Пьезоэлектрический двигатель

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ С ТИЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистическид Республик(22) Заявлено 20, 1078 (21) 2705055/24-25с присоединением эаявки Нов(51)М. Кл.зН 01 . 41/08 Н 02 й 11/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийАзербайджанский политехнический институт им. Ч. Ильдрыма( 54 ) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к областиэлектрических двигателей, в частности к двигателям особого класса -пьезоэлектрическим, которые находят при менение в приборостроении, автоматике и бытовых приборах.Известны пьезоэлектрические двигатели(вибродвигатели),содержащие ротор и подпружиненный к нему пьезоэлектрический вибратор, колебания которого путем фрикционного зацепления приводят ротор во вращение 1), 2 .Известен, например, пьезоэлектрический двигатель, содержащий статор и ротор, по крайней мере один из которых имеет пьезоэлектрический вибратор, установленные с пространствен- ным зазором друг относительно друга, и средство их взаимодействия(31.В известном двигателе средство взаимодействия статора с ротором выполнено в виде стержней, установленных под углом к поверхности ротора так, что концы стержней взаимодействуют с этой поверхностью фрикционно, а зазор между статором и ротором выбран из условия воэможности размещения в нем указанного средства взаимодействия. Механическое взаимодействие трущихся поверхностей приводит к изме" нению их геометрических размеров вследствие истирания, Попадающие при этом в зазор мельчайшие частички материала изменяют условия фрикционного взаимодействия.Все это ведет к снижению стабильности и надежности работы двигателя.Целью изобретения является обеспечение стабильности работы и увеличение надежности двигателя.Указанная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом двигателе, содержащем статор и ротор, по крайней мере один из которых имеет пьезоэлектрический вибратор, установленные с пространственным зазором друг относительно друга, и средство их взаимодействия, пространственный зазор между статором и ротором имеет величину не меньше амплитуды колебаний пьезоэлектрического вибратора, а средство взаимодействия статора с ротором выполнено в виде укрепленных на них постоянных магнитов и ферромагнитного материала.Сущность изобретения заключается в следующем.Снабжение составных частей двигателя - статора и ротора - постоянными магнитами и ферромагнитным материалом создает магнитное поле, Гео- метрическая форма поверхностей статора и ротора, являющихся носителями магнитоактивных элементов, такова, что состоянию равновесия отвечает.произвольное положение ротора относительно оси вращения, Это условие удовлетворяется, если одно из двух тел - статор или ротор - являнтся телом вращения с осью, совпадающей с осью вращения ротора, второе тело должно иметь ось симметрии перпендикулярно оси вращения ротора.Тело вращения выполнено из пьезокерамики и служит пьезоэлектрическимвибратором.Под влиянием внешнего напряжения, приложенного к электродам пьезаэлектрика, тело вращения деформируется, Щ Деформация приводит к смещению магнитоактивных элементов и появлению момента, стремящегося установить роторв положение равновесия, появившеесяв связи с деформацией тела вращения,При снятии напряжения с электродовдеФормация исчезает, но ротор продолжает движение по инерции. Новая деформация опять приводит к появлениюмомента с тем же направлением, Такимобразом, в результате периодическойдеформации пьезоэлектрического устройства, ротор двигателя получаетимпульсы строго определенного направления, под действием которых он вводится в состояние равномерного вращения,На Фиг. 1 и 2 показан пьезоэлектрический двигатель с цилиндрическимротором, в двух проекциях; на фиг.3 и 4 - тот же двигатель, снабженный 4 Одополнительными магнитами на роторев двух проекциях; на Фиг. 5 и б -вариант выполнения двигателя с цилиндрическим статором в двух проекциях",на Фиг. 7 и 8 - тот же двигатель сдополнительными магнитами на статоре,в двух проекциях,Двигатель(фиг. 1 и 2) состоит из статора 1, выполненного из постоянных 50 магнитов, и ротора 2, который представляет собой полый цилиндр из пьезокерамики, снабженный электродами 3 на внутренней и внешней поверхностях цилиндра, Они располокены параллельно образующим цилиндра и выполнены из ферромагнитного материала Электроды разделены изоляционными полосками 4, Подача питания происходит через контакты-щетки 5, соединенные с источником питания б постоянного то- Я ка.Для усиления эффекта магнитного взаимодействия ротор может быть снабжен дополнительно небольшими постоян ными магнитами 7 (Фиг. 3 и 4). На Фиг. 5 и б изображен двигательс цилиндрическим статором. Двигательсостоит из полого цилиндрическогостатора 8, выполненного из пъезокерамики с электродами, аналогичнымиописанным выше. Ротор двигателя 9выполнен в виде плоского постоянногомагнита. Двигатель питается от генератора 10 с Фазовращателем 11.Для усиления эффекта магнитноговзаимодействия на статоре укрепленыпостоянные магниты 12(фиг.7 и 8).Работает пьезоэлектрический двигатель следующим образом,При подаче питания от источника бпостоянного тока через шетки 5 напару диаметрально противоположныхэлектродов 3 (Фиг. 1 и 2) происходитдеформация цилиндрического ротора(так, как изображено пунктиром),Приэтом возникает сила Г, вызывающаявращение ротора. Когда щетки 5 оказываются на изоляционных полосках 4,напряжение на электроды не поступает,пьезокерамика освобождается от деформации, и ротор продолжает вращатьсяпо инерции, Через определенное время(оно зависит от размеров полосок иэлектродов) шетки снова оказываютсяна электродах, что вызывает появлениеновой деформации и возникновение вращательного момента и т.д,Работа двигателей изображенных наФиг. 5-8 аналогична описанной, только для питания их требуется генератор переменного напряжения и Фазовращатель,Как следует из описания работыустройства, величина магнитного взаимодействия между статором и роторомопределяется качеством магнитных элементов и величиной пространственногозазора, При этом, эффект магнитноговзаимодействия возрастает с уменьшением расстояния между указанными частями двигателя, Следовательно, статор и ротор двигателя должны бытьустановлены с минимальным пространственным зазором, при котором невозможен механический контакт между ними, Последнее условие удовлетворяется, если величина пространственногозазора не меньше амплитуды вибрацийпьезоэлектрического вибратора,Исключение механического взаимодействия между статором и роторомустраняет воэмокность поломки соударяющихся подвижных элементов устройства, благодаря чему, двигатель отличается высокой надежностью.Таким образом, установка статораи ротора пьезоэлектрического двигателя с пространственным зазором между ними, величина которого не менеечем амплитуда вибраций пьезоэлектрического вибратора и снабжение хотябы одного из них постоянными магнитами, а другого - ферромагнитным материалом, приводит к стабильности ра 77592боты двигателя, увеличению надежности и срока его службы,Формула изобретенияПьезоэлектрический двигатель,содержаший статор и ротор, по крайней мере один из которых имеет пьезоэлектрический вибратор установленные с пространственным зазором один относительно другого и средство их взаимодействия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью обеспечения стабильности работы и увеличения надежности, пространственный зазор между статором и ротором имеет величинуне меньше амплитуды колебаний пьезоэлектрического вибратора, а средство взаимодействия статора с роторомвыполнено в виде укрепленных на нихпостоянных магнитов и пластин из ферромагнитного материала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 536578, кл. Н 02 Ю 11/00,1975.ф 2. Авторское свидетельство СССРВ 604058, кл. Н 02 М 11/00, 1976.3. Авторское свидетельство СССРЮ 573829, кл. Н 01 Е 41/00, 1973,775792 в рцг,Составитель Б. БаевКоляда Техред М.Петко Корректор О, Макарен Редакто одписно 4 филиал ППП"Патент", г. Ужгород, Ул, Проектна аказ 7776/65 Тираж ВНИИПИ Государственн го делам изобрете 113035, Москва, Ж, 44 о комитета С й и открытийаушская наб.