Вибродвигатель Советский патент 1983 года по МПК H02N2/16 H01L41/09 

(54) ВИБРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано а маломощных исполнительных механизмах и устройствах позиционирования. Известен синхронный вибропривод содержащий ротор, пьезокергмические преобразователи, закрепленные на роторе и подключенные к источнику пере менйого напряжения через Фазосдвигаю .щую схему и упругий элемент, охватывающий пьезокерамические преобразователи, причем к упругому элементу прижат дополнительный- пьезокерамичес кий элемент, подключенный к дополнительному источнику переменног.0 напряжения соединенному с блоком управ ления I . Недостаток известного вибропривода состоит в том, что его мощность является ограниченной, так как пьезо керамический преобразователь охвачен упругим элементом, демпфирующим его колебания, что также уменьшает КПД виброприв ода.; . Наиболееблизким к предлагаемому является волновой вибродвигатель, со держащий корпус, установленные в нем ротор к охватывсиощий его и сопряженный с; ним кольцевой пьезокерамический преобразователь с разделенными на -сектора электродами, подключенными к источнику высокочастотного многЬфазного напряжения. Кольцевой пьезокерамическйй преобразователь закреплен в корпусе по всей внешней повер1хности и сопряжен с ротором посредством деформируемого элемента 2 . Такое закрепление преобразователя.и наличие деформируемого элемента снижает эффективность работы вибродвигателя. Цель изобретения - повшаение мощности, КПД вибродвигателя. Поставленная цель достигается тем, что в вибродвигателе, содержащем корпус, установленные в нем ротор и охватывающий его и сопряженный с ним кольцевой пьезокерамический преобразователь с разделенными на сектора электродами, подключенными к истсэчнику высокочастотного многофазного напряжения, пьезокерамический преобразователь закреплен в серединах по крайней мере трех плоских,пружин, равномерно расположенных по окружности преобразователя в плоскостях, napsuiлельных касательным в точках крёпле.ния преобразователя, и концами закрепленных в корпусе, и сопряжен с ротором посредством башмаков, уставовленных посередине между точками крепления преобразователя к пружинам, при чем количество секторов, на которые разделены электроды преобразователя, по крайней мере в три раза больше количества фаз источника, формирующих Ьдну волну деформации. На фиг. 1 изображен вибродвигатель, поперечный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1. Пьеэокерамический преобразователь 1, выполненный в виде кольца, при помощи зажимов 2-4 закреплен по серединам плоских пружин 5-7, установленных на равномГ расстоянии по углу одна от другой, .параллельно касательным в точках крепления преобразователя, Внутренняя образующая поверхность преобразователя 1 посредством башмаков 8-10, установленных по серединам между точками крепления с натягом, со пряжена с ротором 11, при помощи подшипников 12 установленным в корпусе 13, в котором также закреплены пружины 5-7. Один электрод преобразователя 1 разделен на идентичные сектора 14-22. Вибродвигатель работает следующим образом. При включении питания сигналы -с многофазного источника переменного высокочастотного напряжения поступают к секторам 14-22 пьезокерамического преобразователя 1, выполненного в виде кольца. Количество секторов электрода, формирующих волну деформации, соответствует числу фаз источника переменного напряжения.В представленном вибродвигателе число секторов формирующих одну волну деформации, равно трем, причем по периметруi кольцевого пьезокерамического преобразователя I формируются, три бегущие волны деформации, т.е. используется третья мода колебаний. Фазовое рассогласование между сигналами питания определяется по формуле где М - число секторов электрода, фор мирующего одну волну деформации. Число секторов электрода определяется по формуле X КМ, (2) где К - номер моды колебаний пьезокерамического кольца.g Бегущие волны деформации пьезокерамического кольца 1 посредством башмаков 8-10, установленных с натягом относительно ротора 11, сообщают ему момент вращения. Мощность вибродвигателей обычно ограничивает допустимая мощность внутренних диэлектрических и механических потерь, рассеиваемая пьезокерамическим преобразователем в виде тепла. Диэлектрические потери определяются физическими параметрами пьезокерамики. Механические потери Рр определяются по формуле, шт2 5 35 33 где и - угловая частота, 833 модуль Инге, Тзз механическая нагрузка пре образователя, механическая добротность преобразователя. Как видно из формулы (3) внутренние механические потери сильно возрастают при увеличении внешней механической нагрузки преобразователя, что снижает добротность, а тем самым и амплитуду колебаний. Закрепление преобразователя 1 при помощи зажимов 2-4 по серединам плоских пружин 5-7 способствует значительному уменьшению внешней нагрузки. Кроме этого, плоские пружины способствуют наименьшему . демпфированию амплитуды бегущей, волны деформации, совершающей колебания в направлении радиуса пьезокерамического кольца и перпендикулярно плоскости пружины. Это способствует снижению внутренних механических потерь, а тем самым повышению мощности вибродвигателя в целом. Повышение добротности преобразователя позволяет уменьшить амплитуду сигналов питания и снизить энергопотребление, т.е. повысить КПД. Башмаки 8-10, взаимодействующие с ротором 11, прикрепляются по серединам между точками крепления преобразователя 1 в зажимах2-4, т.е. в точках наибольшей амплитуды бегущих волн деформации, способствующих созданию наибольшего момента вращения. Количество бегущих волн .деформации по периметру кольца пьеэокерамического преобразователя соответствует числу башмаков или точек взаимодействия с ротором, что обеспечивает наибольший момент вращения ротора. Экспериментальные исследования макета вибродвигателя показали, что по сравнению с прототипе мощность повышается в 1,4-1,5 раза, причем энергопотребление уменьшается на 30-40%. Формула изобретения Вибродвигатель, содержащий корпус, установленные в нем ротор и охватывающий его и сопряженный с ним кольцевой пьезокерамический преобразователь с разделенными на сектора электродами, подключенными к источнику высокочастотного многофазного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения его мощности и КПД, пьезокерамический преобразователь закреплен в серединах по крайней мере трек плоских пружин, равномерно расположенных по окружности преобразователя в плоскостях, параллельных касательным в точках крепления преобразователя,и концами закрепленных в корпусе, и сопряжен с ротором посредством башмаков, установленных посередине между точками крепле, ния преобразователя к пружинам, количество секторов на которые разделены электроды преобразователя,

по крайней мере в три раза больше кличества фаз источника, формирующих одну волну деформации. ...

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

Н 02 N 11/00, 1976 (прототип).

/id