Вибродвигатель Советский патент 1984 года по МПК G11B15/40 

2. Внбродвигатель по п. 1, о т - более личающийся тем, что толщина наружного кольца из износостойкого материала

составляет

не

1089618

двадцати амплтитудньгх раэмахов виброперемещений наконечника пьезокерамического возбудителя .

1. ВИБРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий закрепленный на основании пье зокерамический возбудитель, сопряже ный наконечником с боковой цилиндрической поверхностью ротора,и исто ник высокочастотного напряжения, к первому входу которого подключен высокочастотньй выход блока разделе ния частот, низкочастотный выход которого через последовательно соединенные частотный детектор и источник постоянного напряжения подключен к второму входу источника высокочастотного напряжения, выход-которого соединен с пьезокерамическим возбудителем, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия вибродвигателя, последний снабжен двумя плоскими спиралями, ротор выполнен в виде пьезокерамического диска с наружным кольцом из износостойкого матеоиапа и электродами, покрывающими основания диска, при этом первая плоская спираль установлена через изоляцион-. ный слой на одном из оснований ротора, а вторая закреплена на основании вибродвигателя поверх первой на расстоянии, не превышающем толщины спирали, причем концы первой спирали соединены с различными электродами пъезокерамического диска,, а концы второй - с входом блока разделений частот.

Изобретение относится к технике магнитной записи, а именно к привод носителей информации с помощью пьез керамических двигателей. Известен вибродвигатель, содержащий ротор, подпружиненный пьезокерамический элемент сопряженный с боковой поверхностью ротора, исто ник высокочастотных колебаний и генератор импульсов регулируемой частоты и продолжительности, соединенные через электронный переключатель с пьезокерамическим элементом lj . Недостаток известного вибродвига теля - неравномерное вращение ротора из-за отсутствия замкнутого контура управления его вращением. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство, содержащее закрепленный на основани пьезокерамический возбудитель, сопр женный наконечником с боковой цилин рической поверхностью роторами исто ник высокочастотного напряжения, к первому входу которого подключен высокочастотный выход блока разделе ния частот, низкочастотный выход которого через последовательно соединенные частотный детектор и ник постоянного напряжения подключен к второму входу источника высокочастотного напряжения, выход кото рого соединен с пьезокерамическим возбудителем 2J . Недостаток указанного вибродвига теля - низкий коэффициент полезного действия, что обусловлено сравнительно малой величиной амплитуды, ви раций наконечника пьезокерамического возбудителя, вызванное разделе нием пьезокерамического элемента возбрудителя на три части, из которых только одна используется как основная, а две другие являются пассивными низколобротными элементами в теле вибратора. Кроме того, наличие отверстий в роторе уменьша ет поверхностную жесткость ротора и увеличивает активную составляющую сопротивления нагрузки. Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия вибродвигателя. Поставленная цель достигается тем, что вибродвигатель,содержащий закрепленный на основании пьезокерамический возбудитель,сопряженный наконечником с боковой цилиндрической поверхностью ротора и источник высокочастотного напряжения, к первому входу которого подключен высокочастотный выход блока разделения частот, низкочастотный выход которого через последовательно соединенные частотньй , детектор и источник постоянного напряжения подключен к второму входу источника высокочастотного напряжения; выход которого соединен с пьезокерамическим возбудителем, снабжен двумя плоскими спиралями, ротор вьтолнен в виде пьезокерамического диска с наружным кольцом из износостойкого материала и электродами покрывающими основания диска . при этом первая плоская спираль установлена через изоляционный слой на одном из оснований ротора, а вторая - закреплена на основании вибродвигателя поверх первой на расстоянии, не превьопающем толщины спирали, причем концы первой спирали соединены с разлиБ1ыми электродами пьезокерамического диска ротора, а концы второй - с входом блока разделения частот. Кроме того, наружное кольцо из износостойкого материала выполнено по толщине не более двадцати амплитудных размахов виброперемещений

наконечника пьезокерамического возбудителя .

На фиг. 1 изображена схема вибродвигателя, на фиг. 2 - плоская.спираль, сопряженная с ротором вибродвигателя.

Устройство содержит ротор 1, пьезокерамический элемент 2, сопряженный со ступенчатым наконечником 3, узкий конец 4 которого взаимодействует с боковой цилиндрической поверхностью ротора 1,а широкий подпружинен. Узкий конец 4 поджат к боковой поверхности ротора 1 под углом, близким к 45, к касательной цилиндрической поверхности ротора. Вибродвигатель содержит также источник 5 постоянного напряжения, источник 6 высокочастотного напряжения, блок 7 разделения частот и частотный детектор 8. Ротор 1 выполнен в виде пьезокерамического диска 9 с наружным кольцом 10 из износостойкого материала. Наружное кольцо 10 предназначено для защиты пьезокерамического материала диска 9 ротора 1 от разрушающего воздействия ультразвуковых колебаний наконечника 4. Вибродвигатель содержит также две плоские спирали 11 и 12. Первая спираль 11 установлена через изоляционный слой 13 на верхнем основании ротора 1 и вращается вместе с ним. Вторая спираль 12 закреплена на основании вибрдвигателя поверх первой на расстоянии, не превышающем толщины спирали, причем концы спирали 11 соединены с электродами 14 и 15 пьезокерамического диска 9 ротора 1, а концы спирали 12 - с входом блока 7 разделения частот. Плоские спирали 11 и 12 могут быть выполнены фотохимическим способом из фольгированного текс толита.

Толщина наружного кольца 10 из износостойкого материала не зависит от диаметра ротора и составляет не более двадцати амплитудных размахов виброперемещений наконечника 4 пьезокерамического возбудителя, т.е. равна 1-2 мм.

Вибродвигатель работает следующим образом.

При подаче на пьезокерамический элемент 2 электрических колебаний резонансной частоты в нем возникают ультразвуковые механические продольные колебания, которые, распространяясь по ступенчатому наконечнику 3, усиливаются в узком конце 4. Взаимодействие последнего с ротором 1 носит ударный характер, в результате чего ротор 1 приводится во вращательное движение. Ударные импульсы, распространяясь по ротору 1, проходят наружное кольцо 10 и деформируют диск 9. Вследствие этого на электродах 14 и 15 пьезокерамического диска 9 появляется периодически изменяющаяся разность потенциаловJ а по соединенной с ним плоской спирали 11 протекает переменный электрический ток, частота которого равна частоте вибраций узкого конца 4 наконечника 3. а амплитуда пропорциональна амплитуде вибраций последнего. В спирали 12 при этом индуцируется переменный ток аналогичных параметров. Поскольку спираль 11 вращается, то ток, протекающий по спирали 12, промодулирован по амплитуде, а частота модуляции пропорциональна скорости вращения ротора 1. Далее сигнал от спирали Т2 поступает в блок 7 разделения частот, откуда высокочастотная составляющая сигнала поступает на источник 6 высокочастотного напржения для осуществления автоматической попстройки частоты сигнала,питаюшего пьезокерамический элемент 2, по резонансного режима, а низкочастотная составляющая сигнала детектируется в частотном детекторе 8 и поступает на источник 5 постоянного напряжения для осуществления автоматического регулирования скорости вращения ротора 1. Таким образом, в вибродвигателе имеются два контура управления: цепь, состоящая из элементов 12; 7 6 и 2, предназначенная для обеспечения резонансного режима работы вибровозбудителя, образованного элементами 2, 3 и 4; цепь, состоящая из элементов 12; 7, 8, 5, 6 и 2, предназначенная для регулирования скорости вращения ротора 1. Оба указанных контура необходимы для повьш1ения коэффициента полезного действия вибродвигателя, так как первый исключает необходимость разделения пьезоэлемента 2 на несколько частей„и тем самым позволяет максимально использовать его, а второй - необходимость сверления отверстий в роторе 1, что исключает

возможность появления дополнительной нагрузки на вибродвигатель.

Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия на

UZ.l

15-20% и точность слежения за равномерностью вращения ротора вследствие независимости амплитуды низкочастотной составляющей управляющего сигнала от скорости вращения ротора.

11