Пьезоэлектрический двигатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТИЛЬСТВУ

Союз Советскик

С оциалистическид

Республик (ii>7? 5792 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 20. 10. 78 (21 ) 2705055/24-25 с присоединением эаявки Нов (23) Приоритет

Опубликовано 301080. Бюллетень Йо 40

Дата опубликоваммяописания03. 11.80 (51)pA „„З

Н 01 . 41/08

Н 02 и 11/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК б(313.

088.8) (72) Авторы иэобретемия

А. М. Гусейнов, Я. Б. Кадымов, Т. Б. Гурбанов, Э. М. Юсуф-Заде и Д. Г. Рагулнн

Азербайджанский политехнический институт им. Ч. Ильдрыма (71) Заявитель (54 ) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электрических двигателей, в частности к двигателям особого класса -пьезоэлектрическим, которые находят при- менение в приборостроении, автоматике и бытовых приборах.

Известны пьезоэлектрические двигатели(вибродвигатели),содержащие ротор и подпружиненный к нему пьезоэлектрический вибратор, колебания которого путем фрикционного зацепления приводят ротор во вращение (1), (2J.

Известен, например, пьезоэлектрический двигатель, содержащий статор и ротор, по крайней мере один из которых имеет пьезоэлектрический вибратор, установленные с пространственным зазором друг относительно друга, и средство их взаимодействия (31.

В известном двигателе средство взаимодействия статора с ротором выполнено в виде стержней, установленных под углом к поверхности ротора так, что концы стержней взаимодействуют с этой поверхностью фрикционно, а зазор между статором и ротором выбран из условия воэможности размещения в нем указанного средства взаимодействия.

Механическое взаимодействие трущихся поверхностей приводит к изменению их геометрических размеров вследствие истирания. Попадающие при этом в зазор мельчайшие частички материала изменяют условия фрикционного взаимодействия.

Все это ведет к снижению стабильности и надежности работы двигателя.

Целью изобретения является обеспечение стабильности работы и увеличение надежности двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом двигателе, содержащем статор и ротор, по крайней мере один из которых имеет пьезоэлектрический вибратор, установленные с пространственным зазором друг относительно друга, и средство их взаимодействия, пространственный зазор между статором и ротором имеет величину не меньше амплитуды колебаний пьезоэлектрического вибратора, а средство взаимодействия статора с ротором выполнено в виде укрепленных на них постоянных магнитов и ферромагнитного материала.

Сущность изобретения заключается в следующем.

77579?

Снабжение составных частей двигателя — статора и ротора — постоянными магнитами и ферромагнитным материалом создает магнитное поле. Геометрическая форма поверхностей статора и ротора, являющихся носителями магнитоактивных элементов, такова, что состоянию равновесия отвечает. произвольное положение ротора относительно оси вращения, Это условие удовлетворяется, если одно из двух тел — статор или ротор — являн>тся телом вращения с осью, совпадающей с осью вращения ротора, второе тело должно иметь ось симметрии перпендикулярно оси вращения ротора.

Тело вращения выполнено из пьезокерамики и служит пьезоэлектрическим вибратором.

Под влиянием внешнего напряжения, приложенного к электродам пьезаэлектрика, тело вращения деформируется. щ

Деформация приводит к смещению магнитоактивных элементов и появлению момента, стремящегося установить ротор в положение равновесия, появившееся в связи с деформацией тела вращения.

При снятии напряжения с электродов деформация исчезает, но ротор продолжает движение по инерции. Новая деформация опять приводит к появлению момента с тем же направлением. Таким образом, в результате периодической деформации пьезоэлектрического устройства, ротор двигателя получает импульсы строго определенного направления, под действием которых он вводится в состояние равномерного вращения.

На фиг. 1 и 2 показан пьезоэлектрический двигатель с цилиндрическим ротором, в двух проекциях; на фиг.

3 и 4 — тот же двигатель, снабженный go дополнительными магнитами на роторе в двух проекциях; на Фиг. 5 и б -вариант выполнения двигателя с цилиндрическим статором в двух проекциях", на фиг. 7 и 8 — тот же двигатель с дополнительными магнитами на статоре, в двух проекциях, Двигатель (Фиг. 1 и 2) состоит из статора 1, выполненного из постоянных о магнитов, и ротора 2, который представляет собой полый цилиндр из пьезокерамики, снабженный электродами 3 на внутренней и внешней поверхностях цилиндра. Они располо>кены параллельно образующим цилиндра и выполнены из ферромагнитного материала„ Элект роды разделены изоляционными полосками 4. Подача питания происходит через контакты-щетки 5, соединенные с источником питания б постоянного то- Щ ка.

Для усиления эффекта магнитного взаимодействия ротор может быть снабжен дополнительно небольшими постоян ными магнитами 7 (фиг. 3 и 4).

На Фиг. 5 и 6 изображен двигатель с цилиндрическим статором. Двигатель состоит из полого цилиндрического статора 8, выполненного из пъезокерамики с электродами, аналогичными описанным выше. Ротор двигателя 9 выполнен в виде плоского постоянного магнита. Двигатель питается от генератора 10 с фазовращателем 11.

Для усиления эффекта магнитного взаимодействия на статоре укреплены постоянные магниты 12(фиг.7 и 8).

Работает пьезоэлектрический двигатель следующим образом.

При подаче питания от источника б постоянного тока через щетки 5 на пару диаметрально противоположных электродов 3 (Фиг. 1 и 2} происходит деформация цилиндрического ротора (так, как изображено пунктиром),При этом возникает сила F, вызывающая вращение ротора. Когда щетки 5 оказываются на изоляционных полосках 4, напряжение на электроды не поступает, пьезокерамика освобождается от деформации, и ротор продолжает вращаться по инерции. Через определенное время (оно зависит QT размеров полосок и электродов) шетки снова оказываются на электродах, что вызывает появление новой деформации и возникновение вращательного момента и т.д.

Работа двигателей изображенных на фиг. 5-8 аналогична описанной, только для питания их требуется генератор переменного напряжения и фазовращатель.

Как следует из описания работы устройства, величина магнитного взаимодействия между статором и ротором определяется качеством магнитных элементов и величиной пространственного зазора. При этом, эффект магнитного взаимодействия возрастает с уменьшением расстояния между указанными частями двигателя. Следовательно, статор и ротор двигателя должны быть установлены с минимальным пространственным зазором, при котором невозможен механический контакт между ними. Последнее условие удовлетворяется, если величина пространственного зазора не меньше амплитуды вибраций пьезоэлектрического вибратора.

Исключение механического взаимодействия между статором и ротором устраняет воэмо>кность поломки соударяющихся подвижных элементов устройства, благодаря чему, двигатель отличается высокой надежностью.

Таким образом, установка статора и ротора пьезоэлектрического двигателя с пространственным зазором между ними, величина которого не менее чем амплитуда вибраций пьезоэлектрического вибратора и снабжение хотя бы одного из них постоянными магнитами, а другого — ферромагнитным материалом, приводит к стабильности ра775792 боты двигателя, увеличению надежности и срока его службы, Формула изобретения

Пьезоэлектрический двигатель,содержаший статор и ротор, по крайней мере один из которых имеет пьезоэлектрический вибратор установленные с пространственным зазором один относительно другого и средство их взаимодействия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения стабильности работы и увеличения надежности, пространственный зазор меж ду статором и ротором имеет величину не меньше амплитуды колебаний пьезоэлектрического вибратора, а средство взаимодействия статора с ротором выполнено в виде укрепленных на них постоянных магнитов и пластин из ферромагнитного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 536578, кл. Н 02 Ю 11/00,1975.

2. Авторское свидетельство СССР

М 604058, кл. Н 02 М 11/00, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР

9 573829, кл. Н 01 L 41/00, 1973, (прототип).

775792

@ив. Ф

Составитель Б. Баев

Редактор Н. Коляда Техред М,Петко Корректор В. Макаренко

Заказ 7776/65 Тираж 844 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР го делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП"Патент", r. Ужгород, Ул. Проектная,4

Пьезоэлектрический двигатель Пьезоэлектрический двигатель Пьезоэлектрический двигатель Пьезоэлектрический двигатель 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к механизмам, предназначенным для преобразования радиального перемещения пьезокерамики в линейное перемещение подвижного элемента, и может использоваться в исполнительных органах автоматических устройств
Наверх