SU782655A1 - Пьезоэлектрический двигатель - Google Patents

Abstract

1. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ , содержащий корпус, цилиндрический ротор и охватывающий его пьезбэлемент , выполненный в виде кольца , на внутренней цилиндрической поверхйости которого закреплены пластины , выполненные t упором в цилиндрическую поверхности ротора, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  скорости вращени  и КПД,он снабжен кольцом, закрепленным на корпусе и охватывающим пье оэлемент , на внешней цилиндрической поверхности пьез.оэлемента закреплены пластины, выполненные с упором во внутреннюю цилиндрическую поверхность кольца. 2. .Пьезоэлектрический двигатель ПОП.1, отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональ ых . возможностей, на пьезоэлементе закреплен второй вал, расположенный Ш соосно пьезоэлементу.

Description

Изобретение относитс  к электрическим двигател м вращени  и может быть использовано в устройствах авт матики и в лентопрот жныхмеханизмах , Известен пьезоэлектрический двигатель l , содержащий два соосно расположенных цилиндрических пьезоэлемента , фрикционно взаимодействую щих между собой по цилиндрическим поверхност м, один из которых  вл етс  статором, а другой - ротором. Дл  создани  вращени  в пьезоэле ментах возбуждают взаимно перпендикул рные колебани , поэтому колебани  одного из них перпендикул рны поверхности другого и проход т из одного тела в другое, почти без отр жени  (при примерно одинаковом волнов coпpotивлeнии материалов). Это прив дит к потере акустической энергии одного из пьезоэлементов и как след|ствие к снижению КПД. Другим недос . татком  вл етс  низка  скорость вращени , задаваема  диаметрами цилиндрических поверхностей, взаимодействующих между собой. Известен также пьезоэлектрический двигатель, содержащий корпус, .цилиндрический ротор и охватывающий его пъезоэлемент, . выполненный в виде кольца, на внутренней цилиндрической поверхности которого закреплены пластины, выполнённьге с упором в цилиндрическую поверхность ротора 2 . Недостатком известного пьезоэлект рического двигател   вл ютс ,низкие КЦЦ и скорость вращени . Целью изобретени   вл етс  увеличение скорости вращени  и КПД, а так же расширение функциональных возможностей пьезоэлектрического двигател . Поставленна  цель достигаетс  тем что пьезоэлектрический двигатель, содержащий цилиндрический ротор и охватывающий его пьезоэлемент, выпол ненный в виде кольца, на внутренней цилиндрической поверхности которого закреплены пластины, выполненные с упором в цилиндрическую поверхность ротора, снабжен кольцом, закрепленным на корпусе и охватывающим пьезоэлемент . На внешней цилиндрической поверхности пьезоэлемента закреплены пластины, выполненные с упором во внутреннюю цилиндрическую поверхност кольца. На пьезоэлементе закреплен второй вал, расположенный соосно пьездэлементу. На чертеже показан предложенный двигатель. Пьезоэлектрический элемент 1 выполнен в виде полого цилиндра - кольца . Целесообразно pro толщину выбирать меньше ширины кольца, что позвол ет расположить на его плоскост х электроды 2 (второй электрод аналогичен первому и на черт, не показан). Пьезоэлемент 1 вьшолнен из пьезокерамического материала, например ЦТС-19, и пол ризован по толщине. Подключаетс  он к источнику питани  (на черт, не показан) через скольз щие контакты 3. На внешней цилиндрической поверхности пьезоэлемента 1, например под углом 90 к ней закреплены тонкие пластины 4 из упругого материала, например стали. Крепление, их осуществлено перпендикул рно плоскост м пьезоэлемента. Такие же пластины 5 аналогично закреплены на внутренней поверхности пьезоэлемента 1. Пьезоэлемент 1 с пластинами 4 и 5 образует осцилл тор продольных колебаний . Пьезоэлемент 1 охватывает кольцо 6, выполненное из твердого сплава, а внутри пьезоэлемента 1 расположен ротор 7, выполненный также из твердого сплава. Кольцо 6 закреплено на корпусе (показан штриховкой). На корпусе двигател  закреплен также упорный подшипник 8, в котором установлен вал 9 с закрепленным на нем ротором 7. На валу 9 установлен с возможностью вращени  второй вал 10, который через стержни 11 закреплен на пьезоэлементе 1. Таким образом , все подвижные элементы зафиксированы в осевом направлении за счет упорного подшипника 8. Выступающа  часть пластины 4 и 5 больше ширины .зазора между кольцом 6, пьезоэлементом 1 и ротором 7, Поэтому при сборке пластины 4 и 5 изгибаютс  и устанавливаютс  наклонно с напр жением относительно цилиндрических поверхностей, в которые они упираютс . При подключении источника питани , например, с частотой, равной или близкой к частоте продольного резонанса по ширине кольца пьезоэлемента, к токосъемникам 3 и через них к э.тек--родам 2 в пьёзоэлементе 1 возбуждаютс  продольные колебани , которые ответвл ютс  в пластины 4 и 5. Продольные колебани  этих пластин вызывают силы отталкивани  их от цилиндрических поверхностей кольца 6 и ротора 7.,Эти силы направлены под углом , под которым пластины упираютс  в цилиндрически поверхности. Их тангенциальные составл ющие создают моменты вращени  осцилл тору и, следовательно , пьезоэлементу 1 и ротору 10 пьезоэлемента 1 момент вращени  передаетс  стойкам 11 к ротору 10 . От ротора -7 момент вращени  перед етс  валу 9 , который вращаетс  в подшипнике 8 .

При установке пьезоэлемента возможны два основных варианта. Пластины 4 и 5 наклонены к цилиндрическим поверхност м так, как показано на чертеже. В этом случае роторы 10 и 7 вращаютс в одном направлении. При этом скорость ротора 7 равна сумме угловых скоростей пьезоэлемента 1 относительно кольца 6 и ротора 7 относительно пьезоэлемента 1. Таким

образом, в предложенном вибродвигателе увеличена скорость вращени .

Если изменить угол наклона, например , пластин 5, на противоположный, то в этом случае роторы 10 и 7 будут вращатьс  в противоположных направлени х . При сборке это осуществл етс  путем вкручивани  пьезоэлемента 1 между кольцом 6 и зажатым ротором 7.

В обоих случа х наблюдаетс  уве-. личение КПД, так как съем акустической энергии происходит как с внешней так и с внутренней поверхностей пьезоэлемента , что увеличивает согласование осцилл тора (пьезоэлемента 1) с нагрузкой.

Предложённьй пьезоэлектрический двигатель обладает повышенным КПД, что позвол ет снизить температурный режим работы пьезоэлемента, что, в свою очередь позвол ет перейти на широко распространенный дешевый пьезоматериал ТБК-3.

Наличие двух роторов, вращающихс  с различными скорост ми, расшир ет функциональные возможности устройства , позвол ет исключить редукторы, привод |ще к снижению КПД и увеличению уровн  шумов.

Claims (2)

1. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий корпус, цилиндрический ротор и охватывающий его пьезбэлемент, выполненный в виде кольца, на внутренней цилиндрической по верхности которого закреплены пластины, выполненные t упором в цилиндрическую поверхности ротора, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости вращения и КПД,он снабжен кольцом, закрепленным на корпусе и охватывающим пьеёоэлемент, на внешней цилиндрической поверхности пьезоэлемента закреплены пластины, выполненные с упором во внутреннюю цилиндрическую поверхность кольца.

2. Пьезоэлектрический двигатель поп.1, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, на пьезоэлементе закреплен второй вал, расположенный соосно пьезоэлементу.

<1 □о ьэ Од СП СП

1 782655