Пьезоэлектрический реверсивный двигатель Советский патент 1979 года по МПК H02N2/12 H01L41/09 

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

Известен пьезоэлектрический двигатель, в пьезоэлементе статора которог создают два. типа колебаний, например сдвиговые и сжатия-растяжения l.

Выбирая определенным образом сдвиг фазмежду обоими типами колебаний, можно менять направление вращения. Однако при изменении нагрузки двигателя меняются его резонансные характеристики и нарушается условие настройки на резонанс обоих типов колебаний. Поэтому известные реверсивные пьезоэлектрические двигатели не поз.воляют получать значительную мощность на залу. Кроме того, они требуют питания от двух генераторов со взаимHtSM сдвигом фаз на ЭО по напряжению

Известен пьезоэлектрический реверсивный двигатель, содержащий статор, ротор и пьезоэлементы с электродами, подключенными к источнику питания 2|

Недостаток известного устройства состоит в невысокой удельной мот ности двигателя.

Цель изобретения - повышение удельной мощности двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что ротор предлагаемого устройства выполнен в виде двух центральных колес, закрепленных на валу с возможностью вращения и фракционно взаимодействующих с боковыми поверхностями указанных колес сателлитов, закрепленных посредством водила на валу, причем центральные колеса выполнены в виде цилиндрических радиальнополяризованных-пьезоэлементов, к цилиндрическим поверхностям которых прижаты пластины статора.

На чертеже схематически представле пьезоэлектрический реверсивный двигатель с частичным разрезом.

Пьезоэлектрический реверсивный двигатель состоит из статора 1, ротора с центральными колесами 2 и 3 дифференциального механизма и сателлитами 4, закрепленными посредством водила на валу 5. Центральные колеса выполнены пьезоэлектрическими с радиальной поляризацией (показанной на чертеже стрелками) и электродами б, изготовленными в виде подшипников скольжения, и электродами 7 на внешних цилиндрических поверхностях центральных колес 2 и 3, К электродам 7 прижаты металлические пластины 8 и 9, Изолированные от корпуса и подключенные; через переключатель реверса 10 к генератору II, Центральные колеса и сателлиты выполнены прижатыми друг k другу пружиной 12. Пьезоэлектрический реверсивный двигатель работает следующим образом От генератора 11 через переключатель 10, пластину 8 и вал 5, с которым электрически контактирует электрод б, подают напряжение на |пьезоэлемент 2. и пьезоэлектрически возбуждают в нем радиальные колебания. Радиальные колебания воздействуют на прижатый конец пластины 8 с переменной радиально направленной силой. Когда напряжение на выходе генератора равно нулю, переменные силы ;В зоне фрикционного контакта пластины 8 и пьезоэлемента 2 отсутствуют, и действует только сила статического поджатия пластины 8 за счет ее упругих свойств. Эта сила направлена нормально к цилиндрической поверхнос ти пьезоэлемента и обеспечивает надежный фрикционный контакт, не гэзволяющий приворачиваться колесам .2 и 3 в отсутствие переменной силы., генерируемой пьёзоэлементом. Когда генератор включен, возникает упомянутая переменная сила, одна составляющая кбторой, совпадающая с плоскостью пластины 8 и уравновеши ваемая реакцией статора, приводит к появлению тангенциальной силы, дей ртвующей на ротор со стороны статора При включении генератора эта тангенциальная сила реакции статора скл дывается с нормально направленной си лой, так что угол:, di результирующег вектора относительно .нормали к цийиндрической поверхности точки контакта оказывается отличной от нуля. ЕСЛИ радиальные колебания колеса 2 Яостаточно велики, а угол больше угла трения | р арс1д-Кт.р.(КТР-- коэффициент трения между пластиной 8 и поверхностью колеса 2), нарушаются ус довйя заклинивания, и под дей ствием момента вращения колесо 2 при ;водит в движение сателлиты относител ной неподвижного колеса 3, а значит приводит в движение и вал 5. К9гда переключатель 10 в верхнем положении, колесо 2 неподвижно,а колео 3 вргицается, Завлекая за собой сателлит 4 и вал 5 в обратном направении, т.е. осуществляется реверсивное вращение. Центральные колеса ротора изготовляют из пьезокерамики, например цирконат-титаната свинца ПКД-124, в виде цилиндрических полых элементов с электродами на внешней и :;внутренней поверхностях. Пьезокерамику поляризуют в поле 30 кВ/см при . Для повышения износостойкости внешнего электрода его, например, цианируют. Предлагаемый пьезоэлектрический реверсивный двигатель сохраняет свои технические характеристики при изменении нагрузки в произвольных пределах, т.е. от режима заторможенного ротора до режима холостого хода, обладает увеличенной удельной мощностью. Формула изобретения Пьезоэлектрический реверсивный двигатель, содержагдий статор, ротор и пьезоэлементы с электродами, подключенными к источнику питания, о тличающийся тем, что, с целью увеличения мощности двигателя, ротор выполнен в виде двух центральных колес, закрепленных на валу с ВОЗМОЖНОСТЬЮ ращения и фрикционно взаимодействующих с боковыми поверхностями указанных колес сателлитов, закреплённых посредством водила на валу, причем центральные колеса выполнены в виде цилиндрических радиально-поляризованных пьезоэлементов, к цилиндрическим поверхностям которых прижаты пластины статора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Заявка 2370123/25, кл. Н 01 L 41/00, Н 02 N ж1/00, 1976, по Которой принято решение о выдаче авторского свидетельства. 2.Заявка 2323709/25, кл. НО L 41/00, Н 02 N 11/00, 1976, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.