Двигатель

 

ОП И(:АНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 190679 (2! ) 2787387/25-06

Сеюэ Севетскик

Социалистически н

Республик

84873 6

l (51)М. Кл З с присоединением заявки М (23) Приоритет—

F 03 G 7/00

Гесударетвенннй кеинтет

СССР яе аман нзебретеннй и етнрытнй

Опубликовано 230781. Бюллетень й9 27

Дата опубликования описания 2307.81 (5З) УДК 621. 486 (088.8) (54) ДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателям, и может быть HcIIoJIbBQBBF!o для автоматизации технологических процессов, осуществляемых в вакууме.

Наиболее близким к предлагаемому является двигатель, содержащий статор, ротор и соединенные с ними пьезопреобразователи p1) .

Недостатком известного двигателя является отсутствие в его конструкции термочувствительных элементов, что не позволяет осуществить его термостабилизацию и снижает тем самым прочность перемещений, а также 15 исключает получение дополнительного движущего усилия при его работе в качестве теплового двигателя.

Цель изобретения — улучшение динамических и статических характе- 2О ристик двигателя путем совместного использования для его работы электрического и теплового полей.

Укаэанная цель достигается тем, что пьезопреобразователи закреплены на роторе на упругих подвесках, их противоположные концы сэединены между собой термочувствительными пружинами, выполненными в виде множительных элементов. для преобразова- 30 ния малых продольных деформаций пье1 зопреобразователей в большие поперечные перемещения свободных средних участков пружины и последние соединены своими средними участками со статором через втулку, дополнительно установленную на роторе с возможностью вращения эксцентрично относительно последнего.

На фиг.1 изображен предлагаемый двигатель, общий вид; на фиг.2 — разрез A-А на фиг.2; на фиг.3 — схема подключения пьезопреобразователя.

Двигатель содержит статор 1, жестко связанный с осью 2, на которой устанОвлен с возможностью вращения ротор 3. На роторе 3 закреплеиы на упругих подвесках 4 пьезопреобразователи,5, противоположные концы которых соединены между собой термочувствительными плоскими пружинами

6 и 7, прикрепленными своими концами к соответствующим концам пьезопреобраэователей при помощи накладок 8. Пружины 7 соединены своими средними участками через накладки 9 и 10 при помощи звеньев 11, выполненных, например, из высокопрочной проволоки с втулкой 12, установленной с возможностью вращения на кривоши848736 пе 13 оси 2 статора 1. Пружины 6 аналогично соединены своими средними участками при помощи звеньев 14 с регулировочным винтом 15, установленным.на роторе 3, для устранения начального прогиба пружин.. Пьезопреобразователи 5 состоят из пьезотаблеток 1б,.изготовле: ных, например, из пьезокерамики ЦТС-19, склеенных или сваренных между. собой при помощи диффузионной сварки через посеребренные медные лепестки 17. Концевые пьезотаблетки аналогичным образом соединены с концевыми элементами 18.

Одноименные полюса пьезотаблеток электрически соединены менсцу собой и с источником 19 питания через кол- 15 лекторные кольца 26, изолированные от оси 2 при помощи изоляционных ко" лец 21, и через токосъемники 22. На роторе 3 установлен фланец 23 для крепления звеньев нагрузки. 2О

Двигатель работает следующим образом.

Начальное напряжение пружин б и

7 и подвесок 4 регулируется при помощи винтов 15 для устранения прогиба. При подаче электрического напряжения прямой полярности на один из пьезопреобраэователей последний расширяется, при этом стрела прогиба пружин б и 7 уменьшается. Каждая из пружин, будучи предварительно сдеформированной за пределы потери устойчивости, работает как множительный элемент, преобразуя малые продольные деформации, задаваемые пьезопреобраэователем, в увеличенную стрелу прогиба. Усилие, передаваемое пружинами б и 7 на втулку 12, возрастает, вследствие чего равновесие сил на ней нарушается, и на роторе 2 возникает крутящий момент. Ротор приводит- 40 ся в движение. С вала ротора снимается полезная нагрузка. При последовательной подаче напряжения на пьезопреобразователи по определенной программе полезная. нагрузка с ва- 4 ла ротора снимается непрерывно. При этом частота вращения зависит от скорости изменения подаваемого на пьезопреобразователи напряжения. Для этого на пьезопреобразователе последовательно пвдаются сдвинутые по фазе относительно друг друга управляющие электрические сигналы. Крутящий момент при эт. м пропорционален амплитуде напряжения, чем достигается управление мощностью двигателя. Ы

При изменении порядка подачи напряжения на пьезопреобразователи ротор вращается в противоположную сторону. При пуске для преодоления. момента трогания можно подать напря- д жение большей величины, чем в процессе вращения ротора. При остановке двигателя для-преодолевания сил инерции можно использовать противов ключение, при этом крутящий, момент направлен в сторону, противоположную направлению действия сил инерции.

Время выбега двигателя при этом можно существенно уменьшить, При последовательном изменении порядка подачи напряжения на пьезопреобразователи двигатель работает в.следящем режиме.

Выполнение пружин б и 7 термочувствительными позволяет осуществить термостабилизацию двигателя. При воздействий теплового йоля на пружины 6 и 7 последние, нагреваясь, увеличивают свои линейные размеры, отчего стрела прогиба увеличивается, что вызывает уменьшение тянущего усилия, действующего на эксцентриковую втулку 12 со стороны нагреваемых пружин, равновесие сил на втулке нарушается, и ротор поворачивается. При необходимости исключения поворота ротора в зоне каждого из узлов пьеэопреобразователь — упругие звенья помещается термопара, которая показывает степень воздействия теплового поля на упругие звенья (система калибруется при настройке), при этом сигнал от термопары подается на измеритель температуры (не указан), с него на источник питания с которого подается пропорциональное величине температуры напряжение прямой полярности на пьезопреобразователь. Последний расширяется, и его продольная деформация вызывает уменьшение стрелы прогиба пружин на ту же величину, что и величина прогиба от воздействия теплового поля. Следовательно, средняя точка каждой из пружин б и 7 остается неподвижной, т.е. реализуется термостабилизация двигателя.

При отсутствии напряжения на пьазопреобразователях и воздействии теплового поля двигатель работает как тепловой. При этом термочувствительные пружины б и 7 при их перемещении в зону охлаждения уменьшают свою длину и прогиб, увеличивая тянущее усилие, передаваемое на втулку 12; одновременно пружины б и 7, находя- щиеся в зоне нагрева, увеличивают свою длину и прогиб, не препятствуя вращению ротора. При вращении ротора в зоны нагрева и охлаждения попадают новые пружины 6 и 7, и процесс повторяется за счет чего осуществляется непрерывная работа двигателя.

Подачей электрического напряжения на:пьезонреобразователи 5 может быть осуществлен реверс устройства при его работе в режиме теплового двигателя.

Таким образом, совместное использование для работы предлагаемого двигателя электрического и теплового полей существенно улучшает его характеристики — повышает точность за

848736

Формула изобретения

А-А

Фив.Я

ФсФ2

Составитель Л.Тугарев

Техред A.Ñàâêà . Корректор Г.Решетник

Редактор В.Данко

Заказ 6040/39 Тираж 523 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4 счет термостабилизации, обеспечивает реверс, что делает предлагаемый двигатель перспективным для приме;. нения в системах управления (в частности в следящих приводах), а также в качестве шагового двигателя.

Двигатель содержащий статор, ротор и соединенные с ними пьезопреобразователи, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения динамических и статических характеристик двигателя путем совместного использования для его работы электрического и теплового полей, пьезопреобразователи закреплены на роторе на упругих подвесках, их противоположные концы соединены между собой термочувствительными пружинами,. выполненными в виде множительных элементов для -преобразования малых продольных деформаций пьезопреобразователей в большие поперечные перемещения свободных средних участков пружин, и последние соединены своими средними участками со статором через втулку, дополнительно установленную на роторе с возможностью вращения эксцентрично относительно последнего.

Источники информации, принятые Во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 613393 кл. С 11 В 15/40, 1977.