SU894823A1

SU894823A1 - Синхронный электрический привод

Info

Publication number: SU894823A1
Application number: SU802881304A
Authority: SU
Inventors: Владимир Сергеевич Вишневский; Вячеслав Васильевич Лавриненко
Priority date: 1980-02-12
Filing date: 1980-02-12
Publication date: 1981-12-30

Description

(54) СИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

1

Изобретение относитс к синхронным электрическим проводам на базе пьезоэлектрических микродвигателей и может быть использовано в часовых механизмах, системах автоматики и т.д.

известен электрический привод на базе пьезоэлектрического двигател , содержащего статор с пьезоэлектрическим осцилл тором, опирающимс на гладкую поверхность ротора, и источник возбуждени осцилл тора. С использованием системы авторегулировани может быть обеспечена стабильность скорости такого привода 0,01%

1. Однако данный привод не вл етс

синхронным, поэтому при использовании его в след щих системах неизбежно накопление ошибки.

Известен синхронный электрический привод, содержащий статор с пьезоэлектрическим осцилл тором, ротор, на цилиндрическую поверхность которого опираетс осцилл тор, и источник возбуждени осцилл тора,

В известном приводе осцилл тор выполнен из нескольких пьезоэлементов с отдельными дл каждого электродами , подключенными к многофазному

ИСТОЧНИКУ возбуждени . На конце-осцилл тора укреплен шток с ведущим копесом , которое сопр жено с поверхностью ротора, выполненного в виде стакана. При подключении многофазного источника возбуждени конец осцилл тора совершает движение по круговой траектории, а вместе с ним, не враща сь, так же движетс и ведуto щее колесо. В результате взаимодействи ведущего колеса и ротора.последний приводитс в синхронное вращение 2 .

Однако конструкци известного

15 двигател HR позвол ет получить достаточно больших мощностей на его валу . Известно, что максимальна мощность Р двигател пропорциональна прои 3 в.еде н и ю

20

,

где F - предельна сила, развиваема пьезоэлементом I - максимальное удлинение (или

изгиб) пьезоэлемента;

25 f - рабоча частота.

Предельна сила F и максимальное 1 длинение 1 определ ютс пределом прочности пьезоматериала. Следовательно , дл увеличени мощности на 30 валу необходимо увеличивать рабочую

частоту двигател . Предельна рабоча частота определ етс конструкцией двигател и лежит в диапазоне 500-1000 Гц. При этом мощность на валу двигател достигает 0,05 Вт. Дальнейшее увеличение рабочей частоты не дает увеличени мощности, так как значительно уменьшаютс габариты осцилл тора, а следовательно, и объем пьезокерамики, что в свою очередь приводит к уменьшению мощности двигател .

: Кроме.малой мощности известный двигатель обладает низким значением cos f , так как на частотах 60-1000 Гц практически невозможно компенсировать , емкостную составл ющую входного сопротивлени пьезоэлементов.Кроме того, он имеет большие габариты, сложную конструкцию, большие частоты вращени ротора (3000-60000 мин) что неудобно дл практических применений

Цель изобретени - увеличение мощности привода, а также увеличение cosf, уменьшение габаритов, упт рощение конструкции, уменьшение частоты вращени ротора.

Поставленна цель достигаетс тем, что синхронный электрический привод, содержащий статор с пьезоэлектрическим осцилл тором, ротор, на цилиндрическую поверхность которого опираетс осцилл тор, и источник возбуждени осцилл тора, дополнительно содержит датчик положени , установленный на валу ротора, электронный ключ, триггер и источник переменного синхронизирующего напр жени , при этом осцилл тор подключен к источнику возбуждени через электронный ключ, вход которого через триггер соединен с датчиком п.оложени , а второй вход триггера соединен с ИСТОЧНИКОМ синхронизирующего напр жени . . . На чертеже представлена блок-схема синхронного электрического привода .

Привод содеришт статор 1, в котором закреплен пье.зоэлектрический осцилл тор 2, выполненный, например в виде пьезоэлектрической пластины (диска или цилиндра) с нанесенными на ее сторонах электродами 3, пол ризованной по толщине (пол ризаци показана стрелкой). Осцилл тор опираетс на гладкую поверхность цилиндрического ротора 4, который закреплен йа в-алу 5. Последний-установлен в подшипниках (не показаны). На валу 5 установлен датчик 6 положени вала, конструкци которого может быть любой, например, электромагнитный датчик, растровый оптический датчик, пьезоэлектрический датчик или др.

Пьезоэлектрический осцилл тор 2 подключен через управл емый ключ 7

к источнику 8 возбуждени осцилл тора . Управл ющий вход электронного ключа 7 соединен с выходом триггера 9 , один вход которого соединен с выходом датчика 6 положени , а другой его вход подключен к источнику 10 переменного (синхронизирующего) напр жени .

Синхронный электрический привод работает следующим образом.

0 От источника 10 переменного напр жени на вход триггера 9 подаетс управл ющий импульс.. Триггер 9 опрокидываетс и открывает электронный ключ 7. При этом.от источника

5 8 возбуждени осцилл тора через электронный ключ 7 на электроды, 3 осцилл тора 2 подаетс электрическое напр жение. Осцилл тор 2 начинает вращать ротор 4 и вал 5. При по0 аороте вала 5 на определенный угол (заданный конструкцией датчика 6 положени ) датчик положени вырабатывает сигнал остановки двигател , который подаетс с выхода датчика 6

5 на второй вход триггера 9. Триггер 9 переключаетс в исходное состо ние и закрывает электронный ключ 7. С электродов 3 осцилл тора 2 снимаетс возбуждающее его напр жение и ротор 4 прекращает вращатьс . Через

некоторое врем источник 10 переменного напр жени вырабатывает следующий управл ющий импульс и процесс повтор етс в том же пор дке.

5 в конструкции синхронного электрического привода функции источника синхронизирующего переменного напр жени и источника возбуждени осцилл тора выполн ют два различных устройства. Источник возбуждени осцилл тора возбуждает осцилл тор на его рабочей частоте. Источник переменного синхронизирующего напр жени через триггер и управл емый электронный ключ подключает источник возбуждени осцилл тора к осцилл тору. Отключение осцилл тора происходит с помощью датчика положени ротора, который через триггер-и электронный ключ отключает осцилл тор. Рабоча частота осцилл тора выбираетс достаточно высокой (50-500 кГц). Это позвол ет максимально увеличить мощность двигател (до 50-100 Вт). Частота синхронизирующего напр жени может быть предельно низкой и не вли ет на максимальную мощность, развиваемую двигателем. Высока частота возбуждени осцилл тора позвол ет простым включением компенсирующей индуктивности компенсировать ёмкостную составл ющую входного сопротивлени двигател и таким образом получить . Кроме того, увеличение частоты возбуждени позвол ет

5 уменьшить габариты устройства.

формула изобретени Синхронный электрический привод, содержащий стат.ор с пьезоэлектрическим осцилл тором, ротор, на цилиндрическую поверхность которого опираетс осцилл тор, и источник возбуждени осцилл тора, о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью увеличени мощности, он содержит дополнительно датчик положени , установленный на валу ротора, электронный ключ, триггер и источник переменного синхронизирующего напр жени , при этом осцилл тор подключен к источнику возбуждени через электронный ключ, ВХОД которого через триггер соединен с датчиком положени , а второй вход триггера соединен с источником синхронизирующего напр жени . , .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 575686, кл. G 11 В 15/40, 1977.

2.Патент США О 2439499,

кл. 310-8.1, опублик. 1948 (прототип ).

5

Claims

Формула изобретения Синхронный электрический привод, содержащий статор с пьезоэлектрическим осциллятором, ротор, на цилиндрическую поверхность которого опирается осциллятор, и источник возбуждения осциллятора, о т л и ч a rain и й с я тем, что, с целью увеличения мощности, он содержит дополнительно датчик положения, установленный на валу ротора, электронный ключ, триггер и источник переменного синхронизирующего напряжения, при этом осциллятор подключен к источнику возбуждения через электронный ключ, 'вход которого через триггер соединен с датчиком положения, а второй вход триггера соединен с источником синхронизирующего напря5 женин.