Вибродвигатель Советский патент 1978 года по МПК H02N2/12 H01L41/09 

(.54) ВИБРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть применено для привода к вращению малогабаритных устройств. Из1 Сстны вибродвигатели 1, содержанше 13 качестве электромеханинеско1о преобразователя пьезоэлектрический элемент. Наиболее близким по технической сущнос ти к изобретению является вибродвигатель, содержащий ротор, статор и электром.е.ханический преобразователь в виде биморфного пьезоэлемента, жестко соединенного с основанием, установленным на статоре с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси ротора 2. Недостатками известного вибродвигателя являются малые скорость вращения и крутящий момент из-за несоверщенности конструкции преобразователя, то есть слип1ком длинная и маложесткая конструкпия значительно снижает передачу имп льса. Кроме того, недостатками являются ненадежность и недолговечность фрикционного контакта, так как под воздействием истирания и температуры он настолько изменяется, что приходится постоянно его регулировать, например, изменением в креплении основания. Целью изобретения является увеличение скорости вращения и крутящего момента. Это достигается те.м, что предлагаемое устройство дополнительно снабжено идентичным электромеханически.м преобразователем, при этом оба преобразователя выполнены в форме кольцевых сегментов, размещенных с диаметрально противоположных сторон ротора и снабженных металлическими пластинами на участках контакта ротор - преобразователи, а основания преобразователей соединены регулируемы.м упругим, элементом. На фиг. 1 и 2 показан описываемый вибродвигатель в -двух проекциях с раскрыты.м кожухом; на фиг. 3 (а,б) - профиль деформации пьезоэле.мента при колебаниях. Преобразователь вибродвигателя выполнен в виде двух одинаковых пьезоэлементов сегментов 1 биморфного пьезоэлектрического, например пьезокерамического кольца, склееного по бокам, закрепленных на основаниях 2, поворачивающихся вокруг осей 3. Концы осей 3, оснований 2 вставлены в соответствующие отверстия стоек 4. Оба основания 2 преобразователя соединены при по.мощи пластинчатой пружины 5, посредине соединенной винтом 6 со статором 7. Места для фрикционного контакта на пьезоэлементах 1 выполнены в виде подклееных металлических пластинок 8. Концы оси 9 ротора 10 вставлены в соответствующие отверстия на стойках 4. Стойки 4 закреплены на статоре 7. Вибродвигатель накрыт кожухом 11Работает вибродвигатель следующим образом. При подаче однофазного электрического напряжения на электроды пьезоэлементов пьезоэлементы совершают сложные колебания, изменяясь в размерах и изгибаясь по профилю, как показано на фиг. 3. Наряду с колебаниями по вертикали Xt точка А совершает также колебания Хг в перпендикулярном к плоскости направлении. По всей длине пьезоэлемента (см. развертку составной поверхности пьезоэлемента на фиг. 3,6) имеются 3-7 стояний полуволны изгиба Х-2В целом на биморфном кольце при резонансной частоте наилучшего вращения бывает восемь полуволн изгиба, так что диаметрально противоположные точки на таком кольце колеблются в одной фазе. Следовательно, чтобы получить макси.мальную амплитуду поперечных колебаний при рабочей частоте, достаточно взять меньщую часть кольца, т. е. 1/8, 3/8, 5/8 или 7/8. Но амплитуда вертикальных колебаний Х прямо пропорциональна длине сегмента. Поэтому, свободно колеблющаяся часть пьезоэлемента должна иметь 1/8 длины окружности кольца, тогда получатся наиболее интенсивные колебания. Вращение ротора 10 происходит частыми импульсами толкания, причем толкают ротор 10 колебания Х, происходящие по касательной к ротору 10. Колебания Х помогают преобразователю 1 прижаться к ротору 10 ил-и оторваться. На отрыв преобразователя 1 от ротора 10 влияет упругость пружины 5. Ее следует согласовать с массой преобразователя так, чтобы собственная частота колебания системы пружина - масса преобразователя была несколько ниже частоты возбуждения биморфного кольца. Пьезоэлементы 1 закрепляют и присоединяют к источнику питания так, чтобы получилось однонаправленное воздействие на ротор 10. Фрикционный контакт частей 1 преобразователя с ротором 10 обеспечивается натягом пружины 5, который регулируется винтом 6. Конструкция обеспечивает надежность фрикционного контакта. Долговечность фрикционного контакта обеспечивается металлической подкладкой 8. Следует подчеркнуть, что скорость вращения ротора косвенно стимулируется и колебаниями, Хз. Несколькие изгибы пьезоэлемента значительно изменяют его длину и увеличивают амплитуду колебаний Х, что, в свою очередь, увеличивает скорость вращения. Так как сегмент кольца при закрепленных концах колеблется, изворачиваясь, что, как было показано, увеличивает амплитуду колебаний по высоте сегмента, то из этого слеДует преимущество предлагаемой конструкции пьезоэлементов перед другими. Двусторонний привод позволяет увеличить крутящий .момент ротора. Формула изобретения Вибродвигатель, содержащий ротор, статор и электромеханический преобразователь в виде биморфного пьезоэлемента, жестко соединенного с основанием, установленным на статоре с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси ротора, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости вращения и крутящего момента, устройство дополнительно снабжено идент,ичным электромеханическим преобразователем, при этом оба преобразователя выполнены в форме кольцевых сег.ментов, размещенных с диаметрально противоположных сторон ротора и снабженных металлическими пластинами на участках контакта ротор-преобразователи, а основания преобразователей соединены регулируемым упругим элементом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Патент США № 3192416, кл. 310-8.6, 1963. 2.Патент США № 3192417, кл. 310-8.6, 1965.

Фиг. 2

Фиг.}