Вибродвигатель

(23) Приоритет па делам иаооретеиий и открытий(7) Заявитель Каунасский политехнический институт им, Антанаса Снечкуса(54) ВИБРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к области приборостроения, в частности, может быть использованов маломогцньх исполнительных механизмахи устройствах позиционирования.Известен вибродвигатель, содержащий генератор,ротор, пьезоэлемент, который выполнен изпластин, образующих треугольник, взаимодействующих вершинами с ротором, а электродыкаждой иэ пластин подсоединены к трехфазномугенератору 11,Недостаток данного.выбродвигателя состоит1 Ов том, что его мощность относительно мала из-заограниченной величины перемещения концовпьезоэлементов.Известен вибродвигатель, содержащий цилиндрический ротор, пьезоэлектрический привод,состоящий из двух вибраторов, установленныхпод утлом друг к другу и скрепленных в вершине угла башмаком, взаимодействующим сротором, и схему питания, включающую генератор и фазовращатель 21.20В известном вибродвигателе,каждый из вибраторов выполнен в виде пьезокерамическогоэлемента продольных колебаний, при этом один 2из элементов подключен к генератору непосредственно, а другой через фазовращатель,Недостаток этого вибродвигателя состоит в том, что его мощность ограничена, так как амплитуда сигнала питания пьезоэлементов огра. ничена механической жесткостью пьезоэлементов.Целью изобретения является повышение мощности вибродвигателя.Поставленная цель достигается тем, что в вибродвигателе, содержащем цилиндрический ротор, пьезоэлектрический привод, состоящий из двух вибраторов, установленных под углом друг к другу и скрепленных в вершине угла башмаком, взаимодействующим с ротором, и схему питания, включаьэщую генератор и фаэовращатель, каждый из вибраторов выполнен в виде двух пьезокерамических шайб, поляризованных по толщине в противоположных напрас лениях, на одном из торцов которых установ. лен экспоненциальный концентратор продольных колебаний, башмак установлен на. узких концах концентраторов, при этом поверхность баш. мака, взаимодействующая с ротором, выполнена криволинейной с радиусом кривизны, большим3 77177 радиуса ротора, а к геератору и фазоврашатслю поцключены обшис обкладки пьезокерамических шайб.ЮС целью обеспечения реверса и регулирования скорости врашеция схема питания содержит5 дополнительно датчик угловой скорости, подключенный через усилитель, частотный дискриминатор и блок управления к управляюшему входу фазоврашателя,На чертеже представлена схема вибродвигателя.С ротором 1 сопряжен датчик 2 скорости, который через усилитель 3, частотный дискриминатор 4 и блок управления 5 подключен к управляющему входу фазовращателя 6. Выход генератора 7 переменного напряжения подключен к средней обкладке пьезоэлемента 8 и через фазовращатель - к средней обкладке пьезоэлемента 9. Пьезоэлементы выцолецы в виде двух пьезокерамических шайб, поляризованых по толщине, На одном торце каждой шайбы установлен экспоециалный концентратор О, 11 продольных колебаний соствет. ственно. На суженных концах концентраторов установлен башмак 12, поверхность которого, взаимодействунвцая с ротором, выполнена изогнутой, с радиусом кривизны, большим радиуса ротора 1. Вторые торцы пьезоэлементов установлены жестко ца основании 13 посредством винтов 14, 15.Вибродвигатель работает следующим образом.При вклочеции питания сигнал с генератора 7 перемеого напряжения подается к средней обкладке пьезоэлемента 8 и через управляемый фазоврашатель 6 - к средней обкладке пьезоэлемента 9. Так как пьезоэлементы 8, 9 выполнены в виде пьсзокерамических шайб, поляризованных по толцике, с противоположно направленными векторами поляризации, они совершают колебания в противоположные стороны.Способность трансформировать электрическую энергию в механическую пьезокераляческих шайб, поляризованных цо толщине, в направлении вектора поляризации определяется по квард.45 рату коэффициента электромеханической связи,Хт. е. К, Причем в направлении радиуса шайб этот коэффициент будет К , Для пьезокерами. ки, например, марки РЕТ,США), К -0,70, а коэффициент электромеханической связи50 продольных колебаний, что имеет место в про. тотипе, К - 0,334, Получаем; что К = 4,5 КЪ 2 Это означает, что при использовании колебаний по толшине в 4,5 раза повышается эффективность трансформации электрической энергиив механическую.Так как пьезоэлемецгы 8,9 посредством винтов 14, 15 соединены жестко между основанием 13 и экспоненциальцыми коццецтрато 3 4рами О, 11, н следих нозбуж;ся мехаическис колебния. 1 рсм К коэффиет усиления механических колебаий определяется по формулек,:Я,где Яо, 8 - плошади поперечного сечениявходного и выходого торца коццентратора.Так как суженные концы концентраторов О,11 жестко соединены между собоюосредствомбашмака 12, последний будет совершать колебания в пространстве по траектории, определяемой величиной и знаком фазового рассогласования между сигналами с выходов генератора7 и фазоврашателя 6, Башмак 12, взаимодействуя с ротором 1, сообщает ему момент вра.щения. Так как поверхность башмака, взаимодействуюшая с ротором 1, изогнута с радиусом,кривизны, большим радиуса ротора 1, площадьконтакта между ними при поперечном перемешении башмака будет постоянной, причем при,длительной работе вцбродвигателя при износебашмака плошадь контакта практически не будет меняться, что повышает надежность и долговечность работы двигателя.При вращении ротора 1 сигнал с датчика 2скорости через усилитель 3 подается к частотному дискриминатору 4. Сигнал, амплитуда которого пропорциональна величине колебанийугловой скорости ротора 1, с выхода дискри.мццатора 4 через блок управления 5 подаетсяк управляющему входу фазоврашателя, которыи, изменяя фазу сигналов, поступающихк обкладкам пьезоэлементов 8, 9, компенсирует колебания угловой скорости. Этим повышается точность угловой скорости вращения.При помощи блока управления 5 путемизмерения фазы сигналов питания пьезоэлементов 8, 9 обеспечиваются. также разные режимыработы вибродвигателя, в том числе реверсиро.ванне и плавное изменение скорости вращения.Экспериментальные исследования макетавибродвигателя показали, что в 3-4 раза повышается мощность вибродвигателя, причем коле.бация угловой скорости уменьшены в 3 раза посравнению с прототипом.Формула изобретения1. Вибродвигатель, содержаший цилиндрическийротор, пьезоэлектрический привод, состоящийиз двух вибраторов, установленых под угломдруг к другу и скрепленых в вершие углабашмаком, взаимодействующим с ротором, исхему питания, вкпо 1 ающуоеергор и фазо.вращатель, о т л и ч а юц и й с я тем,что с целцо повышения моосги нибролвига77773 Составитель Ь.БаевТехред Т. Маточка Корректор Н. Бабинец Редактор Е, Абрамова Тираж 844 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 6709/66 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 теля, каждый из вибраторов выполнен в виде двух пьезокерамических шайб, полярированных по толщине в противоположных направлениях, на одном из торцов которых установлен экспо ненциальный концентратор продольных колебаний, башмак установлен на узких концах концентраторов, при этом поверхность башмака, взаимодействующая с ротором, выполнена криволинейной с радиусом кривизны, большим радиусом ротора, а к генератору и фазовращателю подключены общие обкладки пьезокерами ческих шайб.2, Вибродвигатель по п. 1, о т л и ч а ющ.и й с я тем, что, с целью обеспечения реверса и регулирования скорости вращения, схема питания содержит дополнительно датчик угловой скорости, подключенный через усилитель, частотный дискриминатор и блок управления к управ. ляющему входу фазовоащателя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 10 1. Авторское свидетельство СССР Хф 480875, кл. Р 16 Н 17/00, 1975. ) 2, Авторское свидетельство СССР Р 632014,кл. Н 01 1 41/10, 1978 (прототип).