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

(54) ВИБРОДВИГАТЕПЬ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в маломощньцс исполнительных устройствах. Известен вибропривод, содержащий корпус, размешенный в нем ротор, приводной пьезоэлектрический вибратор, подключенный к высокочастотному генератору, свободный конец которого прижат к ротору прижимной пружиной, дополнительный пьезо элемент, резонансная частота которого в 20 - 25 раз выше, чем рабочая частота приводного пьезоэлектрического вибратора, дополнительный высокочастотный генератор, блок синхронизации, причем дополнительный пьезоэЛемент укреплен между концом пьезоэлектрического вибратора и прижимной пружиной, блок синхронизации, соединенный с высокочастотным генератором, подключен к входу дополнительного , генератора, к выходу которого подключен дополнительный пьезоэлемент Cl 1 . Недостатки этого вибродвигателя состоят в том, что укрепление дополнительного пьезоэлемента уменьшает добротность ОСНОВНОГО пьезоэлемента, что увеличивает .потребляемую мощность и уменьшает надежность вибродвигателя. Наиболее близким к предложенному является вибродвигатель, содержащий ротор, сопряженный с пьезопреобразователем, подключенным к генератору переменного напряжения, который через аттенюатор подключен к формирователю импульсов, и дополнительный высокочастотный генератор. Выход формирователя импульсов соединен с одним из входов вентиля, к другому входу которого подключен дополнительный .высокочастотный -генератор, а выход вентиля подключён к обкладкам пьезопреобрйзователя 2 . Недостатками этого устройства являю-пся большая :потребляемая мощность И1 малая надежность, так как сигнал высокочастотного генератора поступает на весь пьезокерамический преобразователь, при этом из-за статической емкости преобразователя сильно шунтируется сигнал высо кочастотного генератора, что уменьшает резонансные колебания преобразователи по толщине. С другой стороны протекаю-ший высокочастотный ток нагревает преобразователь, что уменьшает его надежность. Целью изобретения является уменьшение потребляемой мощности и увеличение надежности вибродвигателя, Поставленная цель достигается тем, что в вибродвигателе, содержащем ротор, сопряженный с пьезопреобразователем, подключенным к генератору переменного напряжения, который через аттенюатор подключен к формирователю импульсов, и дополнительный высокочастотный генератор, один электрод пьезопреобразователя разделен поперек на две неравные части, К меньшой части которого, соответствующей длине полуволны одной из высших нечетных гармоник продольньтх колебаний пьезопреобразователя и находящейся на соприкасающемся с ротором конце преобразователя, подключен выход дополнительно введенного коммутатора, один вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения, а другой вход к выходу высокочастотного генератора,. управляющий вход которого соединен с управляющим входом коммутатора и с вы ходом формирователя импульсов. На чертеже представлена схема вибро- двигателя. Ротор 1 сопряжен с преобразователем 2, подсоединенным к генератору переменного напряжения 3, который через аттенюатор 4 подключен к формирователю импульсов 5.-Один электрод пьезопреобразо вателя 2 разделен поперек на две неравные части 6 и 7, к меньшей части 6 пьезопреобразователн 2, соответртвующей длине полуволны одной из высших нечет ных гармоник продольных колебаний преобразователя 2 и находящейся ш соприкасающемся с ротором конце преобразова теля 2, подключен выход коммутатора 8, один вход которого подключен к выходу генератора переменного напряжения 3, а другой вход - к выходу высокочастотного генератора 9. Управляющий вход блока 9 соединен с управляющим входом коммутатора Вис выходом формирователя импульсов 5. Вибродвигатель работает следующим образом. При подаче сигнала питания с генератора 3 переменного напряжения к пьезо- керамическому преобразователю 2 он совершает резонансные продольные колебания. При перемещении наконечника пьезопреобразователя 2 в сторону ротора 1 сигнал на электроды 6 и 7 прямо и через коммутатор 8 поступает с генератора переменного напряжения 3. При этом пьезопреобразователь во время одного полупериода питающего. напряжения сообшает ротору 1 крутящий момент, т. е. совершает полезную работу. Во время второго полупериода наконечник преобразователя 2 перемещается обратно и из-за трения уменьшает крутящий момент. Но так как условия трения при перемещении наконечника в одном и обратном направлении, не одинаковы, ротор 1 начинает вращаться.оВо втором полупериоде с генератора 3 через аттенюатор 4 и формирователь импульсов 5 подается на управляюише входы коммутатора 8 и высокочастотного генератора 9. Сигнал с формирователя 5 возбуждает генератор высокочастотных колебаний 9, прерывает связь генератора- 3 с малым электродом 6 и присоединяет к части б выход высокочастотного генератора 9. Так как пьезокерамические преобразователи, используемые в. вибродвигателях, работают на частотах основного резонанса или нечетных гармоник (большие резонансные амплитуды получаются только на нечетных гармониках), то для уменьшения потерь энергии и достижения больших амплитуд колебаний наконечника частота высокочастотного генератора 9 соответствует частоте одной из высших нечетных гармоник, например пятой или седьмой гармонике, продольных. колебаний пьезопреобразователя 2, Соот-: ветственно по используемой частоте сиг- нала высокочастотного генератора 9 и длине пьезопреобразователя 2 подбирается длина электрода меньшей части 6, равная длине полуволны одной из высших нечет- ных гармоник пьезопреобразователя. Когда СЕГнал высокочастотного генератора 9 подается на часть 6 пьезопреобразователя 2, наконечник начинает колебаться в продольном направлении с высокой частотй, а вместе с тем сужаться или расширяться по толщине, т. е. совершать высокочастотные колебания по толщине. Частота колебаний по толщине равна частоте продольных колебаний наконечника пьезокерамического пьезопреобразователя 2. Таким образом, во время второго полупериода, сигнал высокочастотного генератора 9 в меньшей части 6 возбуждает колебания по толщине, что уменьшает силу трения меж- ду преобразователем 2 и ротором 1, тем самым уменьшая потребляемую мощность от генератора высокочастотных колебаний 9.