Пьезоэлектрический двигатель

)9) (13) 1)5 Н 02 К 2/00. Н 01 Е. 41/О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) С)ПИСАНИЕ ИЗС)ВРЕТЕНИЯ ИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМ щий по меньшей мере один пь форме диска с отверстием, с эл поляризацией для возбуждения колебаний, и упругие пластины прижатые одним концом к рот тель введено по меньшей мере о установленное относительно пь кольцо из звукоизолирующего радиальными пазами, высота ко ше ширины толкателей, внутр бодно установлены други толкатели, прижатые к плоской пьезоэлемента посредством за бы и кольцевой пружинящей пр тановленной между крышкой запорной шайбой. Кроме того, в вмещение запорной шайбы с о зоэлементов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил,На фиг, 1 показано устройство пьезоэлектрического двигателя; на фиг, 2 и 3 - варианты выполнения фиксирующего кольца соответственно для двигателя с внутренним расположением ротора и внешним (охватывающим пьезоэлемент и толкатели) ротором (ротор на чертежах не показан).Пьезоэлектрический двигатель содержит установленный в подшипниках вращения 10 ротор 2, установленный внутри отверстий трех пьезоэлементов 3 - 5. Между пьезоэлементами 3 и 4, а также 4 и 5 свободно (с воэможностью осевого перемещения) расположены фиксирующие кольца 6 и 7, выполненные из теплостойкого органического материала - карболита, АГи т,д, Фиксирующие кольца имеют радиальные пазы. в которые вставляется одна или несколько пластин-толкателей 9, Упираясь в(71) Киевский филиал Совместного предприятия "РИДА" Научно-производственногоцентра "Детская микрохирургия"(57) Использование: в лентопротяжных механизмах и в других приводах повышенногоресурса, допускающих периодические регламентные ремонтные работы. Пьезоэлектрический двигатель содержит коаксиальнорасположенные ротор и статор, включаюИзобретение относится к области пьезотехники, а именно к пьезоэлектрическим двигателям, и может быть использовано, например, для привода лентопротяжных механизмов и в других приводах повышенного ресурса, допускающих периодические регламентные ремонтные работы.Цель изобретения разработка такой конструкции пьезоэлектрического двигателя с преобразованием энергии через толка- тели, которая бы исключала необходимость распайки толкателей, т.е, цель изобретения - снижение трудоемкости изготовления пьезоэлектрических двигателей, облегчение процессов автоматизации их сборки и повышение среднестатистической надежности, а также обеспечение ремонтоспособности осциллятора при периодических регламентных работах,езоэлемент в ектродами и радиальных - тол катели, ору, В двигадно свободно езоэлемента материала с торых мень- и пазов свом концом поверхности порной шайокладки, ускорпуса иозможно содним из пье 1807548дно г аза, толкатели фиксируются по радиусу в осевом направлении. Другим концом они наклонно (под одинаковым углом) упираются в цилиндрическую поверхность ротора 2,Для взаимной центровки пьезоэлементов фиксирующие кольца имеют проточки относительно внешнего(фиг. 1 и 2) или внутреннего (фиг. 3) диаметра пьезоэлемента.Центровка пьезоэлементов 3-5 относительно корпуса двигателя 1 осуществляется пластмассовым кольцом 12. Прижим толкателей к плоской поверхности пьезоэлемента осуществляется кольцевой пружиной 13 из пористой резины. На фиг. 1 она показана в сжатом состоянии. Прижим также можно осуществлять кольцевой стальной пружиной через звукоиэолирующую прокладку, например, из резины.Пружинное кольцо упирается в крышку 14 корпуса 11, в центральной части которой установлен капроновый подпятник 15.Для ясности на чертеже показано конструктивное выполнение фиксирующего кольца (фиг. 2, а) и форма толкателя (фиг 2, б) для двигателя показанного на фиг. 1. Пластина толкателя имеет расширенную часть (фиг, 2, б) в том месте, где толкатель прижат к пьезоэлементу, Как и при напайке толка 1 телей эта часть примерно равна от - до4 - длины толкателя. Зазор между пьеэоэле6ментом и толкателями необходим для свободного изгиба толкателя при установке ротора .В случае, если ротор охватывает пьезоэлемент, то есть для двигателя с внешним ротором, пластина толкателя выполняется без расширения, при этом пазы для толкателейвыполняются снаружи фиксирующего кольца, как показано на фигуре 3. Диаметр фиксирующего кольца 6 выбирается равным диаметру пьезоэлемента б,В рассмотренной конструкции пьезоэлектрического двигателя использованы три пьезоэлемента. Количество пьезоэлементов принципиально не изменяет работу двигателя. Очевидно, что чем больше пьезоэлементов, тем больше мощность на валу двигателя.В показанной на фиг. 1 конструкции двигателя запорная шайба совмещена с пьезоэлементом 5, В конструктивноМ отношении это выгодно, если число пьезоэлементов больше одного, Для одного пьезоэлемента опорную шайбу, роль которой в данном случае играет обесточенный пьезоэлемент 4 следует выполнить иэ упругого композиционного материала, например, из стеклопластика или пресс-материала АГ - 4,На фиг, 1 показано последовательноеэлектрическое включение пьезоэлементов5 через выводы 16. Поляризация при этомвсех пьезоэлементов направлена в однусторону, Такое включение рассчитано наувеличение входного сопротивления пьезоэлектрического двигателя. При необходимо"0 сти. уменьшения входного сопротивлениядвигателя все пьезоэлементы соединяютсяпараллельно, при этом направление поляризации Р двух соседних пьезоэлементовдолжно быть противоположным,"5 Пьезоэлектрический двигатель работает следующим образом.При подключении выводов 16 к источнику переменного напряжения (источник начертеже. не показан) с частотой, равной ре 20 зонансной частоте радиальных колебаний, впьезоэлементах 3 - 5 возбуждаются упругиемеханические колебания, которые возбуждают продольные по длине колебания в толкателях 9,25 Эти колебания на концах наклонноупертых в ротор 2 толкателей 9 вызываютвращение ротора, Фиксация возбужденныхтолкателей 9 осуществляется фиксирующими кольцами 6 и 7, препятствующими сме 30 щению толкателей как назад, так и вбок,Цилиндрические проточки на кольцах 6и 7 препятствуют осевым смещениям пьезоэлементов 4 и 6 относительно пьезоэлемента 3, который зафиксирован относительно35 корпуса 1 фиксирующим кольцом 12, Смещению ротора в осевом направлении препятствует капроновый подпятник 15,установленный на крышке 14, корпуса 1.В процессе регламентных работ двига 40 тель разбирается и в пазы фиксирующихколец 6 и 7 устанавливают новые толкатели9 взамен изношенных, В условиях производства выполнение этой операции не требует высокой квалификации и легко45 автоматизируется.Изменение глубины пазов, использование внешнего расположения толкателей,варьирование диаметра ротора позволяетуже на этапе проектирования выбрать ско 50 рость двигателя в том жедиапазоне, что искорость прототипа. Фрикционная связьтолкателей с пьезоэлементом, поддерживаемая пружиной 13, практически абсолютнонадежна, что выгодно отличает этот способ55 передачи колебаний от пьезоэлемента ктолкателям, ранее осуществлявшийся посредством распайки. Отсутствие микротрещин, возникавших при распайкепьезоэлементов, в несколько раз увеличиваю тмощность двигателя. Значительно ;еньшаются требования к адгезии электродов,что позволяет успешно применять медныеили никелевые электроды вместо серебряных,Формула изобретения 1, Пьезоэлектрический двигатель, содержащий коаксиально расположенные в корпусе ротор и статор, включающий по крайней мере один пьезоэлемент в форме диска с отверстием, с электродами и поляризацией для возбуждения радиальных колебаний, и упругие пластины-толкатели, прижатые одним концом к цилиндрической поверхности ротора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения стоимости ремонта двигателя при условии сохранения области его рабочих частот для заданного типоразмера пьезоэлемента, в него введенопо крайней мере одно свободно установленное относительно пьезоэлемента кольцо иззвукоизолирующего материала с радиаль 5 ными пазами, высота которых меньше ширины толкателей, внутри пазов свободноустановлены другим концом толкатели, прижатые к плоской поверхности пьезоэлемента посредством запорной шайбы и10 кольцевой пружинящей прокладки, установленной между крышкой корпуса и запорнойшайбой,2, Двигатель по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в качестве звукоизолирующего ма 15 териала использован карболит,3, Двигатель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что запорная шайба совмещена содним из пьезоэлементов.