Пьезоэлектрический двигатель Советский патент 1978 года по МПК H01L41/09 H02N2/12 

(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к пьезоэлектрическим двигателям и может быть использовано, в качестве малогабаритного двигателя исполнительных механизмов, а также в бытовых приборгл широкого .назначения

Известен пьезоэлектрический двигатель, содержащий пьезоэлектрическую пластину, подключенную к источнику питания и фрикцноннр взаимодействующую с ротором Llj.

1 Недостаток известного устройства состоит в нестабильности скорости вращения о гора.

Известен пьезоэлектрический двигатель, содержащий установленный на опоре пьезопреобразователь в виде удлиненного тела, подключенный .к источнику питания и фрикционно взаимодействующий с внешней цилиндрическс поверхностью ротора Ji,

Недостатком этого двигателя являются нестабильность, мгновенной скорости вращения ротора,

Цель изобретенип-повышение стабильности мгновенной скорости вращения ротора.

Указанная цель достигается тем, что пьезопреобразователь выполнен в виде би морфного пъезоэлемента, толщина которого g составляет 0,7-1,4 его ширины, и расположен так, что его длинная сторона параллельна оси ротора.

На чертеже схематично показан предложенный двигатель.

10 1ьезо9лектрический %1вигатель содержит, ротор 1, закрепленный в подшипниках 2. К ротору пружиной 3 поджат пьезоэлемент,состоящий из двух пьезоэлектрических слоев 4,5. На грани, перпендикулярные

11направлению поляризации Р, нанесены внешние электроды 6 и внутренний (между слоями 4,5) электрод 7, к которым подключен источник переменного тока. Пьезозлемент закреплен при помощи опор 8 в узлах

20 стоячей волны его изгибных колебаний.

Работает двигатель следующим образом. Под действием переменного тока источника пьезоэлектрические слои 4,5,подключенные к источнику в противо4|азе (по отмо25 шению к знаку их остаточной полярнплини F получают механическую деформацию разного зпака, что приводит к изгибу пьезоэпемента в главней плоскости его изгибвых колебави и, как следствие,- к возбуждению колебапнй его рабочего конаа« прижатого пружиной 3 к цилиндрической поверхности ротора, кото рый врашается в подшипниках. Оптимальные условия работы двигателя достигаются при отношении толщины пьезовлемента к его ширине в пределах О,7-1,4 (см, таблицу). Пьеэоэлвмент известного двигателя (с электрическим возбуждением проаоль ных Колебаний) имел следующие размеры: длина 33 мм, ширина 7,5 мм, толщина Зм Размеры пьезоэлемента подобраны из условия с («падения первой моды продольных и третьей моды колебаний изгиба, что является условием оптямальнов устойчивой работы пьезодвигателя.

Примечание. Верхняя строчка характеризует двигательпрототип, все остальные - предложенный двигатель.

Формула изобретени я зователь в виде удлиненюго тела, подклюПьезоэлектрнческий двигатель, содержа- , взаимодействующий с внешней цилинлричес,„ИЙ vr-T- HOniTAIIUWft «я nnOrVl П ЯППП«06ПД- .«.ГЛ rtr onvnr r-rl-l, „гл ,4 , „ ,д .. ..ченный к источнику питания, фрикционно Пьезоэлеменг предложенного двигателя с электрическим возбуждением колебаний изгиба выполняется биморфным с толщиной двойного слоя 10 мм,длиной 48 мм и начальной шириной 16 мм. После каждого измерения пьезоэлемент с ошлифовывало я по ширине на 1 мм до конечного размера по ширине 5 мм. Оба пьезоэлеменга были выполнены из пьеаокерамики типа ПКД-124 и на рабоч1гх концах имели износостойкие прокладки из материала 22ХС (на основе окиси алюминия). Двигатель работает на предельно низких резонансных частотах пьезоэлемента, что исключает появление низкочастотных (по отношению к рабочей частоте) колебаний. Двигатель развивает мощность 1-2 Вт при КПД выше 40%. При этом он бесшумен и имеет стабильную скорость врашения ротора.

щ и и с я тем, что, с целью стабилизации мгновенной скорости вращения ротора, пьезопреобрааователь выполнен в виде биморфиного пьеаоэлемента, толщина которого составгяет 0,7-1,4 его ширины, и расположен так, что его длинная сторона параллельна оси ротора.

Источники информации, принятые во внимание при псспертиэе:

2.Заявка Франции N 2277458, м.кл. Н О2 N 11/00, Н 01 Ь 41/О4. 05.03.76.