Волновой вибрационный двигатель

 

Использование: область электротехники . Сущность изобретения: двигатель содержит связанное с валом жесткое зубчатое колесо, пьезокерамические преобразователи в виде набора из ft 1,2,3... симметричных или асимметричных биморфных прямоугольных пластин, ориентированных длинными сторонами вдоль оси симметрии устройства, гибкий зубчатый элемент. Пьезокерамические преобразователи размещены на неподвижном основании и установлены равномерно по окружности. Гибкий зубчатый элемент расположен между пьезокерамическими преобразователями и жестким зубчатым колесом в среднем сечении по длине биморфных пластин в области пучности их поперечно-изгибных колебаний . Диаметрально установленные пьезокерамические преобразователи электрически связаны между собой. Короткие стороны биморфных пластин шарнирно или жестко закреплены на неподвижном осно-. вании. ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 06 В 1/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4801646/10 (22) 06,12.89 (46) 07.03.93. Бюл, Nг--9 (71) Институт автоматики AH КиргССР и Конструкторское бюро инструмента при Заводе

"Сетунь" (72) А.А,Пашков и Ю,Ф.Милованов (56) Авторское свидетельство СССР йг 605644, кл., В 06 В 1/06, 1976. (54) ВОЛНОВОЙ ВИБРАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛ Ь (57) Использование: область электротехники, Сущность изобретения; двигатель содержит связанное с валом жесткое зубчатое колесо, пьезокерамические преобразователи в виде набора из и = 1,2,3„. симметричных или асимметричных бимарфных

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для осуществления прецизионных линейных и угловых перемещений, в приводах лентопротяжных механизмов, робототехнике.

Цель изобретения — расширение диапазона регулирования скорости вращения и мощности вибрационного двигателя.

На фиг.1 показан волновой вибрационный двигатель, продольный разрез; на фиг.2— поперечный разрез генератора и схема электрического соединения пьезокерамических пластин с источником и-фазного напряжения; на фиг.3 — металлокерэмическая и биморфная прямоугольная пластины из пьезокерамического материала; нэ фиг.4— мгновенная картина поперечно-изгибной деформации пластин привода.,,5U„, 1799634 А1 прямоугольных пластин, ориентированных длинными сторонами вдоль оси симметрии устройства, гибкий зубчатый элемент. Пьезокерамические преобразователи размещены на неподвижном основании и установлены равномерно по окружности, Гибкий зубчатый элемент расположен между пьезокерамическими преобразователями и жестким зубчатым колесом в среднем сечении по длине биморфных пластин в области пучности их поперечно-изгибнъ х ко-. лебаний. Диаметрально установленные пьезокерамические преобРазователи электрически связаны между собой, Короткие стороны биморфных пластин шарнирно или жестко закреплены на неподвижном основании.

Рассмотрим работу волнового вибрационного двигателя для случая и = 6 (m = 3), пластины расположены равномерно по окружности и объединены B m-n/2-3 системы.

Волновой вибрационный двигатель содержит неподвижное основание 1 с закрепленным на нем короткой стороной (шарнирно или жестко) пластинами 2 — 2, 3 — 3, 4 — 4, ориентированными длинной стороной вдоль ocL1 передачи, гибкий зубчатый деформируемый элемент 5, жесткое зубчатое колесо 6, расположенное в средней части по длине генератора в месте максимальной величины поперечно-изгибной деформации пластин 2 — 2, 3 — 3, 4 — 4 (фиг.1, 2, 4).

Волновой вибрационный двигатель работаетследующим образом. При подаче напряжения возбуждения от источника на

1799634 металлокерамические или биморфные пластины 2-2 при соответствующей ориентации вектора поляризации пластин и полярности они изогнутся, причем выпук- лая сторона изгиба будет направлена от центра (см. фиг.4), что приведет к деформации гибкого зубчатого колеса 5 в направлении действия силы. При смене полярности на обратную выпуклая сторона будет направлена к центру неподвижного основания,. что, в свою очередь, позволит деформировать гибкое колесо по любому направлению без ограничениф, В случае подачи синусоидального напряжения возбуждения в пластинах 2 — 2 возбуждаются поперечно-изгибные колебания, которые в течение полупериода (Т/2) растягивают гибкое зубчатое колесо 5, во второй половине периода упругое колесо примет исходное состояние. Известно, что 20 при поперечном изгибе деформации составляют 0,5 — 1,0 10 м, что позволяет обеспечитьзацепление и освобождение зубчатой передачи при работе генератора.

При подаче синусоидальное напряже- 25 ние от трехфазного лсточника на системы пластин 2-2„3-3, 4 — 4 со сдвигом фаэ л/3 в гибком зубчатом колесе возбуждается бегущая волна деформации; например, по часовой стрелке. Соответственно жесткое 30 зубчатое колесо вращается против часовой стрелки. Реверс обеспечивается перебросом концов источника с последовательной пары пластин.

Скорость вращения будет определяться 35 передаточным отношением зубчатой передачи и частотой возбуждающего напряжения, что позволяет регулировать скорость вращения в довольно широких пределах, Так как при поперечном изгибе пластин раз- 40 виваются относительно небольшие усилия, то для увеличения выходной мощности на валу генератор может быть выполнен в виде набора i 2, 4, 6, 8... металлокерамических или биморфных пластин, что позволяет 45 варьировать мощность двигателя без изменения габаритных размеров в довольно широких пределах.

Таким образом, использование в генераторе поперечно-иэгибных колебаний пластин прямоугольной формы, ориентированных длинной стороной параллельно оси передачи и закрепленных жестко или шарнирно короткой стороной на неподвижном основании, позволяет при относительно небольших размерах генератора получить довольно большие амплитуды (0,5 — 1,0 10 м) в широком частотном диапазоне, вплоть до резонансной частоты первой моды поперечно-изгибных колебаний пластины с шарнирным или жестким креплением концов, Это позволяет использовать его для преобразования колебательного движения во вращательное. Использование и пластин, а также выполнение привода в виде набора из I = 2j (j = 1,2,3,...) металлокерамических или биморфных пластин позволяет изменять плавность вращения и мощность двигателя в довольно широких пределах.

Формула изобретения

Волновой вибрационный двигатель, содержащий свяэанное.с валом жесткое зубчатое колесо, пьезокерамические преобразователи, размещенные нэ неподвижном основании и установленные равномерно по окружности, гибкий зубчатый элемент, расположенный между пьезокерамическими преобразователями и жестким зубчатым колесом, причем диаметрально установленные пьезокерамические преобразователи электрически связаны между собой, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования скорости вращения и повышения мощности, каждый из пьезокерамических преобразователей выполнен в виде набора из n =

=1.2,3... симметричных или асимметричных биморфных прямоугольных пластин, ориентированных длинными сторонами вдоль оси симметрии устройства, а гибкий зубчатый элемент размещен в среднем сечении по длине биморфных пластин в области пучности их поперечно-иэгибных колебаний, при- чем короткие стороны биморфных пластин шарнирно или жестко закреплены на неподвижном основании.

1799634 д. Z

Составитель lO, Милованов

Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова

Редактор С. Кулакова

Заказ 1125 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101