SU995161A1 - Пьезоэлектрический вибродвигатель - Google Patents

Description

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВИБРОДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к электрическим двигател м, и может быть использовано при разработке приводов различного назначени .

Известен пьезоэлектрический вибродвигатель , содержащи й генератор электрических колебаний, выход которого соединен с электродами пьезоэлектрической пластины, прижатой к подвижному элементу . Один из электродов пьезоэлектрической пластины вибродвигател  разделен вдоль и поперек на четное число симметричных частей, которые попарно диагонально соединены между собой, что обеспечивает симметрию параметров движени  подвижного элемента при реверсировании 1.

Недостатком такого двигател   вл етс  относительно низкий КПД, так как указанна  форма разделени  электродов пьезоэлектрической пластины неизбежно приводит к неполному использованию пьезоактивного материала пластины, поскольку при этом активно может быть использована половина объема пьезопластины при

движении подвижного элемента в одном направлении. Кроме того, амплитуды продольных колебаний по длине пластины в зонах контакта с подвижным элементом сравнительно малы, следовательно, не

5 обеспечиваетс  высока , скорость перемещени  подвижного элемента.

Известен также пьезоэлектрический вибродвигатель, содержащий подвижный элемент и прижатый к подвижному элемен ,Q ту пьезоэлектрический преобразователь в виде пластины с электродами, один из которых выполнен из двух расположенных под углом полос, разделенных на три части: основную центральную часть и две дополнительные центрально-симметричные

15 причем основна  центральна  часть, выполненна  в виде ромба,  вл етс  общей дл  обеих полос и подключена к генератору электрических колебаний, а дополнительные центрально-симметричные части попарно диагонально соединены между собой и через переключатель с генератором электрических колебаний 2.

В известном двигателе дополнительные части Х-образного электрода выполнены в форме неправильных четырехугольников.

из-за чего центральна  ромбовидна  часть удалена на значительное рассто ние от краев пьезоэлектрического преобразовател . Така  форма электродов приводит не только к неполному использованию пьезоактивного материала преобразовател , но и к демпфированию колебаний неиспользуемым материалом, за счет чего КПД двигател  относительно невысок.

Кроме того, в известном двигателе дл  обеспечени  вращательного движени  пластина образует полый цилиндр, жесткость которого больше, чем плоской пластины . Это приводит к снижению скорости перемещени  подвижного элемента и КПД двигател .

Цель изобретени  - повышение КПД и скорости перемещени  подвижного элемента .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в пьезоэлектрическом вибродвигателе, содержащем подвижный элемент и прижатый к подвижному элементу пьезоэлектрический преобразователь в виде пластины с электродами, один из которых выполнен из двух расположенных под углом полос, разделенных на три части; основную центральную часть и две дополнительные центрально-симметричные , причем основна  центральна  часть, выполненна  в виде ромба,  вл етс  общей дл  обеих полос и подключена к генератору электрических колебаний, а дополнительные центральносимметричные части попарно диагонально соединены между собой и через переключатель с генератором электрических колебаний , основна  центральна  часть электрода расположена так, что вершины углов ромба по меньшей диагонали соприкасаютс  с продольными ребрами пластины, вершины углов ромба по большей диагонали соприкасаютс  с поперечными ребрами пластины , а дополнительные части выполнены в форме пр моугольных треугольников, одни катеты которых сопр жены с продольными ребрами пластины, а другие катеты - с поперечными ребрами пластины.

На фиг. 1 приведена конструктивна  схема линейного вибродвигател ; на фиг. 2 схема соединени  электродов пьезопреобразовател ; на фиг. За, диаграмма распределени  амплитуды А продольных колебаний вдоль диагонали пластины; на фиг. 36 - диаграмма распределени  амплитуды АП изгибных колебаний вдоль диагонали пластины; на фиг. Зв - диаграмма , распределени  амплитуды , АХ продольных колебаний по длине L пластины; на фиг. Зг диаграмма распределени  амплитуды Ау изгибных колебаний по длине L пластины; на фиг. 4 конструктивна  схема. вибродвигател  вращательного движени .

Пьезоэлектрическийвибродвигатель

содержит пьезоэлектрический преобразователь , выполненный в виде пластины 1, к которой жестко прикреплены два башмака 2 и 3, изготовленные из износостойкого материала. Через башмаки 2 и 3 пластина

1упругим элементом 4 прижата к подвижному элементу 5, установленному на направл ющих 6 в корпусе 7 (фиг. 1) Электрод 8 пьезоэлектрической пластины заземлен , а электрод 9 выполнен в виде двух одинаковых полос 10 и 11, расположенных вдоль диагоналей пластины 1. Полосы 10 и 11 состо т из основной центральной ромбовидной части 12, вершины углов которой по меньшей мере диагонали соприкасаютс  с продольными ребрами пластины 1, а вершины углов по большей диагонали - с поперечными ребрами пластины 1, и центрально-симметричных дополнительных частей 13-16, выполненных в виде пр моугольных треугольников, одни катеты которых сопр жены с продольными ребрами пластины 1, а другие - с поперечными ребрами пластины 1. Дополнительные части 13-16 попарно диагонально соединены между собой и через переключатель 17 подключены к основной центральной части 12. Электрод 8 и основна  центральна  часть 12 электрода 9 подключены к

5 выходу генератора 18 электрических колебаний (фиг. 2).

Вибродвигатель врашательного движени  (фиг. 4) отличаетс  от линейного те.м, что элемент выполнен в виде ротора 5, к которому упруго прижата пьезоэлектричес0 ка  пластина 1 с аналогичным расположением электродов.

Пьезоэлектрическийвибродвигатель

работает следующим образом.

При подаче электрических колебаний от генератора 18 на одну из полос, например полосу 10, и электрод 8 пьезоэлектрической пластины 1 в последней возбуждаютс  продольные с амплитудой А и изгибные с амплитудой А колебани  вдоль соответствующей диагонали.

д Размеры и параметры пьезоэлектрической пластины 1 подобраны так, что в ней вдоль диагонали устанавливаютс  продольные (фиг. За) колебани  с одним узлом колебаний и изгибные (фиг. 36) колебани  в виде сто чей волны с трем  узла5 ми колебаний. Резонансна  частота продольных колебаний близка к резонансной частоте изгибных колебаний. При этом создаетс  разность между этими резонансными частотами и относительный сдвиг фаз между продольными и изгибными колебани ми . Из-за этого закрепленные на пластине 1 бащмаки 2 и 3 совершают эллиптические движени . В пределах одного цикла эллипсообразного движени  башмаков

2и 3 последние проскальзывают относиJ тельно подвижного элемента 5 в течение

одной половины цикла и заклиниваютс  в другой половине цикла, за счет этого подвижный элемент 5 совершает направленное поступательное движение.

Реверсирование движени  производитс  при помощи переключател  17, который присоедин ют другою полосу 11 к генератору 18, вследствие чего фаза изгибных колебаний измен етс  относительно фазы продольных колебаний на 180°

Вибродвигатель вращательного движени  работает аналогичным образом.

Расчеты и экспериментальна  проверка макета предлагаемого двигател  и известного показали, что КПД увеличено на 2/о. При одинаковой мощности питани  скорость перемещени  подвижного элемента предлагаемого вибродвигател  увеличиваетс  на 35% по сравнению с известным.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 693493, кл. Н О L 41/00, 1977.

2.Авторское свидетельство СССР № 799055, кл. Н 01 L 41/08, 1978.

п

t

ШШрх

фуг. J

«4J-I I I I I I