Вибродвигатель Советский патент 1982 года по МПК H02N2/12 H01L41/09 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в маломощных исполнительных устройствах.

Известен вибродвигатель, содержащий ротор и пьезокерамический преобразователь, выполненный в виде жестко закрепленного между двумя металлическими упругими пластинками биморфа, подключенный к источнику переменного напряжения

Недостатки данного вибродвигателя состоят в том, что момент вращения ротора сравнительно небольшой, отсутствует возможность ре.версирова-. ния ротора.

Известен также вибродвигатель, содержащий ротор, консольно закрепленный пьезоэлемент, выполненный в виде двух жестко скрепленных между собой пьезокерамических пластин, генератор переменного напряжения и блок управления.

В известном двигателе крайние электроды пьезокерамических пластин пьезоэлемента соединены между собой через дроссель и подключены к генератору, а средний и крайние электроды параллельно подключены к выходу блока управл(гнля 2.

Недостатки данного вибродвигателя состоят в том, что мощность его ограничена, так как на пьезоэлемент одновременно подаются два сигнала, возбуждакяцие продольные колебания и поперечный изгиб. Из-за этого также снижается его надежность, так как при изгибе возможно разрушение пьезоэлемента.

10

Цель изобретения - повышение мощности, надежности и расширение функциональных возможностей работы вибродвигателя .

Поставленная цель достигается

15 тем, что в вибродвигателе, содержащем ротор, консольно закрепленный пьезоэлемент, выполненный в виде двух жестко скрепленных между собой пьезокерамических пластин, генератор пере20менного напряжения и блок управления, двигатель содержит дополнительный второй консольно закрепленный пьезо- . элемент, подключенный к указанному генератору, триггер и четыре вентиля,

25 причем второй пьезоэлемент соединены с первым пьезоэлементом прокладкой и прижат к ротору, а внаиние электроды его пластин подключены попарно к выходам вентилей, к входам вентилей

30 подключены соответственно прямой и инверсный выходы триггера и выход ге нератора, а вход установки нуля и единицы триггера подсоединен к блоку управления. На чертеже схематически изображен предлагаемый вибродвигатель. Пьёэоэлемент 1, подключенный к генератору 2 переменного напряжения, через прокладку 3 одним концом при жат к ротору 4 пьезоэлементом 5, выполненным в виде двух жестко скреп ленных между собой пьезокерамических пластин, внешние обкладки которых по парно подключены к выходам вентилей 6-9, -к входам которых подключены , соответственно прямой и инверсный вы ходы триггера 10 и .выход генератора переменного напряжения. К входам установки нуля и единицы триггера 10 подключены выходы блока 11 управлени Вибродвигатель работает следующим образом. При включении вибродвигателя сигнал с генератора 2 переменного напря жения одновременно подается на пьезо :элемент 1 и через открытые триггером 10 вентили 8 и 9 поступает в пьезоэлемент 5, выполненный в виде двух жестко скрепленных между собой пьезо керамических пластин, направление векторов поляризации которых совпадает. Во время удлинения пьезоэлемента 1 пьезоэлемент 5 изгибается и через прокладку 3 прижимает свободный конец пьезоэлемента i к ротору 4 Так как один конец пьезоэлемента 1 жестко закреплен, а другой сопряжен с ротором 4, из-за силы сухого трени между ними ротор 4 начинает вращаться с определенной скоростью. При реверс вращения ротора 4 сигнал из блока 11 управления поступает на входы триггера 10, который высоким уровнем сигнала .открывает вентили 6 и 7, тем самым закрывая вентили 8 и 9. Сигнал с генератора 2 через открытые вентили 6 и 7 подается на пьезоэлемент 5, который во время его укорачивания принуждает ротор 4 вращаться в противоположном направлении. Вибродвигатель будет работать в том случае, когда резонансная частота изгибных колебаний пьезоэлемента 5 совпадает с резонансной частотой продольных колебаний пьезоэлемента 1 т.е. Резонансная частота изгибных колебаний f пьезоэлемента 5 определяется: v-ez 0/16 где d - толщина; L - длина 7 - плотность; S,,- модуль Юнг-а пьезоэлемента 5. В свою очередь резонансная частота продольных колебаний f должна совпадать с частотой изгибных колебаний ,у) пьезоэлемента 1. Частоты обоих ипов колебаний определяются; f {n/2i) E/VE/p; Г f 3 ,14t (тт1/2) -/E/12(-/;l)p, где n - номер моды колебаний; е - длина; р -плотность; Е - модуль Юнга; m - число узлов колебатель юй скорости; /J - коэффициент Пуассона; t - толщина пьезоэлемента 1. Сила воздей1 твия ,акпьеэоэлемента 5 на пьезоэлемент 1 определяется:F 3.d2L -Г ь-u. «10« , 4 S где dj - пьезомодуль; БД - модуль Юнга; и - напряжение питания; 1 - длина; d - толщина; b - ширина пьезоэлемента 5. Таким образом, использование в вибродвигателе двух пьезоэлементов позволяет увеличить надежность работы и повысить мощность на 30-40%. Также расширены функциональные возможности работы вибродвигателя создана возможность вращать ротор как в прямом, так и в обратном направлении. Формула изобретения ВибродвиГатель, содержащий ротор, консольно закрепленный пьезоэлемент, выполненный в виде двух жестко закрепленных между собой пьезокерамических пластин, генератор переменного напряжения и блок управления, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности, надежности и расширения функциональных возможностей, он содержит дополнительно второй консольно .закрепленный пьезоэлемент, подключенный к указанному генератору, триггер и четыре вентиля, причем второй пьезоэлемент соединен с первым пъезоэлементом прокладкой и прижат к ротору, а внешние электроды его пластин подключены попарно к выходам вентилей, к входам вентилей подключены соответственно прямой и инверсный выходы триггера и выход генератора, а вход установки нуля и единицы триггера подсоединен к блоку управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 625273, кл..Н 01 L 41/10, 1976. 2.Авторское свидетельстйо СССР. № 668031, кл. Н 01 L 41/10, 1978.

fj