Электростатический двигатель с возвратно-поступательным движением Советский патент 1980 года по МПК H02N1/08 

(54) ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ С ВОЗВРАТНОПОСТУПАТЕЛЬНЫМ ДВИЖЕНИЕМ Изобретение относится к области электромеханики и касается электростатических двигателей, в которых электрическая энергия преобразуется в механическое перемещение. Изобретение может быть использовано в реле, устройствах автоматики и вычислительной техники, в других областях, как привод механизмов с возвра но-поступательным движением, а также, как генератор эл ктрической энергии в обращенном варианте. Известны электростатические двигатели, содержащие две системы моно литных проводящих пластин, изолированных друг от друга и разделенных зазорами, в которых в результате электростатического взаимодействия пластины одной система вдвигаются в зазоры другой систекы 1, либо при питании переменным напряжением переходя из зазора в зазор, соверша ют вращательное движение 2. Максимальная величина изменяемэй емкости таких двигателей мала по от ношению к габаритам и весу, что определяет малые тяговые усилия и ограничивает область их применения. Известен электростатический двигатель с -возвратно-поступательным движением, содержащий изолированные близко расположенные друг над другом тонкие гибкие мембраны 3. Известный двигатель преимущественно используется для привода электростатических реле. Мембраны, электростатически. притяагиваясь друг к другу и изгибаясь, приводят в. движение контакты. Недостатком двигателя является малый ход приводимых в движение элементов, в данном случае контактов. Этим ограничивается область применения таких двигателей, как указывалось, в основном областью маломощных электростатических реле. Целью изобретения является расширение области применения электростатических двигателей с возвратнопоступательным движением путем увеличения хода, а также путем обеспечения разнообразия электромеханических характеристик. Цель достигается тем, что в электростатическом двигателе с возвратнопоступательным движением, содержащем изолированные близко расположенные

друг над другом тонкие гибкие мембраны, соседние мембраны многократно скреплены в пакет с помощью подвижных прослоек по части своей площади так, что места скреплений в последующем промежутке между мембранами не совпадают с местами скреплений в предыдущем промежутке, а крайние мембраны скреплены по внешним сторонам с монолитными пластинами-щэиводами; полости между мембранами н скрепляющими прослойкаг/да герметизированы и заполнены упругой средой,, нащзимер, газом или жидкостью.

На фиг. 1 показано поперечное сеЧение двигателя; на фиг. 2 разрез двигателя по А-А фиг. 1.

Двигатель содержит мембраны 1,выполненные, например, из металлизированных полимерных пленок, диэлектрические скрепляющие подвижные прослойки 2 и.пластины-приводы 3.

Двигатель работает следующим образом.

При подключении мембран 1 к источнику напряжения через одну (на чертеже источник не показан), мембраны под действием электростатических сил притягиваются друг к другу, изгибаясь в промежутках между скрепляющими прослойками 2 и перемещсиот пластины-приводы 3.

Область применения двигателя расширяется за счет увеличения хода приводимых в движение элементов при сохранении относительно больших тяговых усилий, характерных для двигателей электростатических реле, Увеличение хода обеспечивается тем, что мембраны скреплены друг с другом посредством большого числа поддижных тонких скрепляющих прослоек, без жесткого (неподвижного) укрепления концов мембраны на основании (подложке) . Расположение скрепляющие прослоек таким образом, что места скреплений в последующем промежутке между мембранами не- совпадают с местами скреплений в предыдущем промежутке, позволяет суммировать перемещения в промежутках между мембранами и скрепляющими прослойками в пакете, и суммарное перемещение (ход) тем больше, чем больше набрано мембран в пакете. Пластины-приводы в предлагаемом двигателе не выполняют роль основания (подложки), а служат для суммирования электростатических сил в пакете и передачи их на исполнительный механизм. Основание может быть создано при необходимости в исполнительном механизме. Исключение основания делает двигатель достаточно универсальным.

Электромеханические характеристики двигателя, в частности, динамические, зависят от свойств среды,заполняюш,ей полости между соседними мембранами и -скрепляющими прослойка ми, ее сжимаегйости и удельного веса. Наибольший ход может быть прлучен при заполнении полостей средой с большей сжимаемостью, например газом. Но при этом время сближения

Q пластин-приводов, определяемое скоростью распространения механического возбуждения в пакете, будет относительно большим. При заполнении полостей средой с ма.пой сжимаемостью, например, жидкостью, ход будет отно5 сительно малым, но время сближения легких пластин-приводов будет относительно малым. Такой двигатель может слу5кить в качестве достаточно хорошо согласованного генератора ульт0 развука для передачи механических возмущений в жидкую среду.

Таким образом, варьируя свойства среды, заполняющей полости между мембранами, можно менять в широких

5 пределах электромеханические характеристики двигателя, чем также расширяется область егчэ применения.

Формула изобретения

01, Электростатический двигатель

с возвратно-поступательным движением, содержащий изолированные расположенные друг над другом мембраны, отли чающий ся тем, что,

5 с целью расширения области примене ния двигателя путем увеличения хода, соседние мембргшы ivMoroKpaTHO скреплены в пакет с помощью подвижных прослоек по части своей площади так,.

Q что места скреплений в последующем промежутке между мембранами не совпадают с местами скреплений в предыдущем промежутке, а крайние мембраны скреплены по внешним сторонам с монолитными пластинами-приводами.

2. Двигатель по п, 1, отличающий ся тем, что полости между мембранами и скрепляющими прослойками герметизированы и заполнены упругой средой, например га0 зом или жидкостью.

Источники информации, принятые 30 внимание при экспертизе

1,Нетушил А.В,, Поливанов К.М, Основы электротехники, часть III ,

5 Госэнергоиздат, с„ 51, 1956.

2,Авторское свидетельство СССР № 250272, кл. Н 02 N 1/00, 1969.

3,Авторское свидетельство СССР № 327534, кл, Н 01 Н 59/00, 1972 (прототип),

A-A

(риг, 2