Пьезоэлектрический двигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Лополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 180777 (23) 2509881/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опублнковано150179. Бюллетень,% 2

Лата опубликования описания 1501.79 (Ы) М. Кл. и 01 1, 41/lo

Н 02 и 11/00

Государственный комитет:

СССР йо делам изобретений н открытий

Щ УДК 537.228. .1(oaa.8) (72) Авторы изобретения

Г. Т. Левченко и A.A. През

1 „ .

Киевский ордена Ленина политехничес ий институт им. 50-летия Великой Октябрьской социал стнческой ревфлюциу (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение может быть использовано в цепях автоматики в качестве двигателя исполнительных механизмов, а также в бытовых приборах широкого назначения. Ь

Известны пьезоэлектрические двигатели, в которых электрический сигнал, проводимый к пьезоэлементу статора, возбуждает в нем механические колебания, которые через механический контакт пьезоэлемента с ротором передают последнему и приводят его во вращение (1) .

Скорость вращгния ротора зависит как от нагрузки, так и от условий фрикционного контакта пьезоэлемента с ротором, которые меняются при вращении ротора и его контактирующей поверхности, а также, например, от некоторого эксцентриситета ротора, неустранимого в практических конструкциях.

Известен пьезоэлектрический двигатель, содержащий ротор и статор с пьезоэлементом, подключенным к генератору электрических колебаний и одним концом прижатым к ротору (2).

Недостаток известного устройства состоит в невысокой стабильности ско рости вращения ротора

Цель изобретения — повышение стабильности скорости вращения ротора.

Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлемент предлагаемого двигателя йыполнен в виде жестко скрепленных между собой пьезоэлектрических пластин, одна из которых выполнена биморфной и закреплена на статоре, а другая прижата свободным концом к ротору и подключена к выходу генератора, при этом биморфная пластина служит для амплитудной модуляции электрических колебаний генератора.

На чертеже представлен описываемый двигатель.

Пьезоэлектрический двигатель состо ит из статора 1, содержащего биморфную пьезоэлектрическую пластину 2 и жестко скрепленную с ней пьезоэлектрическую пластину 3. Пьезоэлектрическая пластина 3 статора прижата одним концом к ротору 4 постоянной силой посредством пружины 5. Выводы пластины 3 подключены к выходу генератора 6, к нему же подключены и выводы биморфной пьезоэлектрической пластины 2, опертой своими концами на статор.

Пьезоэлектрический двигатель работает следующим образом.

642803

Формула изобретения

C3it j ) ЦНИИПИ Заказ 7772/52 Тираж 9LL, Подписное

Филиал ППП Патент, r.Óæãopoä, ул.Проектная,4

На пьезоэлектрическую пластину двигателя подают от генератора б напряжение на резонансной частоте ее продольных колебаний. Частота определяется длиной Ь пластины 3 и силой прижатия ее конца к ротору 4 пружиной 5. Оценивают частоту по скбрости звука. в пластине С в (например,для керамики ПКД-124 равйой 3,,3

%10 3 м/c) « ьв (х"

Вследствие анизотропии механичес- 10 кого контакта между пьезоэлементом 3 и ротором 4 возникает выпрямляющий эффект переменной (e частотой $ } силы колебаний конца пьезоэлемента 3, который приводит к появлению пульси- )8 рующего момента сил, вращающего ротор, уравновешивающая реакция которого давит на биморфную пластину 2, возбуждая в ней колебания на ее резонанс-. ной частоте F изгибных колебаний, вы-g0 бираемой значительно ниже частоты автогенератора (например, О Г = т ).

Частоту F биморфной пластины 2 рассчитывают по ее толщине 4 и длине:(..

Образованный посредством пьезоэффекта электрический сигнал с частотой Р подают на генератор 6 так,чтобы знак обратной связи был положительным.

Тогда в автогенераторе 6 дополнительйо возбуждаются колебания с частотойР, которые модулируют по амплитуде основную частоту $ автогенератора. Коэффициент этой модуляции зависит от скорости вращения ротора, так как эффект выпрямления колебаний осуществляется только при его вращении и про-; рорционально скорости вращения (когда 40 вращения нет, механический диод закрыт). Поэтому с увеличением скорости вращения возрастает коэффициент модуляции напряжения автогенератора и, следовательно, уменьшается из-за эффек га перемодуляции среднее напряжение на пьезоэлементе 3. Когда скорость ротора падает (уменьшается коэффициент модуляции), среднее напряжение на пьезоэлементе возрастает, стремясь поддержать скорость вращения ротора 4.

Пьезоэлемент двигателя изготовляют, например, из пьезокерамического шликера цирконат-титанат свинцовой керамики ПКД-124 в виде пластин, на главные поверхности которых наносят металлизирующую пасту. Две сложенные вместе пластины прокатывают через вальцы -и затем, прижав перпендикулярно к ним третью пластину, обжигают. В результате обжига металлизирующая паста восстанавливается в металл, который является надежным скрепляющим материалом и одновременно служит электро.дами пьезоэлементов. Виморфную пластину 2 и пластину 3 поляризуют в поле 30 кВ/см при 110 С. Эксперимент показывает, что настоящий двигатель имеет нестабильность мгновенной скорости вращения ротора около 0,5%.

Пьезоэлектрический двигатель, содержащий ротор и cTGTop с пьезоэлементом, подключенным к генератору электрических колебаний и одним концом прижатым к ротору, о .т л и ч а юшийся тем,что,с целью повышения стабильности скорости вращения ротора, пьезоэлемент выполйен в виде жестко скрепленных между собой пьезоэлектрических пластин, одна из которых выполнена биморфной, закреплена на статоре и служич. для амплитудной модуляции электрических колебаний генератора, а другая прижата свободным концом к ротору и подключена к выходу генератора.

Источники информации, принятие во внимание при экспертиза:

1. Авторское свидетельство СССР

9 483061, кл. Н 01 4 41/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 217509, кл. Н 02 )4 ll/00, 1965.