Пьезоэлектрический двигатель

 

Использование: в качестве микродвигателей в системах автоматики, следящих системах, для автомобильных стеклоочистителей и в других силовых приводах, где требуется значительный пусковой момент. Двигатель содержит коаксиально расположенные ротор и статор, по меньшей мере один осциллятор в виде кольцевого пьезоэлемента с электродами и поляризацией, обеспечивающей возбуждение радиальных колебаний, а также упругие пластины-толкатели, прижатые одним концом к боковой поверхности ротора. Цель изобретения - увеличение предельно допустимой мощности двигателя и обеспечение ремонтоспособности его при износе толкателей. Для этого осциллятор содержит металлическую шайбу, которая через пленку звукоизолирующего материала прижата к торцевой поверхности по меньшей мере одного пьезоэлемента с помощью резьбового соединения, акустически изолированного от пьезоэлемента и шайбы. Толкатели закреплены на цилиндрической поверхности шайбы. 5 ил.

Изобретение относится к пьезотехнике, а именно к пеьзоэлектрическим двигателям, и может быть использовано, например, для стеклоочистителей автомобилей и в других силовых приводах, требующих значительного пускового момента. Цель изобретения - увеличение предельно допустимой мощности двигателя и обеспечение ремонтоспособности двигателя при износе толкателей. На фиг. 1 показан пьезоэлектрический двигатель, вертикальный разрез; на фиг. 2 и 3 - варианты выполнения статора пьезоэлектрического двигателя; на фиг. 4 и 5 - способы закрепления пластин-толкателей по шайбе из непьезоэлектрического материала. Пьезоэлектрический двигатель содержит ротор 10 и статор 12 (фиг. 1). Конструкции статора показаны на фиг. 1, 2 и 3. Для удобства описания позиции всех деталей на указанных фигурах совпадают. Статор 12 состоит из корпуса 1, в котором монтируются подшипники 11. На цилиндрической части статора смонтированы шайба 2 из непьезоэлектрического звукопроводящего материала, например из стали, и пьезоэлемент 4, между которыми расположена пленка 8 из звукоизолирующего материала, например фторопласта. Указанные выше детали через стакан 7, выполненный, например, из фторопласта, и прокладки 9, выполненные, например, из резины, акустически изолированы от корпуса 1 и с помощью гайки 5 плотно прижаты друг к другу. На шайбе 2 закреплены упругие пластины-толкатели 3, прижатые одним концом к боковой поверхности ротора 10 (фиг. 1) и выполненные, например, из стали 65Г2ПС. Пластины-толкатели 3 закреплены на шайбе с помощью пайки (фиг. 4) или обжимом (фиг. 5). Пьезоэлемент выполнен в виде пьезоэлектрического диска с отверстием и с электродами на боковых или цилиндрических поверхностях, которые подключены к источнику переменного напряжения (на фиг. 1-5 не показаны). Направление поляризации (на чертеже не показано) перпендикулярно поверхности электродов. Двигатель работает следующим образом. При подаче на электроды пьезоэлемента 4 переменного электрического напряжения с частотой, равной частоте резонанса радиальных колебаний осциллятора, в пьезоэлементе возбуждаются радиальные колебания. Так как пьезоэлемент 4 через пленку 8 прижат к шайбе 2, то между ними существует акустическая связь (так как толщина пленки значительно меньше длины волны), благодаря которой ультразвуковые колебания пьезоэлемента возбуждают радиальные колебания шайбы. Эти колебания максимальны тогда, когда собственные резонансные частоты радиальных колебаний пьезоэлемента и шайбы совпадают. (Для этого отношение диаметров шайбы и пьезоэлемента выбирают равным отношению скорости звука в материалах, из которых они сделаны). Под действием указанных колебаний периодически измеряется диаметр шайбы 2. При этом пластины-толкатели 3, прижатые к цилиндрической поверхности ротора 10, несколько изгибаются и за счет сил трения сообщают ротору 10 вращающий момент. При этом в пластинах-толкателях 3 генерируется волна изгибных колебаний, которая распространяется вдоль толкателей до места их закрепления на шайбе 2. За цикл, когда диаметр шайбы 2 уменьшается, волна изгиба отводит конец толкателя от ротора 10, позволяя толкателю возвратиться в исходное состояние. Таким образом, на конце толкателя взаимодействуют два типа акустических колебаний - продольные и изгибные, и при работе двигателя с высоким КПД конец пластины-толкателя 3 движется по эллипсу. Рассматриваемая конструкция пьезоэлектрического двигателя позволяет значительно повысить прочность соединения толкателей до значений прочности на разрыв материала самого толкателя. За счет этого в несколько раз по сравнению с прототипом возрастает импульсная мощность пьезоэлектрического двигателя. При этом обеспечивается замена шайбы с толкателями или замена самих толкателей при их износе без разрушения пьезоэлемента, являющегося наиболее дорогой частью пьезоэлектрического двигателя.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический двигатель, содержащий коаксиально расположенные ротор и статор, по крайней мере один осциллятор радиальных колебаний в виде дискового пьезоэлемента с электродами и центральным отверстием, установленный на статоре, и упругие пластины-толкатели, прижатые одним концом к боковой поверхности ротора, отличающийся тем, что, с целью увеличения предельно допустимой мощности и обеспечения ремонтоспособности при износе толкателей, осциллятор снабжен по крайней мере одной металлической шайбой, прижатой по крайней мере через одну пленку звукоизолирующего материала к торцевой поверхности по крайней мере одного пьезоэлемента с помощью резьбового соединения, акустически изолированного от пьезоэлемента и шайбы, причем толкатели закреплены на цилиндрической поверхности шайбы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, автоматике и ультразвуковой технике, может быть использовано в силовых преобразователях микроперемещений, электроакустических преобразователях, шаговых устройствах

Изобретение относится к оптическим сканирующим устройствам и может быть использовано для точного наведения оптического луча на объект

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для прецизионного перемещения оптических компонентов в соответствии с заданными управляющими воздействиями

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к устройствам для прецизионного перемещения изделий, преимущественно в экологически чистых средах

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в качестве пьезоэлектрического привода в, делительных машинах для изготовления дифракционных решеток

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к устройствам для прецизионного перемещения изделий, преимущественно в экологически чистых средах

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в качестве пьезоэлектрического привода в, делительных машинах для изготовления дифракционных решеток

Изобретение относится к транспортному машиностроению

Изобретение относится к области электротехники , касается магнитострикционных устройств микроперемещений и может быть использовано в контрольно-измерительной, оптико-механической технике, лазерных системах , системах наведения и т.д

Изобретение относится к области автоматики и приборостроения

Изобретение относится к исследованию поверхности, в частности туннельными микроскопами и литографами

Изобретение относится к механизмам, предназначенным для преобразования радиального перемещения пьезокерамики в линейное перемещение подвижного элемента, и может использоваться в исполнительных органах автоматических устройств
Наверх