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

(54) ВИБРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к эпектротехнике и автоматике и может быть использовано в качестве привода в автоматических системах управления. Известен вибродвигатепь, содержащий корпус, пустотелый цилиндрический ротор, пьезокерамический вибратор, распопоженный в полости ротора перпендикулярно его оси и блок питания. Вибратор выпоп- виде трех пьезокерамических преобразователей, образующих треугольник, который вершинами сопряжен с ротором и через фазовращатель подключен к блоку питания 1 } . Недостатками данного вибродвигателя являются сложность конструкции и доводки вибратора, выполненного из трех пьезо керамических элементов, небольшой КПД вследствие механического взаимодействия жестко соединенных пьезокерамических элементов, а также малая мощность и ста бильность вращения, так как конструкция не обеспечивает надежного прижима пьезо керамических элементов в момент их со- ударения с поверхности ротора. Кроме того, .пьезокерамические элементы крепятся одним концом и устройства крепления претерпевают усилия, которые снижают надежность работы данного вибродвигателя. Наиболее близким к предложенному является вибродвигатель, содержащий корпус, установленные в нем пустотелый цилиндрический ротор, в полости которого перпендикулярно и симметри шо его оси размещен вибратор, средней частью закрепленный в держателе, а концами сопряженный с внутренней повер сностью ротора, и .содержащий пьезокерамическую пластину, подключенную к источнику переменного напряжения. Вибратор взаимодействует с ротором посредством треугольных контактных элементов, выполненных из твердого сплава, например типа Алунд. Кроме того, вибродвигатепь снабжен фазовращателем, а электроды пьезоэлемента разделены на две части, .которые через фазовращатель подключены к блоку питания С2 J . Недостатками известного вибродвигатепя являются сравнительно малая мощность и надежность работы вибродвигателя из-за малых амплитуд колебания вибратора и из за иеоптимальной траектории контактных элементов, взаимодействующих с ротором. Для надежной работы требуется очень точное изготовление этих двигателей, однако при эксплуатации вибродвигателя эти детали изнашиваются; что приводит к уменьшению надежности работы. Целью изобретения является увеличени мощности и надежности в работе вибродвигателя. Поставленная цель достигается тем, что в вибродвигателе, содержащем корпус установленные з нем пустотелый цилиндрический ротор, Б полости которого пер-, пендикулярно и симметрично на оси размещен вибратор, средней частью закрепленный в держателе, а концами сопряженный с внутренней поверхностью ротора, и содержащий пьезокерамическую пластину, подключенную к источнику переменного напряжения, в вибратор введена упругая пластина Z -образной формы с прорезью в перемычке, в которую вставлена пьезокерамическая пластина, противополоншые грани которой прикреплены к соответствую щим плечам упругой Z-образной пластины На фиг. 1 изображен предлагаемый вибродвигатель, разрез А-А на фиг. 2 ; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1. Вибродвигатель содержит корпус 1, в котором помещен пустотелый цилиндрический ротор 2, в полости ротора 2 размешен плоский пьезокерамический вибратор, вьтолненный в виде упругой согнутой в Z-образную форму пластинки 3, в перемычке которой образована прорезь, в нее вставлена пьезокерамическая пластина 4, противоположными плоскостями до середины ее длины прикрепленная, например приклеенная, к соответствующим плоскостям 5 и 6 упругой пластины 3, закрепленной при помощи держателя 7 в корпу се 1. Электроды 8 и 9 пьезокерамическо пластинки 4 подключены к источнику переменного напряжения (не показан). Упругая пластинка 3 концами 10 сопряжена с ротором 2. Вибродвигатель работает следующим образом.. При включении источника питания высокочастотное напряжение подается на электроды 8 и 9 пьезокерамической плао Тины 4,-которая начинает вибрировать. Так как пьезокерамическая плacти пIa 4 прикреплена к 2 -образной упругой плас- танке 3, то образуется как бы две/биморфные пластинки, изгибн ш и продольные колебания которых происходят в противоположном направлении, чтопозволяет обоим концам вибратора одновременно взаимодействовать с цилиндрической поверхностью полости ротора 2, При вибрации пьезокерамической пластинки 4 части 5 и 6 упругой пластинки 3 совершают изгибные и продольные колебания и при виброударном взаимодействии с ротором 2 концы 10 совершают эллипсообразноё движение, заставляя вращаться ротор 2. Продольные колебания упругой пластинки 3 прижимают концы 10 к ротору 2, а изгибные колебания упругой пластинки 3 преобразуются во вращательное движение ротора 2. Скорость вращения ротора 2 регулируется величиной амплитуды питаемого напряжения. Мощность и надежность работы вибродвигателя обусловлены контактным взаимодействием подвижных концов вибратора и ротора. Так как работа вибродвигателя основана на преобразовании ударных импульсов вибратора во вращательное движение ротора, установлено, что мощность вибродвигателя увеличивается при увеличении числа контактных элементов, при увеличении контактной площади этих контактных элементов, позволяющих повысить коэффициент передачи ударного импульса, при увеличении тангенциальной составляющей ударного импульса. Подвижные кониы пьезокерамического вибратора одновременно совершают изгиб. ные и продольные смещения в противоположных направлениях. Это позволяет использовать оба конца вибратора для передачи ударных импульсов. Величина амплитуды изгибных колебаний примерно в десять раз больше, чем величина амплитуды продольных колебаний, и, так как изгибные колебания направлены по тангенциальному направлению к поверхности ротора, то они резко увеличивают мощность вращения ротора, В этом случае продольные колебания играют второстепенную, но тем не менее важную роль, так как они дополнительно прижимают вибратор к поверхности ротора. Поэтому получается более оптиМальная траектория движения подвижного конца вибратора, позволяющая повысить мощность. Как видно из фиг. 1, контакт- ная площадь взаимодействующих концов 10, становится большей, что позволяет повыгсить передаваемую мощность и надежность сцепления между вибратором и ротором.