Волновой пьезодвигатель

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для приводов вращения малогабаритных устройств. Технический результат состоит в повышении вращающего момента, к.п.д. и долговечности, уменьшении потерь на трение. Волновой пьезодвигатель содержит биморфное пьезоэлетрическое кольцо и жестко связанное с ним деформируемое кольцо, упруго охватывающее ротор. Между деформируемым кольцом и ротором имеется зазор. На поверхности кольца и поверхности ротора нарезаны мелкомодульные зубья. 2 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, автоматики и может быть использовано для приводов вращения малогабаритных устройств.

Известен вибродвигатель (авторское свидетельство №619986, Бюл. №30, 1978), содержащий в качестве электромеханического преобразователя пьезоэлектрические элементы. Например, вибродвигатель, в котором преобразователь выполнен в виде двух одинаковых сегментов пьезокерамического кольца. Недостатками такого рода вибродвигателей являются малый вращающий момент и наличие фрикционного контакта между преобразователем и ротором. Это снижает долговечность конструкции.

Известен пьезоэлектрический вибродвигатель (авторское свидетельство №624320, Бюл. №34, 1978), содержащий электромеханический преобразователь, выполненный в виде двух пьезоэлементов в форме кольцевых сегментов с прямолинейными перемычками. Недостатками этого вибродвигателя является громоздкость преобразователей и недолговечность фрикционной связи ротора и преобразователя.

Вибродвигатель (авторское свидетельство №632014, опубл. Бюл. №41, 1978) имеет пьезокерамический вибратор, выполненный в виде двух, установленных под углом друг к другу пьезокерамических элементов, концы которых жестко связаны с башмаком, прижатым к ротору. Недостатки: ненадежность и недолговечность фрикционного контакта.

Шаговый двигатель (авторское свидетельство №674123, опубл., Бюл. №26, 1979) предназначен для линейных перемещений и не может быть использован для приводов вращения.

Недостатки: ненадежность и недолговечность фрикционного контакта.

Известен волновой вибродвигатель (авторское свидетельство №595813, опубл. Бюл. №8, 1978), взят за прототип. Этот двигатель содержит пьезоэлектрический преобразователь, выполненный в виде биморфного пьезокерамического кольца с разделенными на сектора электродами. Пьезокерамическое кольцо жестко соединено с деформируемым кольцом, упруго охватывающим ротор.

Для передачи движения в этом двигателе используются силы трения, возникающие при контакте деформируемого элемента с ротором. Это предопределяет его недостатки. Во-первых, малый вращающий момент двигателя. Во-вторых, ненадежность и недолговечность фрикционного контакта. При длительной эксплуатации деформируемое кольцо изнашивается. Практически это требует полной замены двигателя.

Техническим результатом является увеличение величины вращающего момента, уменьшение потерь на трение, повышение коэффициента полезного действия двигателя, повышение долговечности двигателя.

Технический результат достигается тем, что между деформируемым кольцом и ротором имеется зазор, а на поверхности кольца и поверхности ротора нарезаны мелкомодульные зубья.

Сущность изобретения поясняется фиг.1,2.

Зубчатую поверхность ротора 1 охватывает деформируемое зубчатое колесо 2, которое жестко связано с биморфным пьезокерамическим кольцом 3 с разделенными на сектора электродами.

Двигатель работает следующим образом.

При подаче напряжения на электроды биморфного пьезоэлектрического кольца деформируемое кольцо сжимается в одном направлении и вытягивается в перпендикулярном направлении, приобретая форму эллипса. Зубья, расположенные на концах малой оси эллипса, войдут полностью в зацепление с зубьями ротора, а зубья, раположенные на концах большой оси, полностью выйдут из зацепления с зубьями ротора. Направления деформаций деформируемого кольца будут изменяться синхронно с напряжением, подаваемым на электроды биморфного кольца, и точки контакта зубьев будут все время перебегать по окружности, а ротор будет вращаться со скоростью, соответствующей разности чисел зубьев деформируемого кольца и ротора. В предлагаемом пьезодвигателе передаточное отношение равно

u = n H n P = z 1 z 2 z 1

где nH - частота вращения эллипса, равная частоте напряжения, подаваемого на электроды биморфного пьезоэлектрического кольца; nP - частота вращения ротора; z1, z2 - числа зубьев соответственно деформируемого кольца и ротора. В «u» раз увеличивается величина вращающего момента в предлагаемом пьезодвигателе по сравнению с прототипом. Обычно u=50…60, поэтому и вращающий момент увеличивается в 50…60.

В прототипе ротор вращается с помощью сил трения. В результате неизбежен повышенный износ деформируемого кольца и поверхности ротора. А для такого двигателя опасен даже незначительный износ кольца, так как это приводит к резкому уменьшению сил трения, а следовательно, и к уменьшению величины вращающего момента двигателя. Поэтому долговечность такого двигателя невелика и может составлять 1500…2000 часов. Зубчатая передача, используемая в предлагаемом двигателе, имеет практически неограниченный срок службы.

Волновой пьезодвигатель, содержащий биморфное пьезоэлетрическое кольцо и жестко связанное с ним деформируемое кольцо, упруго охватывающее ротор, отличающийся тем, что между деформируемым кольцом и ротором имеется зазор, а на поверхности кольца и поверхности ротора нарезаны мелкомодульные зубья.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к физике магнетизма и может быть использовано в качестве энергетического устройства. Технический результат состоит в расширении диапазона изменения магнитной восприимчивости при работе устройства.

Изобретение относится к импульсной технике на основе магнитной кумуляции энергии, т.е. быстрого сжатия магнитного потока с помощью металлической оболочки, разгоняемой ударной волной взрывчатого вещества (ВВ), и может быть использовано для формирования сильноточных и высоковольтных импульсов тока и напряжения, для создания направленных потоков излучения для питания плазмодинамических нагрузок (устройств с «плазменным фокусом», магнитоплазменных компрессоров), ускорителей релятивитских электронов и т.п.

Изобретение относится к импульсной технике, к магнитной кумуляции энергии, и может быть использовано для исследований по физике плазмы, разгона пластин и оболочек до высоких скоростей и т.п.

Изобретение относится к устройствам преобразования тепловой энергии в электрическую. Технический результат - обеспечение передачи заряда газовыми молекулами в тепловом движении.

Изобретение относится к физике магнетизма и электронике, к системам, вырабатывающим переменный ток непосредственным преобразованием тепловой энергии внешней среды, например водных бассейнов.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для генерирования электроэнергии. Технический результат состоит в повышении выходной электроэнергии.

Изобретение относится к электротехнике, к системам генерации энергии. Технический результат состоит в повышении эффективности и экологической безопасности.

Изобретение относится к физике, к прямому преобразованию энергии излучения радиоактивных изотопов и отходов ядерных реакторов в механическую энергию вращения и может быть использовано в качестве силового привода различных механизмов.

Взрывомагнитный генератор содержит деформируемую спираль, состоящую из двух соосных, расположенных друг над другом и индуктивно связанных частей. Нижняя спираль является полностью деформируемой и образует рабочую полость генератора, а верхняя спираль образует частично деформируемую зону трансформации магнитного потока из рабочей полости генератора в индуктивную нагрузку.

Изобретение относится к электротехнике, к производству электрической энергии. Технический результат заключается в повышении кпд путем использования энергии электромагнитов постоянного тока.

Изобретение относится к зарядным устройствам, а именно к автономным источникам питания с ручным приводом, и предназначено для использования в спасательных средствах как аварийный источник питания, а также может использоваться в походных условиях и в быту. Технический результат - повышение надежности и удобства пользования. Предлагаемое устройство имеет два накопителя энергии, механический накопитель - конусная пружина скручивания и электрический - аккумулятор. Корпус автономного источника питания с ручным приводом состоит из двух половин, внутри корпуса имеются две цилиндрические полости. В одной полости располагается генератор и аккумулятор с зарядным устройством, в другой полости расположен механический привод генератора. Механический привод состоит из центрального вала, шкива, зубчатого колеса, пружины скручивания, прижимной пружины, конусной пружины скручивания, диска, ведущей шестерни, промежуточной шестерни и шестерни генератора. 1 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к емкостным преобразователям энергии, и может быть использовано для питания маломощных потребителей энергии в климатических условиях с достаточным периодическим перепадом температур, например дневных и ночных, либо в полете искусственного спутника Земли на орбите при вхождении в тень планеты и выходе из нее. Технический результат состоит в повышении удельной мощности. Устройство преобразует энергию перепада температур, например, между днем и ночью, в электрическую энергию. Электрическая прочность элегаза в несколько раз больше электрической прочности воздуха, что позволяет получить более высокие напряжения на выходе, чем в среде воздуха. При этом разряд повышенного напряжения происходит в среде элегаза под давлением. 1 ил.

Изобретение относится к физике высоких плотностей энергии, в частности к преобразованию энергии взрывчатого вещества в электромагнитную энергию, и может быть использовано для кумуляции импульсов электрического тока мегаамперного уровня. Технический результат состоит в повышении мощности взрывомагнитного генератора за счет снижения потерь магнитного потока в изоляции проводов внешнего токопровода. Спиральный взрывомагнитный генератор содержит внешний и внутренний соосные токопроводы, образующие основную полость начального магнитного потока. Внешний токопровод выполнен в виде спирали из изолированного металлического провода, а внутренний - в виде цилиндрической или конической трубы, заполненной взрывчатым веществом. На внешней поверхности внутреннего токопровода выполнены кольцевые или спиральные кумулятивные канавки. Способ кумуляции импульса тока включает создание начального магнитного потока от внешнего источника в основной полости, образованной внешним и внутренним токопроводами, сжатие в основной полости магнитного потока под действием продуктов взрыва заряда взрывчатого вещества, вывод магнитного потока в полость нагрузки. При сжатии потока обеспечивают непрерывно движущийся электрический контакт внутреннего и внешнего токопроводов за счет разрушения изоляции внешнего токопровода кумулятивными струями. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам генерирования электроэнергии. Техническим результатом от использования предложенного способа является повышение энергетической автономности боевой индивидуальной экипировки солдата и приборов, навешиваемых на стрелковое оружие, уменьшение веса устройств, генерирующих электрическую энергию, упрощение обслуживания и эксплуатации, уменьшение затрат на логистику, исключение дополнительных демаскирующих факторов и возможность генерирования электрической энергии для каждого солдата непосредственно во время боя. Для этого предлагается способ генерирования электрической энергии, заключающийся в использовании устройства, содержащего линейный или роторный электрический генератор и механизм его привода, отличающийся тем, что привод генератора осуществляется путем преобразования кинетической энергии подвижных частей затворной группы стрелкового оружия в процессе производства выстрелов во вращательное или возвратно-поступательное движение якоря электрического генератора путем взаимодействия затворной группы с механизмом привода генератора. 3 ил.

Изобретение относится к электронике и может быть использовано при создании источников возобновляемой энергии с лазерным запуском, жизненный цикл которых составляет от нескольких лет до нескольких десятков лет. Технический результат состоит в расширении эксплуатационных возможностей путем обеспечения применения любых полупроводниковых лазерных приборов в качестве лазера накачки за счет оптического резонатора специальной конструкции, а также повысить к.п.д. за счет создания не менее двух витков капиллярной трубки кольцевого магнитопровода, заполненной ртутью. Генератор тока содержит неподвижный контур на основе катушки, выходы которой подключены к нагрузке. Ее витки пересекаются силовыми магнитными линиями магнитной системы. Магнитная система является неподвижной относительно контура на основе катушки и конструктивно реализуется кольцевым ртутным магнитопроводом, который содержит не менее двух витков капиллярной трубки с ртутью, и возбудителем на основе лазера накачки. Кольцевой ртутный магнитопровод располагается внутри витков катушки контура. Лазер накачки сопрягается с входом кольцевого ртутного магнитопровода с помощью полусферического оптического резонатора, поверхность которого покрыта светоотражающим покрытием. По оси его симметрии в зоне плоского основания создано посадочное место для подсоединения лазерного диода, а с противоположной стороны, обращенной к магнитопроводу, в светоотражающем покрытии сформировано окно для пропускания энергетического луча лазера, близкого к монохроматическому, на вход кольцевого ртутного магнитопровода. Конструктивно эта система вынесена за пределы контура. Управление лазером накачки осуществляется импульсным генератором через схему запуска лазера. Вся конструкция, за исключением элементов управления лазером накачки и нагрузки генератора тока, помещена в криогенную ванну с жидким азотом. 3 ил.
Наверх