Вибродвигатель Советский патент 1981 года по МПК H02N2/14 H01L41/09 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в маломощных приводах и системах автоматического регулирования.

Известен вибродвигатель, содержащий ротор и пьезоэлектрический преобразователь, который подключен к источнику переменного напряжения, причем пьезокерамический преобразователь выполнен в виде жестко закрепленного между двумя металлическими упругими пластинками биморфа 1.

Известный вибродБИгатель не обеспечивает стабильного вращения ротора н его реверсирования.

Известен также вибродвигатель, содержащий ротор, генератор переменного напряжения, датчик скорости, через усилитель и частотный дискриминатор подсоединенный к блоку управления, и пьезоэлемент, выполненный в виде двух жестко скрепленных между собой пьезоэлектрических пластин с совпадающими по направлению векторами поляризации 2. Причем, крайние электроды пьезоэлектрических пластин соединены между собой через дроссель и подключены к генератору переменного напряжения, а средний и крайиие электроды параллельно подключены к выходу блока управления.

ко входу которого подсоединен выход частотного дискриминатора.

Известный вибродвнгатель обладает повыщенной стабильностью вращения ротора, однако его угловая скорость вращения ограничена из-за силы торможения, создаваемой во время обратного хода пьезоэлемента. Этот двигатель не обеспечивает также реверсирования вращения ротора.

Целью изобретения является повыщение угловой скорости вращения и создания возможности реверсирования ротора.

Поставленная цель достигается тем, что в известный вибродвигатель, содержащий

ротор, генератор переменного напряжения, датчик скорости через усилитель и частотный дискриминатор подсоединенный к блоку управления и пьезоэлемент, выполненный в виде двух жестко скрепленных между собой пьезоэлектрических пластин, с совпадающими по направлению векторами поляризации, введены два сумматора, два вентиля, формирователь импульсов по пику входного сигнала, триггер и второй блок

управления, подключенный к управляющим входам вентилей, к двум другим входам которых подключены прямой и инверсный выходы счетного триггера, подключенного через формирователь импульсов по пику

входного сигнала к выходу генератора переменного напряжения, который также подсоединен к каладому из сумматоров и к средней обкладке пьезоэлемента, установленного пернендикулярно касательной к окружности ротора, нричем выходы вентилей подключены ко вторым входам сумматоров, выходы которых соединены с крайними обкладками пьезоэлемента, а выход первого блока унравлёния подсоединёнкуправляющему -входу генератора переменного напряження. .

На фиг. 1 дана структурная схема вибродвигателя; на фиг. 2 п 3 - временные диаграммы, ноясняющие работу вибродвигателя.

С ротором 1 вибродвигателя сопряжен датчнк 2 скорости, который через последовательно соединенные усилитель 3, частотный дискриминатор 4 и блок управления 5 подключен к генератору 6 переменного напряжения, выходы которого подключены к формирователю 7 имиульсов по пику входного сигнала, сумматорам 8, 9 и средней обкладке пьезозлемеита 10, выполненного в виде двух жестко скренленных между собой пьезоэлектрических иластинок, установленного перпенднкулярно к оси вращения ротора 1. Формнрователь 7 нодключен к счетному входу триггера 11, прямой и ннверсный выходы которого подключены к вентилям 12, 13, соединенным с .блоком управления 14 и сумматорами 8, 9. На пьезоэлементе 10 жестко установлен наконечник 15.

Внбродвигатель работает следующнм образом.

При подаче синфазиого снгнала питания с генератора 6 переменной частоты и сумматоров 8, 9 к обкладкам ньезоэлемента 10, последний совершает изгибные колебания. Наконечник 15 взаимодействует с ротором 1 и сообщает ему момент вращения, пропорциональный силе создаваемой пьезоэлементом.

Сигнал с генератора 6 (фиг. 2 а) подается на формирователь импульсов по пнку входного сигнала 7, сигнал которого (фиг. 26) подается к счетному входу триггера И. Сигналы с прямого и инверсного выхода триггеров (фиг. 2 е, d) через вентили 12, 13, управляемые блоком управления 14, поступают на сумматоры 8 и 9, где суммируются с сигналами генератора 6.

Таким образом к крайним обкладкам пьезоэлемента 10 поступают сигналы формы (фиг. 2е, f), обеспечивающие вращение ротора 1 вибродвигателя одну или другую сторону. Для вращения ротора, например, по часовой стрелке, во время первого (I) полупериода колебаний генератора 6 (фиг. 1 и фиг. 2) правая пьезоэлектрическая пластинка пьезоэлемента 10 растягивается, а левая нластинка - укорачивается, из-за чего пьезоэлемент изгибается налево /отрезок К (фиг. 3)/ нричем, наконечник 15, взаимодействуя с ротором 1, сообщает ему момент вращения. В момент 1, т. е. при максимальном изгибе пьезоэлемента 10 налево, формирователь 7 вырабатывает импульс, переключающий триггер И, с выхода которого через вентили 12, 13 к сумматорам 8, 9 поступают импульсы с противоположным знаком, которые суммируются с сигналами генератора

6 и вызывают сиихронное укорочение пластинок ньезоэлемента, т. к. сигнал, вызывавший укорочение левой пластинки пьезоэлемента 10 во время его изгиба налево во время первого нолупериода (I) сигнала

генератора 6, еще больше возрастает в момент времени ti (фиг. 2/), а сигнал, вызывавший удлинение правой пластинки пьезоэлемента 10 уменьшается в момент времени ti (фиг. 2е). В результате наконечник

15 отходит от ротора 1 (фиг. 3/).

Во время второго (II) полупериода сигнала генератора пьезоэлемент изгибается направо (отрезок с фиг. 3т). В момент tz триггер переключается и сигналы с сумматоров 8, 9 нрижимают наконечник 15 пьезоэлемента к ротору 1. Такой процесс повторяется каждый период.

Нри реверсировании вращения ротора 1, блок управления 14, вырабатывает сигналы

управления вентилями 12, 13, через которые с триггера 11 к сумматорам поступают инвертированные импульсы. Процесс вращения ротора 1 происходит аналогичным образом.

Сигнал, частота которого пропорциональна скорости вращения ротора 1 с датчика 2 через усилитель 3 поступает к частотному дискриминатору 4. С выхода дискриминатора 4 сигнал колебаний угловой скорости через блок управления 5 управляет амплитудой выходного сигнала генератора 6 и стабилизирует скорость вращения ротора 1. Таким образом данный вибродвигатель

обеспечивает реверсирование вращения ротора вибродвигателя и повышает его скорость вращения, т. к. наконечник, взаимодействующий с ротором не тормозит вращение ротора при обратном ходе пьезоэлемента.

Формула изобретения

Вибродвигатель, содержащий ротор, генератор переменного напряжения, датчик

скорости, через усилитель и частотный дискриминатор подсоединенный к блоку управления, и пьезоэлемент, выполненный в виде двух жестко скрепленных между собой пьезоэлектрических пластин с совпадающими по направлению векторами поляризации, отличающийся тем, что, с целью повышения угловой скорости вращения и создания возможности реверсирования ротора, в него введены два сумматора, два

вентиля, формирователь импульсов по пику

входного сигнала, триггер и второй блок управления, подключенный к управляющим входам вентилей, к двум другим входам которых подключены прямой и инверсный выходы счетного триггера подключенного через формирователь импульсов по пику входного сигнала к выходу генератора переменного напряжения, который также подсоединен к каждому из сумматоров и к средней обкладке пьезоэлемента, установленного перпендикулярно касательной к окружности ротора, причем выходы вентилей подключены ко вторым входам сумматоров, выходы которых соединены с крайними обкладками пьезоэлемента, а выход первого блока управления подсоединен к управляющему входу генератора переменного напряжения.

Источники информании, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2390768/18, кл. Н 01 L 41/10,

1977г.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2574734/18-25, кл. Н 01 L 41/10,

1978г. (прототип).

фиг 1

Фиг