Вибродвигатель Советский патент 1981 года по МПК H02N2/12 H01L41/09 

1

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для привода различных прецизионных устройств.

Известно ультразвуковое устройс.т во для создания вращательного движения, ёключающее электрсллеханический преобразователь и примыкающую к нему цилиндрическую рабочую камеру, внутри которой расположена крылчатка,ось которой смещена относительно оси рабочего цилиндра в направлении излучающей поверхности преобразователяЩ.

Недостатки этого устройства состоят в том,что оно содержит болыяое количество деталей, что усложняет изготовление, а из-за сложности его наладки уменьшается КПД привода.

Наиболее близким к предлагаемому по своей сущности и достигаемому эффекту является пьезоэлектрический вибродвигатель,содержащий корпус, полый цилиндрический ротор в подшипниковых опорс1Х,пьез жерг «ческИЙ вибратор, цилиндрический ведущий элемент, прикрепленный к вибратору и блок питания. Вибратор известного двигателя выполнен в виде метгшлического стержня с пьезокерамиЧескими лбкладками (2).

Однако этот вибратор обладает повышенной жесткостью, что не дает возможности получить оптимошьные велнчины амплитуд для перемещения ведущего элемента и уменьшает КПД устройства.

Цель изобретения - увеличение КПД и стабильности вращения.

Указанная цель достигается тем,

10 что в вибродвигатель, содержащий корпус, полый цилиндрический ротор в подшипниковых опорах, пьезокерамический вибратор, цилиндрический ведущий элемент, прикрепленный к вибра15 Tcqpy и блок питания/ пьезокерамнческий вибратор вьЛолнен в виде кольца , с электродг т на .торцовых поверхностях, каждый электрод которого разделен на четыре сектора, противополож20ные сектора электрически соединены между собой и подключены к блоку питания, причем сектора одного электрода включены противофазно секторам другогчэ, а ведущий элемент торцом

25 прикреплен к однрму из секторов на расстоянии 1/4 fffiviwa сектора от оси симметрии сектора.

На фигЛ изображен разрез А-А на фиг.2; на фиг.2 - разрез Б-Б на 30 фиг.1 и показано электрическое соединение секторов электродов и блока питания; на фиг.З - пьезокерамический вибратор и траектории его колебаний. Вибродвигатель содержит корпус 1, с крьпцкой 2, полый цилиндрический 3 в подшипниковых опорах 4. К крышке 2 прикреплен упругий держател 5, на котором установлен пьезоэлектрический вибратор, выполненный в виде пьезокерамического кольца 6 с электродами на его торцовых поверхностях. Каждый электрод разделен на четыре сектора 7-10, сектора 7 и 9 и 8 и 10 электрически соединены между собой и подключены к блоку И высокочастотного напряжения. Сектора другого электрода соединены также как и первого, но к блоку 11 высокочастотного напряжения они подключены противофазно первому электроду. Цилиндрический ведущий элемент 12 торцом прикреплен к торцовой поверхности пьезокольца 6 к одному из его секторов (показано на секторе 7) в некотором расстоянии от электрической оси этого сектора 7, например, в 1/4 длины сектора. На фиг.З схематически показаны сдвиговые деформации кольца 6. Деформация 13 образуется симметрично оси секторов 7 и 9, а при перемене знака питающего напряжения образуется деформация 14 симметрично оси секторов 8 и 10.

Вибродвигатель работает следукйцим образом.

При подаче высокочастотного напряжения на сектора электродов пьезокерамического колЫда 6 - в нем возбуждаются высокочастотные колебания в двух перпендикулярных направлениях лежащих в плоскости, перпендикулярной оси ротора.

Точки, находящиеся на оси секторов 7 и 8 и 9 и 10, движутся возвратно-поступательно, а на некотором расстоянии от оси - по эллиптическим траекториям,причем точки, расположенные на расстоянии от оси сектора.

равном 1/4 длины сектора, движутся по круговым траекториям. При размещении ведущего элемента на расстоянии 1/4 длины сектора от оси сектора он приводится в круговые перемещения .

Цилиндрическая поверхность ведущего элемента 12, взаимодействуя с цилиндрической поверхностью полости ротора 3, приводит последний во вращение. Так как ведувроП элемент

движется по круговой траектории, то это увеличивает стабильность вращения ротора.

Экспериментальные исследования показывают, что КПД увеличивается на

25-30%, а стабильность вращения на 10%.

Фоджула изобретения

Вибродвигатель, содержащий корпус, полый цилиндрический ротор в подшипниковых опорах, пьезокерамический вибратор, цилиндрический ведущий элемент, прикрепленный к вибратору

и блок питания, отличающийс я тем, что, с целью увеличения КПД и стабильности вращения, пьезокерамический вибратор Шзтолнен в виде кольца с электродами на торцовых поверхнос тях, каждый электрод которого разделен на четыре сектора, противоположные сектора электрически соединены между собой и подключены к блоку питания, причем сектора одного электрода включены противофазно секторам другого, а ведущий элемент торце прикреплен к одному из секторов на расстоянии 1/4 длины сектора от оси симметрии сектора. Источники информации ,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 472694, КЯ. В Об В 1/00, 1973.

2.Патент ФРГ 1488698, кл. Н 02 К 33/00, опублик. 1973 (прототип).