Пьезоэлектрический двигатель

,Головяши етельство СССР 1 41/09, 1979.британии 2 М 11/00, 1983.РИЧЕСКИЙ ДВИе; в устройствахавления, контрол АТЕЛЬ втома" , робообенуобенеш- внешний и вну нний лы 2 щтСо, (1)вность н частота н ии пьеэоэ ОСУДАРСТВЕНМЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР(57) Испольэованитики, системах упр Изобретение относится к пьезоэлектрическим приводным двигателям, предназначенным для работы в устройствах автоматики, системах управления, контроля, робототехнических комплексах и т.д,Целью изобретения является повышение КПД ПД эа счет согласования собственных резонансных частот кольцевой оболочки и пьезоэлемента.Поставленная цель достигается тем, что в ПД, содержащем ротор и статор на основе кольцевого пьезоэлемента, одна из цилинд- . рических поверхностей которого заключена в оболочку, на которой установлены толка- тели, параметры пьезоэлемента и оболочки связаны соотношением тотехнических комплексах и т.д, Пьезоэлектрический двигатель содержит ротор и статор на основе кольцевого пьезоэлемента, одна из цилиндрических поверхностей пьезоэлемента заключена в оболочку, на которой устанавливаются толкатели. За счет согласования собственных резонансных частот пьезоэлемента и оболочки удалось обеспечить требуемую добротность составного осциллятора и тем самым повысить КПД пьезоэлектрического двигателя, 2 ил. о оГДЕ бвнутр, бенеш тре диаметры ободочки;1 - глубина нарезного паза в оболочке; С - скорость звука в оболочке;р" - Резонансная частота на первой моде радиальных колебаний пьезоэлемента;в - номер моды радиальных колебаний оболочки, причем знак "+" соответствует внутренней оболочке, а знак "-" внешней,Опытным путем установлено, что наибольшая эффективность составного осциллятора достигается при строго определенной толщине оболочки (с учетом ее жесткого крепления к пьезоэлементу), которая варьировалась в пределах единиц миллиметра (а не десятков миллиметров, как в прототипе).Наибольшая эффекти вступает тогда, когда резонансная а первои моде радиальных колебан лементасоответствует(с учетом поправочного коэффициента т) резонансной частоте радиальных колебаний оболочки.,цля случая радиальных колебаний оболочки справедливо соотношение где 1 р - резонансная частота оболочки.б Однако данное соотношение справедо ливо для случая - ".т 1. При минимибвнобенеш эации ПД, и как следствие - оболочки, это соотношение выполняется с учетом поправочного коэффициента, экспериментально установленная зависимость которого имеет видо о 1=1,2-0,33 - - для - -" (0,6 бвнеш бенешо . 1-1 для - тр 0,6обенешТогда соотношение для радиальных колебаний оболочки преобразуется в если в оболочке сделаны пазы и толкатели устанавливаются на звукоизоляционный компаунд для уменьшения уровня шума, тогда вводится поправка 21, поскольку по контуру на глубину толкателя звуковая волна не распроЬраняется (фиг. 1).При этом соотношение для заданных колебаний оболочки преобразуется вЗаменив в данном соотношении 1 р на 1 р" (режим резонансного согласования), получим требуемое соотношение.На фиг, 2 приведена схема ПД на основе составного осциллятора. Она включает кольцевой пьезоэлемент, заключенный.в оболочку, на которой установлены толкатели, упирающиеся во внутреннюю поверхность ротора, Работает ПД следующим образом. При подключении пьезоэлемента к источнику внешнего возбуждения в нем возникают акустические радиальные резонансные колебания на частоте 1 р". За счет резонансного согласования радиальных частот пьезоэлемента и оболочки эти колебания практически беэ ослабления пе редаются в оболочку, а через оболочку - втолкатели, которые фрикционно взаимодействуют с ротором, вращают его.Составной осциллятор выполнен на основе керамики ЦТБСс бвнеш=28 мм, 10 1 р 57 кГц. Оболочка выполнена из стали20 Х,С=5250 м/с. Толкатели установлены в пазы оболочки и закреплены с помощью компаунда на основе эпоксидной смолы. Поскольку такой компаунд является 15 хорошим эвукопроводящим материалом(С 5000 м/с), наличием пазов можно пренебречь. Для внешней оболочки бвнутро- -" -+ 1, тогда для а=1 (основной моды) 20 бенешдля бенеш получаемоо 2 С обвнеш = бвнутр = 30,6 мм.л ф25а толщина оболочки равнао ф-- " -1 3 мм.бенеш - бвн2.1Использование предлагаемого устройства позволит более чем в три раза повысить мощность ПД с сохранением прежнего ресурса и открывает возможности для создания микропьезодвигателей на пьезошайбах 35 2012 10 ммитдФормула изобретенияПьезоэлектрический двигатель, содер жащий ротор и статор на основе кольцевогопьезоэлемента, одна из цилиндрических поверхностей которого заключена в оболочку, на которой установлены толкатели, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения 45 КПД пьезоэлектрического двигателя эа счетсогласования собственных резонансных частот пьезоэлемента и оболочки, параметры пьезоэлемента и оболочки связаны соотношением50 Л(бвнутр +бвнеш + 2) р = 2 тттйС,о о, и о для внутренней оболочки,55 ф(бвнутр +бенеш - 21) тр = 2 пИС,для внешней оболочки,Составитель С.ПетренкТехред М.Моргент ал Корректор С.Пека дакто з 2235 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 О где бенеш, бвнутр - внешний и внутреннийо одиаметры оболочки; Опальная оболочка на ба икают люли ЛРчкд Рйюр 1 - глубина нарезного под толкатель паза в оболочке; о С - скорость звука в материале оболочки; П 5 1 Р - резонансная частота на первой моде радиальных колебаний пьезоэлемента; а - номер моды радиальных колебаний оболочки,