Двигатель

ОП И(;АНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВ ИТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 190679 (2 ) 2787387/25-06 Сфеэ Севетскик Сецнаенстичеакин Республик(23) Приоритет -Г 03 С 7/00 Гвсударетвенннй аоинтет СССР яа аелаи нзобретеннй н етнрытнй(54) ДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к машиност. роению, а именно к двигателям, и может быть использовано для автоматизации технологических процессов, осуществляемых в вакууме.Наиболее близким к предлагаемому является двигатель, содержащий статор, ротор и соединенные с ними пьезопреобразователи 11 .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 ристик двигателя путем совместного использования для его работы электрического и теплового полей.Укаэанная цель достигается тем, что пьезопреобраэователи закреплены 2 на роторе на упругих подвесках, их противоположные концы сэединены между собой термочувствительными пружинами, выполненными в виде множительных элементов. для преобразова ния малых продольных деформаций пьеФзопреобразователей 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 А-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 кривошипе 13 оси 2 статора 1. Пружины б 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 1 б,.изготовле:ных, например, из пьезокерамики ЦТС, 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 менщу собой и с источником 19 питания через кол лекторные кольца 26, изолированные от оси 2 при помощи изоляционных колец 21, и через токосъемники 22. На роторе 3 установлен фланец 23 для крепления звеньев нагрузки. 2 ОДвигатель 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 О ся в движение. С вала ротора снимается полезная нагрузка. При последовательной подаче напряжения на пьезопреобразователи по определенной программе полезная. нагрузка с ва 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. ОПри изменении порядка подачи напряжения на пьезопреобразователи ротор вращается в противоположную сторону. При пуске для преодоления момента трогания можно-подать напряжение большей величины, чем в процессе вращения ротора. При остановке двигателя дляпреодолевания сил инерции можно использовать противов ключение, при этом крутящий, момент направлен в сторону, противоположнуюнаправлению действия сил инерции.Время выбега двигателя при этом можно существенно уменьшить,При последовательном изменениипорядка подачи напряжения на пьезопреобразователи двигатель работаетв.следящем режиме,Выполнение пружин б и 7 термочувствительными позволяет осуществитьтермостабилизацию двигателя. Привоздействий теплового йоля на пружины б и 7 последние, нагреваясь,увеличивают свои линейные размеры,отчего стрела прогиба увеличивается, что вызывает уменьшение тянущегоусилия, действующего на эксцентриковую втулку 12 со стороны нагреваемых пружин, равновесие сил на втулке нарушается, и ротор поворачивается. При необходимости исключенияповорота ротора в. зоне каждого изузлов пьеэопреобразователь - упругие звенья помещается термопара, которая показывает степень воздействиятеплового поля на упругие звенья(система калибруется при настройке),при этом сигнал от термопары подается на измеритель температуры (не указан), с него на источник питанияскоторого подается пропорциональноевеличине температуры напряжение прямой полярности на пьезопреобразователь. Последний расширяется, и егопродольная деформация вызывает умень.шение стрелы прогиба пружин на ту жевеличину, что и величина прогиба отвоздействия теплового поля. Следовательно, средняя точка каждой изпружин б и 7 остается неподвижной,т,е. реализуется термостабилизациядвигателя.При отсутствии напряжения на пьазопреобразователях и воздействии теплового поля двигатель работает кактепловой, При этом термочувствительные пружины б и 7 при их перемещениив зону охлаждения уменьшают своюдлину и прогиб, увеличивая тянущееусилие, передаваемое на втулку 12;одновременно пружины б и 7, находя-щиеся в зоне нагрева, увеличиваютсвою длину и прогиб, не препятствуя вращению ротора. При вращенииротора в зоны нагрева и охлажденияпопадают новые пружины 6 и 7, и процесс повторяетсяза счет чего осуществляется непрерывная работа двигателя.Подачей электрического напряжения на:пьезонреобразователи 5 можетбыть осуществлен реверс устройствапри его работе в режиме тепловогодвигателя.Таким образом, совместное использование для работы предлагаемогодвигателя электрического и тепловогополей существенно улучшает его характеристики - повышает точность за848736 формула изобретения 0 А Составитель Л.Тугаревдактор В.Данко Техред А.Савка . Корректор Г.Решетник Тираж 523дарственного комит изобретений и откква, Ж, Раушска Подписноа СССРтийнаб., д.4/5 Заказ 6040/39 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Косилиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная 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 й - с я тем, что, с целью улучшения дина" мических и статических характеристик двигателя путем совместного использования для его работы электрического и теплового полей, пьезопреобразователи закреплены на роторе наупругих подвесках, их противоположные концы соединены между собой термочувствительными пружинами,. выполненными в виде множительных элементовдля преобразования малых продольныхдеформаций пьезопреобразователей вбольшие поперечные перемещения свободных средних участков пружин, и последние соединены своими среднимиучастками со статором через втулку,дополнительно установленную на роторе с возможностью вращения эксцентрично относительно последнего.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 613393 кл. С 11 В 15/40, 1977.