Вибродвигатель

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 07.02.77 (21) 2451461/ 51) М. Кл. Н 01 Ь 41/10 с присоединением заявки М. Государственный комитеСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий 3) Приоритет(45) Дата опубликования описания 22.08 7 (088 8)(72) Авторы изобретен Ю. Вискупайтис, Л. Р. Паташен Рагульск итехнический институт им. Антанаса Снечкус(71) Заяаител унасскии 54) ВИБРОДВ ИГА Т Изобретение относится к ооласти приборостроения и может быть применено для привода к вращению малогабаритных устройств.Известны вибродвигатели 1, содержавшие в качестве электромеханического преобразователя пьезоэлектрический элемент.Наиболее олизким по технической сущности к изобретению является вибродвигатель, содержащий ротор, статор и электромеханический преобразователь в виде биморфного пьезоэлемента, жестко соединенного с основанием, установленным на статоре с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси ротора 2).Недостатками известного вибродвигателя являются малые скорость вращения и крутящий момент из-за несовершенности конструкции преобразователя, то есть слишком длинная и маложесткая конструкция значительно снижает передачу импульса. Кроме того, недостатками являются ненадежность и недолговечность фрикционного контакта, так как под воздействием истирания и температуры он настолько изменяется, что приходится постоянно его регулировать, например, изменением в креплении основания. Целью изобретения является увеличение скорости вращения и крутящего момента.Это достигается тем, что предлагаемое устройство дополнительно снабжено идентичным электромеханическим преобразователем, при этом оба преобразователя выполнены в форме кольцевых сегментов, размещенных с диаметрально противоположных сторон ротора и снабженных металлическими пластинами на участках контакта ротор - преобразователи, а основания преобразователей соединены регулируемым упругим, элементом.На фиг. 1 и 2 показан описываемый вибродвигатель в двух проекциях с раскрытым кожухом; на фиг, 3 (а,б) - профиль деформации пьезоэлемента при колебаниях.Преобразователь вибродвигателя выполнен в виде двух одинаковых пьезоэлементов сегментов 1 биморфного пьезоэлектрического, например пьезокерамического кольца, склееного по бокам, закрепленных на основаниях 2, поворачивающихся вокруг осей 3. Концы осей 3, оснований 2 вставлены в соответствующие отверстия стоек 4, Оба основания 2 преобразователя соединены при помощи пластинчатой пружины 5, посредине соединенной винтом б со статором 7. Места для фрикционного контакта на пьезоэлементах 1 выполнены в виде подклееных металлических пластинок 8. Концы оси 9 ротора 1 О вставлены в соответствующие отверстия на стойках 4. Стойки 4 закреплены на статоре 7. Вибродвигатель накрыт кожухом 11.Работает вибродвигатель следующим образом. При подаче однофазного электрического напряжения на электроды пьезоэлементов пьезоэлементы совершают сложные колебания, изменяясь в размерах и изгибаясь по профилю, как показано на фиг. 3. Наряду с колебаниями по вертикали Х 1 точка А совершает также колебания Х в перпендикулярном к плоскости направлении. По всей длине пьезоэлемента (см. развертку составной поверхности пьезоэлемента на фиг. З,б) имеются 3 - 7 стояний полуволны изгиба Х, В целом на биморфном кольце при резонансной частоте наилучшего вращения бывает восемь полуволн изгиба, так что диаметрально противоположные точки на таком кольце колеблются в одной фазе. Следовательно, чтобы получить максимальную амплитуду поперечных колебаний при рабочей частоте, достаточно взять меньшую часть кольца, т. е. 1/8, 3/8, 5/8 или 7/8. Но амплитуда вертикальных колебаний Х 1 прямо пропорциональна длине сегмента, Поэтому, свободно колеблюшаяся часть пьезоэлемента должна иметь 1/8 длины окружности кольца, тогда получатся наиболее интенсивные колебания, Врашение ротора 10 происходит частыми импульсами толкания, причем толкают ротор 10 колебания Х 1, происходящие по касательной к ротору 10. Колебания Х помогают преобразователю 1 прижаться к ротору 10 или оторваться, На отрыв преобразователя 1 от ротора 1 О влияет упругость пружины 5. Ее следует согласовать с массой преобразователя так, чтобы собственная частота колебания системы пружина - масса преобразователя была несколько ниже частоты возоуждения биморфного кольца.Пьезоэлементы 1 закрепляют и присоединяют к источнику питания так, чтобы получилось однонаправленное воздействие на ротор 10, фрикционный контакт частей 1 преобразователя с ротором 10 обеспечивается натягом пружины 5, который регулируется винтом 6. Конструкция обеспечивает надежность фрикциоццого контакта, Долговечность фрикционного контакта обеспечивается металлической подкладкой 8, Следует подчеркнуть, что скорость врашения ротора косвенно стимулируется и колебаниями Х Неско 1 ькие изгибы пьезоэлемента значительно изменяют его длину и увеличивают амплитуду колебаний Х 1, что, в свою очередь, увеличивает скорость вращения. Так как сегмент кольца при закрепленных концах колеблется, изворачиваясь, что, как было показано, увеличивает амплитуду колебаний по высоте сегмента, то из этого слеДует преимущество предлагаемой конструкции пьезоэлементов 15 перед другими. Двусторонний привод позволяет увеличить крутящий момент ротора.Формула изобретения20Вибродвигатель, содержащий ротор, статор и электромеханический преобразовательв виде биморфного пьезоэлемента, жесткосоединенного с основанием, установленнымна статоре с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной оси ротора, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости вращения и крутящего момента, устЗО ройство дополнительно снабжено идентичным электромеханическим преобразователем,при этом оба преобразователя выполнены вформе кольцевых сегментов, размещенныхс диаметрально противоположных сторонротора и снабженных металлическими плас 35тинами на участках контакта ротор-преобразователи, а основания преобразователей соединены регулируемым упругим элементом.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:до 1. Патент США3192416,кл. 310 - 8.6, 1963.2. Г 1 атент США319241,кл. 310 - 8.6, 1965.619986 аг. т Составитель Е. Артамонова Техред О. Луговая Корре Тираж 960 Подписно р П.Макаревнц СССР 13035,иал ППРедактор С. ХсифиЗаказ 4518/48ЦНИИПИ Госуд арственнделамМосква,П Пате ета Совета ий и откр аушская на ж город, ул. ого коми изобрете Ж, Р т,г.У Министровтийд. 4/5Проектная