Вибродвигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

:К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (u)987716

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

1 (61)Дополнительное к авт. свид-ву (51)М Кл з (22) Заявлено 09 ° 07; 81 (2т) 331б 061/18-25

H L 41/08

* H 02 N 11/00 с присоединением заявки Мо

Государственный комитет

СССР по делам изобретениЯ н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 07.01.83. Бюллетень N9 1 (53) УДК 537.228.1 (088.8) Дата опубликования описания 070133

А.Л.Плештис, A, — Â.À,Âóäà, С.Ю.Гервицкас/

1 .Каунасский политехнический институт (72) Авторы изобретения (7f) Заявитель (54) ВИБРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в маломощных исполнительных механизмах и устройствах позиционирования.

Известен синхронный вибропривод, содержащий ротор, пьезокерамические преобразователи, закрепленные на роторе и подключенные к источнику переменного напряжения через фазосдвигаю.щую схему и упругий элемент, охватывающий пьезокерамические преобразователи, причем к упругому элементу прижат дополнительный пьезокерамический элемент, подключенный к дополнительному источнику переменного напряжения, соединенному с блоком управления (1).

Недостаток известного вибропривода состоит в том, что его мощность является ограниченной, так как пьезокерамический преобразователь охвачен .упругим элементом, демпфирующим его колебания, что также уменьшает КПД вибропривода.

Наиболее .близким к предлагаемому является волновой вибродвигатель, содержащий корпус, установленные в нем ротор и охватывающий era и сопряженный с ним кольцевой пьезокерамичес кий преобразователь с разделенными на сектора электродами, подключенными к источнику высокочастотного многофазного напряжения. Кольцевой пьезо.5 керамический преобразователь закреплен в корпусе по всей внешней поверхности и сопряжен с ротором посредством деформируемого элемента (2).

Такое закрепление преобразователя. ° и наличие деформируемого элемента снижает эффективность работы вибродвигателя.

Цель изобретения — повышение мощности, КПД вибродвигателя.

Поставленная цель .достигается тем, что в вибродвигателе, содержащем корпус, установленные в нем ротор и охватывакиций его и сопряженный с ним кольцевой ьезокерамический преобразователь с разделенными на сектора электродами, подключенными к источнику высокочастотного многофазного напряжения, пьезокерамический преоб- разователь закреплен в серединах по крайней мере трех плоских пружин, равномерно расположенных по окружности преобразователя в плоскостях, парал-: лельных касательным в точках крепле.ния преобразователя, и концами закрепленных в корпусе, и сопряжен с ротором посредством башмаков, установ»

987716 ленных посередине между точками крепления преобразователя к пружинам, причем количество. секторов, на которые разделены электроды преобразователя, по крайней мере в три раза больше количества фаз источника, формирующих одну волну деформации.

На фиг. 1 изображен вибродвигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Пьезокерамический преобразователь

1, выполненный в виде кольца, при помощи зажимов 2-4 закреплен по серединам плоских пружин 5-7, установленных на равноМ расстоянии по углу од" на от другой, параллельно касательным в точках крепления преобразователя. Внутренняяобразующая поверхность преобразователя 1 посредством башмаков 8-10, установленных по серединам между точками крепления с натягом, сопряжена с ротором 11, при помощи подшипников 12 установленным в корпусе 13, в котором также закреплены пружины 5-7. Один электрод преобразо" вателя 1 разделен на идентичные сектора 14-22. 25

Вибродвигатель работает следующим образом.

При включении питания сигналы с многофазного источника переменного высокочастотного напряжения поступа- 30 ют к секторам 14-22 пьезокерамического.преобразователя 1, выполненного в виде кольца. Количество секторов электрода, формирующих волну деформации, соответствует числу фаз источни-35 ка переменного напряжения.В представленном вибродвигателе число секторов, формирующих одну волну деформации, равно трем, причем по периметру кольцевого пьезокерамического преобраэî- 40 вателя 1 формируются три бегущие волны деформации, т.е. используется третья мода колебаний. Фазовое рассогласование между сигналами питания определяется по формуле 45 Зб(Р— =6Ф к

М, (1) где М вЂ” число секторов электрода, формирующего одну волну деформации. Число секторов электрода определяется 50 по формуле

Х = КИ, (2) где К вЂ” номер моды колебаний пьезокеРамического кольца.

Бегущие волны деформации пьезоке- 55 рамического кольца 1 посредством башмаков 8-10, установленных с натягом относительно ротора 11, сообщают ему, момент вращения. Мощность вибродвигателей обычно ограничивает допустимая @ мощность внутренних диэлектрических и механических потерь, рассеиваемая пьезокерамическим преобразователем в виде тепла. Диэлектрические потери определяются физическими параметрами пьезокерамики. Механические потери

Р определяются по формуле, Я Е

М ЗЗ

Рм- (3)

0(м

Е где и — угловая частота, S33- модуль

Юнге, T — механическая нагрузка пре образователя, Ящ- механическая добротность преобразователя.

Как видно из формулы (3), внутренние механические потери сильно возрастают при увеличении внешней механической нагрузки преобразователя, что снижает добротность, а тем самым и амплитуду колебаний. Закрепление преобразователя 1 при помощи зажимов

2-4 по серединам плоских пружин 5-7 способствует значительному уменьшению внешней нагрузки. Кроме этого, плоские пружины способствуют наименьшему,демпфированию амплитуды бегущей волны деформации, совершающей колебания в направлении радиуса пьезокерамического кольца и перпендикулярно плоскости пружины. Это способствует снижению внутренних механических потерь, а тем самым повышению мощности вибродвигателя в целом. Повышение добротности преобразователя позволяет уменьшить амплитуду сигналов питания и снизить энергопотребление, т.е, повысить КПД. Баимаки 8-10, взаимодействующие с ротором 11, прикрепляются по серединам между точками крепления преобразователя 1 в зажимах.

2-4, т,е. в точках наибольшей амплитуды бегущих волн деформации, способствующих созданию наибольшего момента вращения. Количество бегущих волн .деформации по периметру кольца пьезокерамического преобразователя соответствует числу башмаков или точек взаимодействия с ротором, что обеспечивает наибольший момент вращения ротора.

Экспериментальные исследования макета вибродвигателя показали, что по сравнению с прототипом мощность повышается в 1,4-1,5 раза, причем энергопотребление уменьшается на 30-40%.

Формула изобретения

Вибродвигатель, содержащий корпус, установленные в нем ротор и охватывающий его и сопряженный с ним кольцевой пьезокерамический преобразователь с Разделенными на сектора электродами, подключенными к источнику высокочастотного многофазного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения его мощности и КПД, пьезокерамический преобразователь закреплен в серединах по крайней мере трех плоских пружин, равно987716 ф

Щу . 2

ВНИИПИ Заказ 10317/42 Тираж 701 Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул. Проектная, 4 мерно расположенных по окружности преобразователя в плоскостях, параллельных касательным в точках крепления преобразователя,и концами закрепленных в корпусе, и сопряжен с ротором посредством башмаков, установлен- 5 ных посередине между точками крепле.ния преобразователя к пружинам., при чем количество секторов; на которые разделены электроды преобразователя, но крайней мере в три раза больше Количества. фаз источника, формирующих одну волну деформации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 609559, кл. Н 02 N 11/ОО, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

М 595813; кл. Н 04 Ь 41/08, Н 02 N 11/00, 1976 (прототип).