Пьезоэлектрический линейный шаговый двигатель

Авторы патента:

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

ОПИЮ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (III 72() 576

К АВТОИ:КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 040377 (21) 2463665/18-23 (51)М. К„.2 с присоединением заявки М

H 01 L 41/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0503.80. Бюллетень N<2 9

Дата опубликования описания 080380 () УДК 621. 313,13:

:537,228.1 (088.8) (72) Автор изобретения

Г.A.Kaâàëåâ (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛИНЕЙНЫЙ ШАГОВЫЙ

ДВИГАТЕЛЬ ность его работы, а также низкая точностьь перемещения .

Целью изобретения является повышение точности перемещения и повышение надежности двигателя.

Наиболее близким к изобретению является пьезоэлектрический линейный шаговый двигатель, содержащий корпус с закрепленными в нем фиксирующими 25 узлами и подвижную часть с рабочим элементом (2). Недостатками этого двигателя являются возможность заклинивания подвижной части при перекосах, что значительно снижает надеж- 3р

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах для точного перемещения.

Известен линейный шаговый двига тель, предназначенный для реализации очень малых перемещений, состоящий из первого и второго удерживающих органов (1). Недостатками извест- 1О ного двигателя являются сложность конструкции, отсутствие конструктивных элементов, обеспечивающих плоскопараллельность движения и наличие электромагнитных устройств, создающих значительные электромагнитные поля, 15 имеющих значительные габариты и вес и потребляющих для своей работы значительные мощности. Вследствие этого указанный двигатель обладает невысокой надежностью в эксплуатации . 20

Укаэанная цель достигается тем, что фиксирующие узлы выполнены в виде монолитных пьезокерамических цивЂ” линдров с двумя параллельными кольцевыми проточками, размещенными на оди. иаковом расстоянии от продольной оси цилиндра, и с расположенным концентрично кольцевым проточкам сквозным отверстием, параллельным продольной оси цилиндра. Пьезокерамические цилиндры снабжены двумя парами противолежащих возбуждающих электродов, первая пара которых расположена в основании кольцевых проточек, а вторая вЂ” в сквозном отверстии и ближайшей к нему боково1 стороне кольцевых проточек. Каждый пьезовЂ” керамический цилиндр снабжен двумя расположенными концентрично кольцевым проточкам, кольцевыми мембранами, которые внешним ребром жестко прикреплены к его торцам, и двумя развЂ” резными цилиндрическими шайбами, соеди-. ненными с внутренним ребром мембраны п205 Ь г. езокера«лическим цилиндром со

; тараны е га скво з но rc от вер сти я, la ертеже изображен предложенный дви> атель в разрезе. Он содержит

: илиндри IecêHé корпус 1, в котором ра< положены фиксирующие узлы 2 и 3, выполненные в виде монолитных пье=. î::кная часть 4 с рабочим элементом (На чертеже не показан), кольцевые мембраны 5 (па две

«Ia К аг<ДЫй ф««КСИРУЮШ«ЛЙ УЗЕЛ ), жЕСтКО закрепленные к корпусу 1 и торцам г«ьс зокерами еских цилиндров фиксивЂ”

:зую««л«х узлов 2 и 3, H четьгре ра=-вЂ” рез вЂ;"ûå цилиндрические шайбы 6 (по

Дв :.. и а к 2 ж Дый H к с и р /10 шч Й у з Pл ) пала;..<ение которых фиксируется на .периф =;>ийных участках внутренних поверхностей пьезокерамических цилиндров „20

К2«ждый пьезокерамический цилиндр ф. --кси«рующих узлов 2 и 3 имеет две ксльцевых I:ротачки 7 и 8, выпал IeH-Hüe симметрично на противоположных ега =арцах на одинаковом расстопнии 2, .> оТ его оси вращения, и образую«гие два тонкостенных цилиндра 9, н2. вну= реннюю и верхнюю поверхности которь>< нанесены возбуждающие элект ..>ОД«1 1.0 д«п "I осуществления отработки перемеые- 1(1 ний подвижной части, и один To>»cтаcTOI«

Ц«Л.IIHHÄO 1 1 «»=-«тар«ЦО>Зь«Г IloeeP><

Hc= H кот отз гл I» B<»c ceны BD =3 6v
1р! че«. электроДы 10 и 12 изолиа званы а! Остальных астeй пьезакерам-,:, че.к";:. с::.> Илиндра и дру« от дру а, На :,; вЂ”,; ге>хе блок vllp2 B.IP. IHR и <=аединител-.-, н:=.е п« аводники не лак азань;.

Рабат ает дви гател ь "пeдующи м

Образам.

В исхОДнОм састОЯнии производит ся фГК аЦ«. Я «т - аж iHHЯ IP>PHж«»ай Ч < т л за =:чет Явления обратнога .:ьезозф;i:e«<тв путем подачи на металлизированные торцовые поверхности, T.å. элекгроды

1.. фиксирующсго узла 3, электрическога н а<«ряжени Я т акс>й полярности, чтобы прои за««ь-.о увеличение раз> еров талстаCTeННОга ципиндРа 11 в радиальном направлении, чта вызовет зажатHe ра=резной шайбы 6 и соответственна фиксацию положения. В первом рабочем такте осуществляется смещение фиксирующего узла 2 стносительно годвижнсй части 4 в осевом направлении путем подачи на мет алли зиро ванные вн v гренние и внешние поверхности танкастенвЂ” ных цилиндров 9 фиксирую«>«е га узла 2 электрическа го напряжения в такой полярности, чтобы один из тонкостенных;илиндрав 9 (например, верхний) увеличил свои размеры в осевом. направлении, а другой вЂ” уменьшил их,.

Так как кольцевые мембраны 5 жестко з акре плен-«на торцах п ье закерами ческого цилиндра узла фиксации 2, то цен =ральные части мембран с мест ятся в осевом направлении.

Ва втором рабочем такте произвовЂ” дит ся @HI< ca!„H я положени я фи ксирующевЂ” га уз вЂ” à 2 в деформированном состоянии путем подачи на металлизиpoванные

T-oðöoHíå поверхносп и толстостенного цилиндра 1.1 электрического напряженияя саатвет C T I>yzvlel полярности .

В третьем рабочем такте осушествЂ” вляется устранение фиксации г«ало>кения фиксирующего узла 3 путем подачи на мет алли зированные торцовые поверхносвЂ” тй T-oëc Toc T енно го цилиндр а 11 фи ксирующего узла 3 электрического напряжения такой полярноcòè, чтобы произошло уменьшение размеров толстостенного цилиндра н радиальном направлении. Одновременно с этим на металлизированные поверхности тонкостенвЂ” ных цилиндров 9 фиксирующего узла 3 подается напряжение в т акой полярности, чтобы верхний тонкостенньй цилиндр 9 увеличил свои размеры соевом направлении, а нижний умен ьшил их., Этим достигается подгатаька ф «квЂ” сирующего узла 3 к следую»«ему pa6oчему такту. В этом же такте после устранения фиксации положения фиксирующего узла 3 отнс>сительно подвижной части 4 осуществляется рабочее:««аговае перемещение подвижной части 4 за счет упругих деформаций мембран .

В четвертом рабочем такте асущес-вляется фик сация нового галожени г«одвижн ой части атно сит ел ьн о не подВижя а Й ВРИ ПОМОЩИ О)ИК CHP óÞb e ГО Узла

3 и с некоторой з адержкой времени устраняет СR фи «<с аци я подвижной

-«асти 4 относительна фиксирующего узла 2 и очередная деформа.вЂ” ция мембран 5 фиксирую««<ег< узла 2 подобно тому, как зта производилась

z первом рабочем такте.

Применение кольцевых мембран, работающих в области упругих деформаций пс зваляет увеличит= точность пласкопараллельног о перемешени я подвижной части, а н али чие г> азре зных цилиндричеcêèõ шайб и использс Lани я двукратно га измене ни я р аз мер ав толстостенных цили ндрОВ 1 1 в р адивЂ” альнОм н2правлении ОтнОсите.«ьна исвЂ” хОдно га сОсто яни я vcTp ан яют ВОз мОжнасть значительны . перекосов и закливЂ” нивания годвижной и негодвижнай частей,. что значительно повышает н адеж наст ь работы. Кроме тога, предлагаемая конструкция двигателя технологична в исполнении, так как !Ie требуется жетских допусков в отношении размеров узлов, входящих в дви гат ель.

Указанные преимуществ а особенно важны при испол ь зов анни дви гат е и я в качестве привода системы автоматическогоа сканирования фурье-спектровЂ” метров, а также в метро",огическай практике для осуществления:«ласковЂ”

720576

Формула изобретения

Составитель B. Банков

Техред Н.Бабурка Корректор В.Синицкая

Редактор Т. Гохфельд

Заказ 10234/42 Тираж 844

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул .Проектная, 4 параллельного перемещения в фотоэлектрических микроскопах и компараторах, лазерных интерферометрах и т, д. Предлагаемый двигатель может быть использован в системах автоматической юстировки активной оптики и при автоподстройке частоты газовых лазеров.

Пьезоэлектрический линейный шаговый двигатель, содержащий корпус с. закрепленными в нем фиксирующими узлами и подвижную часть с рабочим элементом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности перемещения и повышения надежности, фиксирующие узлы выполнены в виде монолитных пьезокерамических цилинвЂ” дров с двумя параллельными кольцевыми Ю проточками, размещенными на одинаковом расстоянии от продольной-оси цилиндра, и с расположенным концентрично кольцевым проточкам сквозным отверстием, параллельпродольной оси цилиндра, при этом пьезокерамические цилиндры снабжены двумя парами противолежащих возбуждающих электродов, первая пара которых расположена в основании кольцевых проточек, а вторая вЂ” в сквозном отверстии и ближайшей к нему боковой стороне кольцевых проточек, каждый пьезокерамический цилиндр снабжен двумя, расположенными концентрично кольцевым проточкам, кольцевыми мембранами, которые внешним ребром жестко прикреплены к его торцам, и двумя разрезными цилиндрическими шайбами, соединенными с внутренним ребром мембран и пьезокерамическим цилиндром со стороны его сквозного отверстия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Великобритании Р 1261523, кл.Н 2 А, опублик. 1969.

2. Bucking РК и др. Piezoelectr sqЪех 1юе.си ег 5еnr

Похожие патенты:

Преобразователь поверхностных акустических волн // 655067

Пьезоэлектрический резонатор с регулируемой частотой // 642848

Пьезоэлектрический преобразователь // 476713

Параметрический усилитель // 468351

Электроакустический сенсор для сред с высоким давлением // 2382441
Изобретение относится к электроакустическим сенсорам, способным работать в среде с высоким давлением

Кварцевый вибратор с колебаниями сдвига по контуру // 860280

Прибор с акустической поверхностной волной // 884592

Преобразователь, имеющий надежное электрическое соединение с пьезоэлектрическим кристаллом // 2496183
Изобретение относится к жидкостным и газовым ультрозвуковым расходомерам. Пьезоэлектрический узел для ультразвукового расходомера содержит пьезоэлектрический элемент, содержащий первую поверхность и вторую поверхность, пьезоэлектрический первый электрод, взаимодействующий с первой поверхностью, и второй электрод, взаимодействующий со второй поверхностью. Кроме того, пьезоэлектрический узел содержит проводимую соединительную прокладку, прикрепленную к первому электроду, при этом первый провод, электрически соединен с соединительной прокладкой. Технический результат - повышение надежности электрического соединения с электродами пьезоэлектрического элемента преобразователя с возможностью сопротивления температурным и механическим нагрузкам. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 11 ил.

Ультразвуковой hifu-преобразователь с немагнитными проводящими сквозными соединениями // 2544878
Изобретение относится к ультразвуковым преобразователям, используемым в медицинской технике. Сущность: преобразователь фокусированного ультразвука высокой интенсивности (HIFU) содержит пьезоэлектрическую решетку со слоем пьезоэлектрического материала, имеющий обращенную к пациенту переднюю поверхность и заднюю поверхность. Передняя поверхность содержит излучающую поверхность и множество электродов, расположенных на передней и задней поверхностях пьезоэлектрического материала для подачи электрических сигналов на пьезоэлектрическую решетку. Электрические соединения между электродом на задней поверхности с электродом на передней поверхности пьезоэлектрической решетки выполняется посредством немагнитных проводящих соединений, проходящих через слой пьезоэлектрического материала. 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

Криволинейный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука с деформируемыми электрическими соединениями // 2554892
Изобретение относится к ультразвуковым преобразователям Сущность: ультразвуковой HIFU-преобразователь содержит передний согласующий слой, выполненный в виде непрерывной сферической поверхности. Плитки из сферически криволинейного композиционного пьезоэлектрического материала, каждая содержащая множество акустических передающих областей, прикреплены к выпуклой поверхности согласующего слоя для обеспечения непрерывной сферической поверхности пьезоэлектрических передатчиков. Множество криволинейных печатных плат установлено за пьезоэлектрическим материалом и расположено на расстоянии от задней поверхности пьезоэлектрического материала для обеспечения воздушного охлаждающего канала для задней поверхности пьезоэлектрического материала. Множество деформируемых металлических контактов обеспечивает электрические соединения между печатными платами и пьезоэлектрическим материалом и перекрывает канал. Электрические соединения выполнены к электродам на передней поверхности пьезоэлектрического материала через немагнитные межсоединения, проходящие сквозь пьезоэлектрический материал. Технический результат: обеспечение устойчивости соединений, вызванных повторным нагреванием и охлаждением. 12 з.п. ф-лы, 13 ил.

Электроактивный полимерный исполнительный механизм // 2589245
Использование: для электроактивных полимерных исполнительных механизмов. Сущность изобретения заключается в том, что исполнительный механизм содержит слой электроактивного полимера, эластичную электродную структуру, размещенную на первой стороне слоя электроактивного полимера, слой противоэлектрода, размещенный на второй стороне слоя электроактивного полимера, и пассивный слой, который прикреплен к стороне эластичной электродной структуры, причем пассивный слой образует опорный слой для прикрепления исполнительного механизма к подложке, при этом эластичная электродная структура имеет касательный модуль упругости Yel, который меньше или практически равен модулю упругости YEAP слоя электроактивного полимера, и отношение Yc/YEAP касательного модуля упругости Yc слоя противоэлектрода и касательного модуля упругости YEAP слоя электроактивного полимера составляет, по меньшей мере, 10. Технический результат: обеспечение возможности создания механизма с режимом срабатывания для создания относительно острых кромок без добавления дополнительных слоев. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.