Вибродвигатель

(22) Заявлено 0907; 81 (21 331 б 061/18-.25 Н 01 Ь 41/08Н 02 Н 11/00 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088.8) Дата опубликования описания 070133 Ю.Гервицкас-В.А.В сский политехнический инст К(71) Заяви 54) ВИБРОДВИГАТЕЛ Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в маломощных исполнительных механизмах и устройствах позиционирования,Известен синхронный вибропривод, содержащий ротор, пьезокерамические преобразователи, закрепленные на роторе и подключенные к источнику переменого напряжения через фазосдвигаю.щую схему и упругий элемент, охватывающий пьезокерамические преобразователи, причем к упругому элементу прижат дополнительный пьезокерамический элемент, подключенный к дополнительному источникупеременного нап" ряжения, соединенному с блоком управления (11Недостаток известного вибропривода состоит в том, что его мощность является ограниченной, так как пьезокерамический преобразователь охвачен упругим элементом, демпфирующим его колебания, что также уменьшает КПД вибропривода.Наиболее .близким к предлагаемому является волновой вибродвигатель, содержащий корпус, установленныев нем ротор и охватывающий его и сопряженный с ним кольцевой пьезокерамический преобразователь с разделенными на сектора электродами, подключенными к источнику высокочастотного многофазного напряжения. Кольцевой пьезо.5керамический преобразователь эакреп"лен в корпусе по всей внешней поверхности и сопряжен с ротором посредством деформируемого элемента 21.Такое закрепление преобразователя.и наличие деформируемого элементаснижает эффективность работы вибродвигателя.Цель изобретения - повышение мощности, КПД вибродвигателя,Поставленная. цель .достигается тем,что в вибродвигателе, содержащем корпус, установленные в нем ротор и охватывакиций его и сопряженный с нимкольцевой пьезокерамический преобразователь с разделенными на сектораэлектродами, подключенными к истбчнику высокочастотного многофазногонапряжения, пьезокерамический преоб-разователь закреплен в серединах покрайней мере трех плоских, пружин, равномерно расположенных по окружностипреобразователя в плоскостях, парал-:лельных касательным в точках крепле.ния преобразователя, и концами закрепленных в корпусе, и сопряжен с ро 0 тором посредством башмаков, установленных посередине между точками крепления преобразователя к пружинам, причем количество. секторов, на которые разделены электроды преобразователя, по крайней мере в три раза больше количества Фаз источника, формирующих Одну волну деформации.На фиг. 1 изображен вибродвигатель, поперечный разрез; на Фиг. 2 разрез А-А на фиг.1.Пьезокерамический преобразователь1, выполненный в виде кольца, при помощи зажимов 2-4 закреплен по сере" динам плоских пружин 5-7, установленных на равноМ расстоянии по углу од" на от другой, параллельно касательным в точках крепления преобразователя.Внутренняяобразующая поверхность преобразователя 1 посредством башмаков 8-10, установленных по серединам между точками крепления с натягом, сопряжена с ротором 11, при помощи подшипников 12 установленным в корпусе 13, в котором также закреплены пружины 5-7. Один электрод преобразо" вателя 1 разделен на идентичные сектора 14-22. 25Вибродвигатель работает следующим образом.При включении питания сигналы с многофазного источника переменного высокочастотного напряжения поступа ют к секторам 14-22 пьезокерамического преобразователя 1, выполненного в виде кольца. Количество секторов электрода, формирующих волну деформации, соответствует числу фаз источника переменного напряжения.В представленном вибродвигателе число секторов, формирующих одну волну деформации, равно трем, причем по периметру кольцевого пьезокерамического преобраэо вателя 1 формируются три бегущие волны деформации, т.е. используется третья мода колебаний. фазовое рассогласование между сигналами питания определяется по Формуле 45Зб(РжвфМ, (1) гдв М - число секторов электрода, формирующего одну волну деформации. Число секторов электрода определяется 50 по формулеХ = КМ, (2) где К - номер моды колебаний пьезоке" рамического кольца.Бегущие волны деформации пьезоке рамического кольца 1 посредством башмаков 8-10, установленных с натягом относительно ротора 11, сообщают ему , момент вращения. Мощность вибродвигателей обычно ограничивает допустимая мощность внутренних диэлектрических и механических потерь, рассеиваемая пьезокврамическим преобразователем в виде тепла. Диэлектрические потери определяются физическими параметрами пьезокерамики. Механические потериРм определяются по формуле,Я ЕМ 33м- (3)0(мЕгде и - угловая частота, БЗ 3- модуль Юнге, Т - механическая нагрузка преобразователя, Ям- механическая добротность преобразователя.Как видно из формулы (3), внутрен" ние механические потери сильно возрастают при увеличении внешней механической нагрузки преобразователя, что снижает добротность, а тем самым и амплитуду колебаний. Закрепление преобразователя 1 при помощи зажимов 2-4 по серединам плоских пружин 5-7 способствует значительному уменьше" нию внешней нагрузки. Кроме этого, плоские пружины способствуют наимень" швму,демпфированию амплитуды бегущей волны деформации, совершающей колебания в направлении радиуса пьезокерамического кольца и перпендикулярно плоскости пружины. Это способствует снижению внутренних механических потерь, а тем самым повышению мощности вибродвигателя в целом. Повышение добротности преобразователя позволяет уменьшить амплитуду сигналов питания и снизить энергопотребление, т.е, повысить КПД. Башмаки 8"10, взаимодействующие с ротором 11, прикрепляются по серединам между точками крепления преобразователя 1 в зажимах 2-4, т,е. в точках наибольшей амплитуды бегущих волн деформации, способствующих созданию наибольшего момента вращения. Количество бегущих волн деформации по периметру кольца пьезокерамического преобразователя соответствует числу башмаков или точек взаимодействия с ротором, что обеспечивает наибольший момент вращения ротора.Экспериментальные исследования макета вибродвигателя показали, что по сравнению с прототипом мощность повышается в 1,4-1,5 раза, причем энергопотребление уменьшается на 30-40.Формула изобретенияВибродвигатель, содержащий корпус, установленный в нем ротор и охватывающий его и сопряженный с ним кольцевой пьезокерамический преобразователь с разделенными на сектора электродами, подключенными к источнику высокочастотного многофазного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения его мощности и КПД, пьезокерамический преобразователь закреплен в серединах по крайней мере трех плоских пружин, равно987716 Заказ 10317/42 Тираж 701 Подписное И Пат г,у лиал мерно расположенных по окружностипреобразователя в плоскостях, параллельных касательным в точках крепления преобразователя,и концами закрепленных в корпусе, и сопряжен с ротором посредством башмаков, установленных посередине между точками крепления преобразователя к пружинам, причем количество секторов; на которыеразделены электроды преобразователя,но крайней мере в три раза больше КОличества фаз источника, формирующиходну волну деформации.Источники информациипринятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 609559, кл. Н 02 Н 11/ОО, 1976.2. Авторское свидетельство СССР9 595813; кл. Н 04 Ь 41/08,Н 02 И 11/00, 1976 (прототип)е род, ул. Проектная, 4