Вибродвигатель

 

Союз Советсиик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИ

ИЗОБРЕТЕН И

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ .858153 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлен 04.12.79 (2l) 2847213/18 с присоеаинениеет заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 23.08.81. Бюллетень (sl)M. Кл.

Н 01L 41/08

Н 02И 11/00

3ЬсударстейнныИ комитет

СССР по делам изаоретений и открытий (53) УДК 527. .228.1 . (088.8) Дата опубликования описания 26.Q9 (72) Автор изобретения

А. В. А. Буда

l

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) ВИБРОЙВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в устройствах позиционирования и исполнительных механ измах.

Известен синхронный вибропривод, содержащий ротор, пьезокерамические преобразователи, закрепленные на роторе и подключенные к источнику переменного напряжения через фазосдвигающую схему и упругий элемент, охватывающий пьезопреобразователи, причем к упругому элементо ту прижат дополнительный пьезопреобразовагель, подключенный к дополнительному источнику переменного напряжения, соединенному с блоком управления (lg.

Недостатки известного вибропривода

15 состоят в том, что у него ограничена мощность, так как вращение ротора создаегся при взаимодействии бегущей волны деформации с наконечником дополнительного пьезопреобразовагеля.

Известен вибродвигагель, содержащий основание, подвижный узел, приводные пьезоэлементы, находящиеся в скользящем контакте с подвижным узлом, элементы прижима рабочих пьезоэлементов к подвижному узлу. генератор переменного напряжения, подключенный к рабочим пьезоэлементам. Прижим приводных элементов к подвижному узлу осуществляется с помощью магнита с управляемой величиной магнитного потока и магнитопроводящих накладок, установленных на рабочих пьезоэлементах и находящихся в магнитной связи с магнитом 52).

Недостатки ювестного устройства состоят в том, что у него отраничена мощность, так как пьезоэлементы (к подвижному узлу прижимаются за счет магнитного потока, юменение величвты которого в зоне взаимодействия пьезоэлемента и подвижного узла stansercs Ограниченной.

Из-за этого ограничен и динамический диапазон компенсации колебанкй угловой

CK OP OC1 Ê, Цель изобретения — повышение мощности и расширение динамическое о диапазона управления скоростью вращения при изменении момента внешней нагрузки подвижного узла.

Поставленная цель достигается тем, что в известный вибродвигатель, содержащий основание, подвижный узел, рабочие пьезоэлементы, находящиеся в скользящем контакте с подвижным узлом, элементы прижима приводных пьезоэлементов к подвижному узлу, генерагор переменного напряжения, подключенный к рабочим пьезоэлементам, в него введен амплитудный демодулятор, фильтр нижних частот, блок управления, элементы прижима выполнены в виде пакетов пьезокерамических шайб, установленных между основанием и приводными пьезоэлементами, причем пьезоэлементы подсоединены к выходу генератора переменного напряжения последовательно с резистором, который через последовательно соединенный

20 амплитудный демодулятор и фильтр нижних частот подключен ко входу блока ynpasneния, к выходу блока управления подключены пьезокерамические шайбы. Кроме того, пакеты пьезокерамических шайб состоят

25 из попарно соединенных шайб с противоположным вектором поляризации.

На фиг. 1 показана механическая схема вибродвигателя; на фиг. 2 — электрическая схема его питания.

На основании 1 прикреплены пакеты

ЗО

2-5 пьезокерамических шайб, которые установлены в держателях 6-8, выполненных в виде стаканов. К держателям прикреплены также приводные пьезоэлементы 1013, находящиеся в скользящем контакте

Ф с подвижным узлом 14. Обкладки пьезоэлементов 10-13 подключены к выходу генератора переменного напряжения 15 последовательно с резистором 16, который через амплитудный демодулятор 17, 4О фильтр 18 нижних частот и блок 19 управления подключен к обкладкам пьезокерамических шайб, соединенных попарно с противоположным вектором поляризации в пакетах 2-5. 45

Бибродвигатель работает следующим образом.

При включении питания переменное напряжение с генератора 15 подается параллельно к обкладкам пьезоэлементов 10- 50

13 одним концом прикрепленных к держателям 6-9, выполненным в виде стаканов, а другим концом с определенным натягом взаимодействующим с подвижным узлом (ротором) 14. Пьезоэлементы 10-13 совершают резонансные продольные колебания и при взаимодействии с ротором 14 сообщают ему момент вращения. Со сто53 4 роны ротора 14 пьезоэлементы 10-13 нагружены механическим сопротивлением

Rнs, равным М

"ч=, (1) где И вЂ” момент вращения; (v — угловая скорость; — радиус ротора, B реальных устройствах, использующих вибродвигатели, например в устройствах транспортирования магнитной или фото ленты, валы вибродвигателей нагружены изменяющимся во времени моментом из-за изменения диаметра рулона, эксцентриситета ведущего sana и других механических неточностей тракта. Увеличение, например, момента М нагрузки, вызывает уменьшение угловой скорости вращения ротора вибродвигателя, что„как видно из формулы (1), вызывает увеличение сопротивления нагрузки Кн пьезоэлементов 10-13. Зто вызывает уменьшение величины тока, про екающего через пьезоэлементы и резистор 16. Сигнал с резистора 16 детектируется в амплитудном демодуляторе 17 и через нижних частот фильтр 18 подается к блоку 19 у-п-равления, на выходе которого амплитуда сигнала увеличиваегся. Сигнал с блока управления 19 подается к обкладкам пьеэокерамических шайб, соединенных попарно с противоположным вектором поляризации, перпендикулярным к плоскости обкладок, и вызывает расширение шайб в направлении вектора поляризации. Увеличение сигнала на выходе блока 19 управления способствует увеличению силы F прижатия пьезоэлементов 10-13 к poropy

14. Сила трения Р тр., создающая момент вращения ротора 14, равна

ТР. >

Л) где 6 - коэффициент трения.

Из формулы (2) видно, что при увеличении силы F прижатия пьезоэлементов

10-13 к ротору 14 способствует повышению его момента вращения, компенсирующего увеличение момента внешней наг- рузки, а тем самым и уменьшение угловой скорости вращения ротора 14.

Так как при деформации пьеэокерамических шайб они развивают значительные усилия, динамнческий диапазон компенсации как постоянной, так и переменной составляющих момента внешней нагрузки является относительно большим, что также способсгвуег значительному повышению мощности вибродвигателя в целом.

Экспериментальные исследования макета вибродвигателя показали, что мощность вибродвигателя по сравнению с из вестным повышается s2-2,,5 раза. Настолько же расширился и динамический диапазон компенсации колебаний угловой скорости вращения ротора при изменении внешней нагрузки в широких пределах.

Формула изобретения

1. Вибродвигатель, содержащий основание, подвижный узел, приводные ньезоэле,MeHlbl,находящиеся в скользящем контак те с подвижным узлом, элементы прижима приводных пьезоэлементов к подвижному узлу, генератор переменного напряжения, подключенный к приводным пьезоэлементам, огл ичающийсятем, что, с целью повышения мощности и расширения динамического диапазона управления скоростью вращения при изменении момента внешней нагрузки, в него введен амплитудный демодулятор, фильтр нижних частот, блок управления, элементы прижима выполнены в виде пакетов пьезокерамических шайб, установленных между ск . нованием, и приводными пьезоэлементами, причем пьезоэлементы подсоединены ., a выходу генератора переменного напряжения последовательно с резистором, который через последовательно соединенный амплитудный демодулятор и фильтр нижних час-!

О ror подключен ко входу блока yapasneass, к выходу блока управления подключены пьезокерамические шайбы.

2. Вибродвигагель по и. 1, о г л и— ч а ю m и и с я тем, что пакеты пьезо15 керамических шайб cocroar из попарно соединенных шайб с противоположным вектором поляризации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

l4 609559, кл. В 06 В 1/06, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР, 34 668033, кл. Н 0 1 „4 1/08, Н 02 11/00, 1978 (прототип).

858153

Составитель Т. Щукина

Рейакг К. Пушненкова Текред Л.Пекарь Корректс С. Шекмар

Закаэ 7260187 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государсгвеннаю о комитета СССР ио делам изобретений и открытий

ll3035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППЛ Пагенг, г. Ужгарод, ул. Проектная, 4