Пьезоэлектрический двигатель

 

Союз Советских

Социалистимеских

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЯЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.08.76 (21) 2394311/18-25 с ттрисоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.07.78.бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описании 05.06.78 (1l) 4 77

У (51) и. Kit.

К 01 Ь 41/08

К ог К 11/оо

Госудврствеиимй комитет

Совета Мииистров СССР во делом изааретений и открытий (53) УЙК 537.228.1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. В. Лавриненко и А, А. През

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕК ТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к пьезоэлектрическим двигателям и может быть использовано в качестве малогабаритного двнгателя исполнительных механизмов, а также в бытовых приборах широкого.назначения, Известен пьезоэлектрический двигатель, Содержащий пьезоэлектрическую пластину, подключенную к источнику питания и фрикционн1т взаимодействующую с ротором 11(. ! Недостаток известного устройства состоит в нестабильности скорости вращения ротора, Известен пьезоэлектрический двнгатель, содержащий установленный на опоре пьезопреобразователь в виде удлиненного тела, подключенный к источнику питания н фрнк-,. цяонно взаимодействующий с внешней цилиндрической поверхностью ротора 2, Недостатком этого двигателя является нестабильность. мгновенной скорости вращения ротора, 11ель нзобретення-пэвышенне стабильности мгновенной скорости вращения ротора.

Указанная цель достигается тем, что пьезопреобразователь выполнен в виде бяморфного пьезоэлемента, толшшнна которого к составляет 0,7-1,4 его ширины, н расположен так, что er o длинная сторона парал. лельна оси ротора.

На чертеже схематично показан предложенный двигатель. р .Пьезоэлектрический "двигатель содержит ротор 1; закрепленный в подшипниках

2. К ротору пружиной 3 поджат пьезоэлемент, состоящий нз двух пьезоэлектрических слоев 4,5. На грани, перпендикулярные

1 направлению поляризации Р, нанесены внешние электроды 6 и внутренний (между слоямн 4,5) электрод 7, к которым подключен источник переменного тока. Пьезоэлемент закреплен прн помощи опор 8 в узлах х0 стоячей волны его изгибных колебаний.

Работает двигатель следующим образом, Под действием переменного тока источника пьезоэлектрические слои 4,5,подключенные к источнику в противофазе (пэ этно25 шению к знаку их эстатэчнэй поляриэанни f ), 614477

50 385

1,5

Ск орос гь вращения вала

320

1В об/мнн, скрипит

320

250

0,2

140

0,08

0,15

115

0,15

128

0,08

134

132

0,06

0,13

184

240

Скрипит

Скрипит

240

П р я м е ч а и и е. Верхняя строчка характеризует двнгательпрототип, все остальные - предложенный двигатель, получают механическую деформацию разного знака, что приводит к изгибу пьезоэлемента в главной плоскости его изгибиых колебаии5 и, как следствие; к возбуждению колебаний его рабочего конца, прижатого пружиной 3 к цилиндрической поверхности ротора, кото рый вращается в подшипниках.

Оптимальные условия работы двигателя достигаются при отношении толщины пьезоэлемента к его ширине в пределах 0,7-1,4 (см. таблицу). о

Пьезоэлемент известного двигателя (с электрическим возбуждением продольных колебаний) имел следующие размеры: длина 33 мм, ширина 7,5 мм, толщина Змм.1

Размеры пьезоэлемента подобраны иэ условия совпадения первой моды продольных я третьей моды колебаний изгиба, что является условием оптимальной устойчивой рабоче пьезодвигателя.

16,544

16,562

16,533

16,530

16,486

16,398

16,235

16,004

15,997

16,015

1 5 666

1S,187

Формула изобретения

Пьезоэлектрический двигатель, содержаiиггй vr тiгггггiггггггггг.ггг uA Anom пг iЗОП iй1Ъб @» ih

Пьезоэлемент предложенного двигателя с электрическим возбуждением колебаний изгиба выполняется биморфным с толщиной двойного слоя 10 мм,длиной 48 мм и начальной шириной 16 мм. После каждого измерения пьеэоалеменr сошлифовывался по ширине на 1 мм до конечного размера по ширине S мм.

Оба пьеэоалеменга .были выполнены из пьеэокерамики типа ПКД-124 и на рабочих концах имели иэнососгойкие прокладки иэ материала 22ХС (на основе окиси алкминия), Двигатель работает на предельно низких резонансных частотах пьезоэлемента, что исключает появление низкочастотных (по ог- ношению к рабочей частоте) колебаний, Двигатель развивает мощность 1-2 Вг при КПД выше 40%. При атом он бесшумен к имеет стабильную скорость вращения ротора, эователь в виде удлиненного тела, подключенный к источнику питания, фрикпнонно взаимодействующий с внешней пилннлричеси Гй гг ГФРоь гг ггг iLln гггъг e h ъ гг гг гг ъ на

614477

Составитель B. Вавер

Редактор Т. Орловская Техред А. Алатырев Корректор M. Лемчик

Заказ 3704/44 Тираж 960 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 шийся чем, что, с целью стабилизации мгновенной скорости вращения ротора, пьезопреобразователь выполнен в виде биморф - ного пьезоэлемента, толщина .которого сос тавгяет 0,7-1,4 его ширины, и расположен так, что его длинная сторона параллельна оси ротора.

Источники информации, принятые во вниманке при вкспертизе;

1. Авторское свидетельство % 217509, м. кл. Я 02 М 11/00, 1965, 2 Заявка Франции % 2277458, м.кл. К 02 Я 11/00, Н 01 Ь 41/04

05. 03. 76.