Пьезоэлектрический преобразователь микроперемещений Советский патент 1991 года по МПК G01B17/00 H02N11/00 

Изобретение относится к электромеханическим преобразователям электрического напряжения в линейное перемещение и может использоваться в качестве исполнительного механизма микроперемещений

Целью изобретения является расширение диапазона перемещений

На чертеже показана конструктивная схема пьезоэлектрического преобразователя микроперемещений

Пьезоэлектрически преобразователь микроперемещений содержит основание 1. являющееся базовой поверхностью преобразователя микроперемещений, набор из основного и промежуточных пьезоэлементов 2, выполненных в виде полых цилиндров разного диаметра с возможностью их соос- ного расположения с некоторым зазором внутри друг друга, пьезоэлемент, выполненный в виде стержня 3 с возможностью его соосного расположения с некоторым зазором внутри последнего промежуточного полого пьезоэлемента 2 наименьшего диаметра набор цилиндрических стаканов 4 с фланцами, выполненных с возможностью их установки в зазоре между пьезоэлемен- тами 2 и 3 Основной полый цилиндрический пьезоэлемент 2 установлен базовой поверхностью на основании 1 Первый стакан 4 с фланцем установлен соосно внутри основного полого пьезоэлемента 2 и закреплен фланцем на его отсчетной поверхности. Промежуточный полый пьезоэлемент 2 установлен соосно внутри первого стакана 4 и закреплен базовой поверхностью на основании стакана 4. Второй стакан 4 с фланцем установлен соосно внутри промежуточного полого пьезоэлемента 2 и закреплен фланцем на отсчетной поверхности этого пьезоэлемента. Внутри второго стакана может быть установлен и третий промежуточный полый пьезоэлемент 2, закрепленный базовой поверхностью на его основании. Пьезоэлемент, выполненный в виде стержня 3. установлен соосно внутри последнего ста(Л

С

о ел VJ

SQ

ел со

кана и закреплен базовой поверхностью на его основании. Отсчетная поверхность пье- зоэлемента, выполненного в виде стержня, одновременно является отсчетной поверхностью преобразователя микроперемеще- ний. Все пьезоэлементы электрически соединены параллельно и синфазно, поэтому без учета силовых деформаций поверхностей стёканов перемещение отсчетной поверхности преобразователя будет равно сумме перемещений отсчетных поверхностей всех пьезоэлементов.

Преобразователь работает следующим образом.

При подаче электрического управляю- щего напряжения к обкладкам соединенных параллельно и синфазно пьезоэлементов 2 и 3 происходит изменение длины каждого пьезоэлемента, например, в сторону увеличения. При этом основной полый цилиндри- ческий пьезоэлемент 2, установленный на основании 1, перемещает закрепленный на его отсчетной поверхности посредством фланца стакан 4. Перемещение стакана 4 вызывает перемещение закрепленного в стакане 4 промежуточного полого цилиндрического пьезоэлемента 2, который, в свою очередь, перемещает закрепленный на нем второй стакан 4. В результате работы всех пьезоэлементов 2 происходит перемещение отсчетной поверхности пьезоэлектрического преобразователя микроперемещений, в качестве которой применяется отсчетная поверхность пьезоэлемента в виде стержня 3. При этом перемещение преобразователя равно сумме перемещений отдельных пьезоэлементов. Так как стык между отсчетной поверхностью пьезоэлемента и фланцем стакана работает при силовом нагружении

преобразователя на сжатие, то обеспечивается достаточная жесткость конструкции. Количество промежуточных полых цилиндрических пьезоэлементов 2 и соответственно стаканов 4 с фланцами может быть больше,чем показано на чертеже, и зависит от величины микроперемещений, которые необходимо получить.

Формула изобретения Пьезоэлектрический преобразователь микроперемещений, содержащий основание, концентрично установленные полый цилиндрический и стержневой пьезоэлементы, жесткую перемычку, взаимодействующую с торцовыми поверхностями полого цилиндрического и стержневого пьезоэлементов, причем полый цилиндрический пьезоэлемент свободным торцом установлен на основании, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона перемещений, он снабжен по крайней мере еще одним промежуточным полым цилиндрическим пьезоэлементом, установленным в зазоре между стержневым и основным полым цилиндрическим пьезоэлементами концентрично последним, перемычка выполнена в виде по крайней мере двух стаканов различного диаметра с фланцами, установленных в зазорах между пьезоэлементами концентрично последним, причем фланцы стаканов оперты на торцовые поверхности полых цилиндрических элементов, стержневой и промежуточный полые пьезоэлементы свободными торцами установлены на дне стаканов, и все пьезоэлементы электрически соединены параллельно и синфазно.

/J «.«

Изобретение относится к средствам воспроизведения микроперемещений и может использоваться для управления положением рабочих органов приборных и технологических систем Цель изобретения расширение диапазона перемещений. Пьезоэлектрический преобразователь выполнен в виде набора кольцевых пьезоэлементов, соединенных между собой с помощью стаканов с фланцами При этом каждый последующий пьезоэлемент размещен внутри предыдущего пьезоэлемента соосно с ним Все пьезоэ- лементы электрически соединены параллельно исинфазно Преимуществом предлагаемого преобразователя является повышение диапазона перемещений, равного сумме перемещений всех пьезоэлементов при ограничении высотного габаритного размера преобразователя а также обеспечение высокой жесткости 1 ил