Вибродвигатель Советский патент 1979 года по МПК H02N2/12 H01L41/09 

Предлагаемое изобретение относится к электродвигателям, а именно к вибродвигателям. Известен вибродвигатель для элект ропроигрывателя, .содержащий сопряжен ный с пьезоэлементами ступенчатый преобразователь продольных колебаний контактирующая часть icoToporo выполнена в виде расположенных по окружности наклонных стержней, сопряженны своими торцами с тоцом ротора l. Для увеличения момента вращения ротора необходимо -увеличить зону кон тактирования преобразователя колебаний с ротором. Если с этой целью уве личить поперечные размеры преобразователя, то в значательной мере проявятся паразитные радиальные колебания,что приведет к дoпoлнитeльны s по Терям энергии. Известен также вибродвигатель, со держащий ступенчатый преобразователь продольных колебаний, выполненный в виде трубчатого пакетного преобразователя с двумя пьезоэлементами, узло вая зона продольных колебаний которо го продлена в виде резонансного диска, вдоль узловой зоны радиальных ко лебаний которого с одной стороны п окружности расположены наклонные стер.жнн, образующие одну из ступеней преобразователя, а с другой - кольцо, образую1цее вторую его ступень {2J . Такая конструкция вибродвигателя позволяет использовать возникающие радиальные колебания для вращения ротора . Недостатком иэнесткого вибродвигателя является то, что в резонансном диске происходит частичное рассеивание энергии колебаний на периферии диска. Целью изобретения является повышение КПД вибродвигателя путем уменьшения рассеивания энергии радиальных колебаний, возникающих в узловой зоне продольных колебаний. Для достижения этой цели в вибродвигателе, содержащем ротор и cTyneH- чатый трубчатый пакетный преобразователь продольных колебаний, продленная узловая зона которого выполнена в виде чаши, образующей вторую ступень преобразователя. На чертеже схематически изображен предлагаемый эибродвигатель. Предлагаег.1ый вибродвигатель содержит ротор 1 и контактирующий с ним ступенчатый преобразователь продольных колебаний, представляющий собой пакет Ланжевена 2 с двумя кольцевыми пьезоэлементами 3, 4, электроды которых соединены с генератором высокочастотных колебаний (на чертеже не показан). Узловая зона продольных колебаний пакета Ланжевена Ьродлена в виде чаши 5, которая образует широкую ступень преобразователя колебаний На торцовой поверхности чаши 5 по окружности расположены наклонные стержни 6, образующие узкую ступень преобразователя. Высота пакета Ланжевена выбирается равной ЛПР- длина волны продольных колебания в пакете Ланжевена. Размер чаши 5, обозначенный на чер выбирается равным

Лсф.

а

где сф - длина волны сферических колбаний, возникающих в чаше.

Длина . накл онных стержней выбирается равной

ъ-.где А„р - длина волны продольных колебаний в наклонных стержнях.

При возбуждении пакета Ланжевена от генератора высокочастотных электрических колебаний в нем возникают выс:окочастотные механические продольные колебания. В узловой зоне колебаний, продленной в виде чаши 5, продольные колебания преобразуются в сферические, а затем,, переходя в наклонные стержни, опять в продольные. Усиливаясь за счет разницы площадей широкой и узкой ступеней, продольные колебания приводят во вращение ротор.

Преимущество предлагаемого вибродвигателя в сравнении с прототипом заключается в том, что выполнение широкой ступени в форме чаши предотвращает рассеивание части энергии радиальных колебаний, что повышает КПД двигателя.

Проведены лабораторные испытания предлагаемого вибродвигателя,в сранении с прототипом.

Данные вибродвигателя, взятого за прототип.

Частота колебаний преобразователя 70 кГц Подаваем ая на электроды пьезоэлементов мощность5 Вт Площадь поперечного сечения первой ступени 30 мм Площадь поперечного сечения второй ступени 300 MI

Преобразователь изготовлен из стли марки Ст. 45

Преобразователь изготовлен из стали Ст. 45

Пьезокерамический преобразователь выполнен в виде двух поляризованных по толщине колец из ЦТС-19

Ротор изготовлен из преспорошка

Усилие прижима преобразователя к ротору Угол

Измеряли и сравнивали моменты трогания роторов вибродвигателей. Для этого на валах двигателей закрепляли шкивы диаметром 2 см, на которые наматывали нити. Один конец нитей закi репляли на шкивах, другой подсоединяли к динамометрам. По показаниям динамометров судили о моментах трогания вибродвигателей.

При этом получили следующие результаты испытаний.

Для вибродвигателя, взятого за прототип, момент трогания 150 Г/см, скорость в ненагруженном режиме 500 об/мин.

Для пре.ппагаемого вибродвигателя момент трогання 200 Г/см, скорость 5 в ненагруже-нном режиме 600 об/мин.

Таким образом, момент на валу предлагаемого вибродвигателя возрос в 1,33 раза, а скорость в 1,2 раза в сравнении с прототипом. Причем 0 подаваемая на электроды пьезоэлементов мощность в обоих случаях одинакова (5 Вт), а коэффициент усиления колебаний в предлагаемом вибродвигателе меньше.

5 Предлагается использование вибродвигателя в качестве привода диска 3лектропроигрывающего устройств а, серийный выпуск которого ориентировочно намечен на 1978 год. Работы gQ по доведению предлагаемого изобрете,ния до промышленного использования включены в план НИР и в производственный план объединения. Пьезоэлектрический преобразователь олнен в виде двух поляризованных толщине колец из ЦТС-19 Ротор изготовлен из преспорошка 8 Усилие прижима преобразователя к ротору 300 Г Угол атакиЗО Данные предлагаемого вибродвигатеЧастота колебаний преобразователя 7 кГц Подаваемая на электроды пьезопреобразователя мощность5 Вт Площадь поперечного сечения первой ступени 30 мм Площадь поперечного сечения второй ступени 200,мм

Формула изобретения

Вибродвигатель, содержащий ротор и ступенчатый трубчатый пакетный преобразователь продольньлх колебаний, имеющий продленную узловую зону, первая ступень которого, контактирующая с торцом ротора, выполнена в виде расположенных по окружности торцовой поверхности второй ступени преобразователя наклоненных стержней, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД вибродвигателя путем уменьшения рассеивания энергии радиальных колебаний, возникающих

в узловой зоне продольных колебаний, продленная узловая зона продольных колебаний пакетного преобразователя выполнена в виде чаши, образующей вторую ступень преобра:;ователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Бернд В. Электроакустическая и высокочастотная техника. Электротехника, т. В 20, 15, 1968, с. 429-431.

2.Заявка 2371418/25,

кл. Н 02 N 11/00, 1976, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

/