SU913483A1

SU913483A1 - Vibromotor

Info

Publication number: SU913483A1
Application number: SU802915597A
Authority: SU
Inventors: Richardas-Viktoras K Ulozas
Original assignee: Kaunassk Polt Inst Antanasa
Priority date: 1980-04-28
Filing date: 1980-04-28
Publication date: 1982-03-15

Description

Изобретение относится к приборо- строению и может быть использовано для создания прецизионного вращатель-*' ного движения.The invention relates to instrumentation and can be used to create precision rotational motion.

Известен вибродвигатель, соцерилщий пьезокерамический элемент в виде кольца с конусообразной внутренней поверхностью, сопряженный с ротором посредством упругих пластин, укрепленных на роторе под углом к его оси Ц].Known vibration motor, co-piezoelectric ceramic element in the form of a ring with a conical inner surface, coupled to the rotor by means of elastic plates mounted on the rotor at an angle to its axis C].

Однако данный вибродвигатель характеризуется сложностью и нетехиологичностью конструкции из-за наличия пластин ротора, а также низкой надежностью из-за непосредственного соударения пластин ротора с пьезокерамическим элементом и, кроме-того, сравнительно низким КПД и невозможностью реверсирования.However, this vibroengine is characterized by complexity and non-technological design due to the presence of rotor plates, as well as low reliability due to the direct impact of the rotor plates with a piezoceramic element and, in addition, a relatively low efficiency and the inability to reverse.

Известен также вибродвигатель, содержащий ротор и упруго сопряженный с ним вибратор, выполненный в виде не менее трех секторов пьезокерамического кольца, соединенных с волноводом-концентратором и подключенных к генератору высокочастотного напряжения через фазовращатель 12] .Also known is a vibration motor containing a rotor and a vibrator elastically conjugated to it, made in the form of at least three sectors of a piezoceramic ring connected to a waveguide hub and connected to a high-frequency voltage generator through a phase shifter 12].

Однако известный вибродвигательхарактеризуется низким вращательным моментом, так как из-за конструктивц ных особенностей - подвески вибра^э тора на пружинной пластинке, невозможно обеспечить достаточный прижим конца вибратора к ротору; ненадежность работы, так как при износе .θ механически контактирующих частей вибратора - конца вибратора и внутренней поверхности ротора в рабочем процессе между ними появляются люфты и уменьшается зона контакта и сила прижима конца вибратора к рото15 ру, вследствие чего меняется величина вращательного момента и скорость вращения, ротора, т,е_. реверсивный вибропривод в работе; высокой энергоемкостью, так как в данной конструкции реверсивного вибропривода невозможно полностью использовать энергию кольцевых секторов пьеэоэлементов, поскольку при работе вибропривода конец вибратора совер25 шает эллипсообразное движение, но контактирует с ротором на малом участке траектории движения и лишь незначительная часть энергии в зоне контакта конца вибратора с ротором превращается во вращательное движё3 ниё ротора. Остальная часть энергии практически утрачивается.However, the known vibratorcharacterized by low torque, since due to the design features - vibration suspension^uh torus on a spring plate, it is impossible to provide sufficient pressure of the end of the vibrator to the rotor; unreliability of operation, since during wear .θ of the mechanically contacting parts of the vibrator - the end of the vibrator and the inner surface of the rotor in the working process, backlash appears between them and the contact zone and the pressing force of the end of the vibrator to the rotor 15 decrease, as a result of which the magnitude of the rotational moment and the rotation speed change, rotor, t, e_. Reversible vibration drive in operation; high energy intensity, since in this design of a reversible vibratory drive it is impossible to fully use the energy of the annular sectors of the piezoelectric elements, since during operation of the vibrator the end of the vibrator performs an elliptical motion, but contacts the rotor in a small part of the motion path and only a small part of the energy in the contact zone of the end of the vibrator with the rotor turns into rotational motion3 of the rotor. The rest of the energy is almost lost.

Целью изобретения является повышение мощности и надежности вибродвигателя.The aim of the invention is to increase the power and reliability of the vibrator.

Поставленная цель достигается тем, что в вибродвигателе, содержащем ротор и упруго сог(ряженный с ним вибратор, выполненный в виде не менее трех секторов пьезокерамического кольца, соединенных с волноводомконцентратором и подключенных к генератору высокочастотного напряжения через фазовращатель, ротор выполнен с конической рабочей поверхностью, а волновод-концентратор - в виде отдельных секторов полого цилиндра с экспоненциальной образующей и конусной фаской по внутренней поверхности, посредством которой волноводконцентратор сопряжен с конической поверхностью ротора.This goal is achieved by the fact that in a vibroengine containing a rotor and elastically coiled (a vibrator mated with it, made in the form of at least three sectors of a piezoceramic ring connected to a waveguide hub and connected to a high-frequency voltage generator through a phase shifter, the rotor is made with a conical working surface, and waveguide-concentrator - in the form of separate sectors of a hollow cylinder with an exponential generatrix and a conical chamfer on the inner surface, by means of which the waveguide hub concentrates wives with a conical rotor surface.

На фиг. 1 показана схема вибродвигателя; на фиг. 2 - вид сверху.In FIG. 1 shows a diagram of a vibroengine; in FIG. 2 is a plan view.

Вибродвигатель содержит основание 1, на которое установлено пьезокерамическое кольцо 2, состоящее из отдельных секторов, полученных путем деления электродов. На секторах пьезокерамического кольца установлены отдельные сектора 3 полого цилиндрического волновода-концентратора с экспоненциальной образующей и с конусной фаской по внутренней поверхности, с сектором 3 волноводаконцентратора при помощи механических соединений (неподвижная ось, пружина и пр) упруго сопряжен конической рабочей поверхностью ротор 4. Электроды пьезокерамического кольца 2 через фазосдвигающую схему 5 подключены к генератору высокочас- 4 тотного напряжения 6 (фиг. 2). Электроды пьезокерамического кольца 2 разделены минимум на три сегмента, большее число сегментов способствует более равномерному вращению ро- ι тора 4. Число отдельных секторов 3 цилиндрического экспоненциального волновода-концентратора должно соответствовать числу секторов пьезокерамического кольца 2, . ,The vibroengine contains a base 1, on which a piezoceramic ring 2 is mounted, consisting of individual sectors obtained by dividing the electrodes. Separate sectors 3 of a hollow cylindrical waveguide-concentrator with an exponential generatrix and a tapered chamfer along the inner surface, with sector 3 of a waveguide concentrator by means of mechanical connections (fixed axis, spring, etc.) are rotor 4. rings 2 are connected through a phase-shifting circuit 5 to a high-frequency voltage generator 6 (Fig. 2). The electrodes of the piezoceramic ring 2 are divided into at least three segments, a larger number of segments contributes to a more uniform rotation of the rotor 4. The number of individual sectors 3 of the cylindrical exponential waveguide-concentrator should correspond to the number of sectors of the piezoceramic ring 2,. ,

Вибродвигатель работает следующим образом.The vibration motor operates as follows.

При подаче высокочастотного электрического сигнала на электроды пьезокерамического кольца 2 от генератора ! высокочастотного напряжения 6 со сдвигом фаз оно начинает вибрировать, образуя волновой деформационный процесс, который усиливается отдельными секторами 3 цилиндрического ι экспоненциального волновода. Так как ротор 4 гладкой конической рабочей поверхностью упруго сопряжен с ко• нусными фасками упомянутых секторов 3 волновода, то ротор 4 начинает вращаться. Перед включением фаэосдвигающей схемы 5 меняется направление вращения ротора 4.When applying a high-frequency electrical signal to the electrodes of the piezoceramic ring 2 from the generator! of high-frequency voltage 6 with a phase shift, it begins to vibrate, forming a wave deformation process, which is amplified by individual sectors 3 of a cylindrical ι exponential waveguide. Since the rotor 4 with a smooth conical working surface is elastically mated with the conical chamfers of the mentioned sectors 3 of the waveguide, the rotor 4 begins to rotate. Before turning on the phaeo-shifting circuit 5, the direction of rotation of the rotor 4 changes.

Применение отдельных секторов цилиндрического экспоненциального вол.5 новода, прикрепленных к секторам пьезокерамического кольца способствует увеличению амплитуды бегущей волны деформации, фрикционно взаимодействующей с гладкой конической 10 рабочей поверхностью ротора. Ротор в предложенном вибродвигателе сопряжен с вибратором всей рабочей поверхностью, тем самым полностью используется энергия всего пьезокера15 мического кольца, а не ее часть, как в известном устройстве, где ротор сопрягается с вибратором малой площадью - точкой или линией. За счет использования сопряжения всей 2β рабочей поверхности ротора и вибратора увеличивается мощность и скорость вращения ротора, а сама конструкция вибродвигателя повышает на дежность его работы, так как обеспе 25 чен более надежный прижим ротора к вибратору при износе их рабочих поверхностей по сравнению с известным устройством. Кроме того, предложенный вибродвигатель прост в конструкции, малогабаритен, отличается значительным вращательным моментом.The use of individual sectors of a cylindrical exponential waveguide 5 attached to sectors of a piezoceramic ring contributes to an increase in the amplitude of a traveling deformation wave that frictionally interacts with a smooth conical 10 working surface of the rotor. The rotor in the proposed vibration motor is coupled to the vibrator with the entire working surface, thereby fully using the energy of the entire piezoceramic ring, and not part of it, as in the known device, where the rotor is coupled to the vibrator with a small area - a point or line. By using the interface between the entire 2β working surface of the rotor and the vibrator, the power and speed of rotation of the rotor increases, and the design of the vibrator increases the reliability of its operation, as it provides 25 more reliable clamping of the rotor to the vibrator when their working surfaces are worn compared to the known device. In addition, the proposed vibration motor is simple in design, compact, has a significant torque.

Экспериментальные исследования показывают, что мощность двигателя увеличивается в 2,3-2,5 раза по 5 сравнению с известным вибродвигателем.Experimental studies show that the engine power is increased by 2.3-2.5 times by 5 compared with the known vibroengine.

Claims

Claim

A vibration motor containing a rotor θ and a vibrator elastically conjugated to it is made in the form of at least three sectors of a piezoceramic ring connected to a waveguide-hub and connected to a high-frequency voltage generator through a phase shifter, characterized in that, in order to increase power and reliability , the rotor is made with a conical working surface, and the waveguide-concentrator in the form of separate sectors of a hollow cylinder with an exponential generatrix and a cone bevel on the inner surface, through which the waves the concentrator gadfly is> 5 with a conical surface of the rotor.