформируемого кольца и поверхности ротора. А для такого двигателя опасен даже незначительный износ кольца, так как это приводит к резкому уменьшению сил трения, а следовательно, и к уменьшению величины вращающего момента двигателя. Поэтому долговечность такого двигателя невелика и может составлять 1500…2000 часов. Зубчатая передача, используемая в предлагаемом двигателе, имеет практически неограниченный срок службы.In the prototype, the rotor rotates using friction forces. As a result, increased wear of the deformable ring and the rotor surface is inevitable. And for such an engine, even insignificant wear of the ring is dangerous, since this leads to a sharp decrease in the friction forces, and therefore to a decrease in the torque of the engine. Therefore, the durability of such an engine is small and can be 1500 ... 2000 hours. The gear transmission used in the proposed engine has an almost unlimited service life.

Claims (1)

Волновой пьезодвигатель, содержащий биморфное пьезоэлетрическое кольцо и жестко связанное с ним деформируемое кольцо, упруго охватывающее ротор, отличающийся тем, что между деформируемым кольцом и ротором имеется зазор, а на поверхности кольца и поверхности ротора нарезаны мелкомодульные зубья. A wave piezoelectric motor containing a bimorphic piezoelectric ring and a deformable ring rigidly connected to it, elastically enclosing the rotor, characterized in that there is a gap between the deformable ring and the rotor, and finely modular teeth are cut on the surface of the ring and the rotor surface.
RU2013133364/07A 2013-07-17 2013-07-17 Wave ultrasonic motor RU2560115C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013133364/07A RU2560115C2 (en) 2013-07-17 2013-07-17 Wave ultrasonic motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013133364/07A RU2560115C2 (en) 2013-07-17 2013-07-17 Wave ultrasonic motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013133364A RU2013133364A (en) 2015-01-27
RU2560115C2 true RU2560115C2 (en) 2015-08-20

Family

ID=53281030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013133364/07A RU2560115C2 (en) 2013-07-17 2013-07-17 Wave ultrasonic motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2560115C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2113599C1 (en) * 1997-05-14 1998-06-20 Николай Николаевич Степанов Heat-to-electricity conversion process
US7096665B2 (en) * 2002-07-22 2006-08-29 Wow Energies, Inc. Cascading closed loop cycle power generation
RU2335643C1 (en) * 2007-03-20 2008-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Thermal electric power station
RU82962U1 (en) * 2009-01-27 2009-05-10 Сергей Николаевич Ермаков DEVICE FOR CONVERTING LOW-POTENTIAL ENVIRONMENTAL HEAT TO ELECTRIC ENERGY
RU91487U1 (en) * 2009-11-09 2010-02-10 Сергей Николаевич Ермаков DEVICE FOR CONVERTING LOW-POTENTIAL HEAT TO ELECTRIC ENERGY

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2113599C1 (en) * 1997-05-14 1998-06-20 Николай Николаевич Степанов Heat-to-electricity conversion process
US7096665B2 (en) * 2002-07-22 2006-08-29 Wow Energies, Inc. Cascading closed loop cycle power generation
RU2335643C1 (en) * 2007-03-20 2008-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Thermal electric power station
RU82962U1 (en) * 2009-01-27 2009-05-10 Сергей Николаевич Ермаков DEVICE FOR CONVERTING LOW-POTENTIAL ENVIRONMENTAL HEAT TO ELECTRIC ENERGY
RU91487U1 (en) * 2009-11-09 2010-02-10 Сергей Николаевич Ермаков DEVICE FOR CONVERTING LOW-POTENTIAL HEAT TO ELECTRIC ENERGY

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013133364A (en) 2015-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3553938A1 (en) Multi-spoke-type ultrasonic motor
JP2008253068A5 (en)
Kang et al. Design, fabrication, and evaluation of stepper motors based on the piezoelectric torsional actuator
CN104038100B (en) What realize based on polypody rotary piezoelectric driver drives motivational techniques across yardstick
RU2560115C2 (en) Wave ultrasonic motor
JPH0532991B2 (en)
RU2556027C2 (en) Piezoelectric motor
CN207743899U (en) A kind of bidirectional drive with compound foot bearing
CN102158124B (en) Vibration wave motor, lens barrel and camera
EP0895294A1 (en) Ultrasonic motor, electronic appliance, and analog timepiece
JP2005530464A (en) Piezoelectric motor and method for driving a piezoelectric motor
CN103856101B (en) Patch disk-structure ultrasonic meshing motor
CN102097974B (en) Travelling-wave linear ultrasonic micromotor
CN207801782U (en) A kind of multiple pressure electric tachometer indicator bidirectional rotation driver
CN207801781U (en) A kind of bidirectional rotation driver with compound foot bearing
RU93598U1 (en) REVERSE PIEZO-ELECTRIC STEP-BY-STEP ENGINE
JP2014075955A (en) Driving device, robot device and exposure device
PL416485A1 (en) Converter of vibrations to electrical energy
CN105846715A (en) Variable-damping piezoelectric driving motor
RU90630U1 (en) PIEZO ELECTRIC ENGINE
RU2286002C1 (en) Piezoelectric motor
SU853711A1 (en) Vibromotor
JPS61295880A (en) Vibration wave motor
CN208046482U (en) A kind of two-way piezoelectric rotary driver
CN107959439A (en) A kind of bidirectional drive with compound foot bearing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151010