Вибродвигатель

Союз СоветсиикСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИ ИЗОБРЕТЕН И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 1 ш.858153(23) Приоритет -Опубликовано 23.08.81. БюллетеньДата опубликования описания 26.СИ(53)М. Кл.Н 01 Ь 41/08 Н 02 Н 11/00 ударстмнный комитетСССРделам изобретенийи открытий 53) УДК 537.) Автор изобрете А. В. А. Б Каунасский политехнический институт им(54) ВИБРОДВИГАТЕ Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в устройствах позиционирования и исполнительныхмехан юмах.Известен синхронный вибропрнвод, содержащий ротор, пьезокерамические преоб- зразовагели, закрепленные на роторе и подключенные к источнику переменного напряжения через фазосдвигающую схему иупругий элемент, охватывающий пьезопреобразователи, причем к упругому элемен 10ту прижат дополнительный пьезопреобразователь, подключенный к дополнительному источнику переменного напряжения,соединенному с блоком управления 1).Недостатки известного вибропривода1состоят в том, что у него ограниченамощность, так как вращение ротора создаегся при взаимодействии бегущей волны деформации с наконечником дополнительного пьезопреобразователя,Известен вибродвигагель, содержащийоснование, подвижный узел, приводныепьезоэлементы, находящиеся в скользящем контакте с подвижным узлом, элементы прижима рабочих пьезоэлементов к подвижному узлу, генератор переменного напряжения, подключенный к рабочим пьезоэлементам. Прижим приводных элементов к подвижному узлу осуществляется с помощью магнита с управляемой величиной магнитного потока и магнитопроводящих накладок, установленных на рабочих пьезоэлементах и находящихся в магнитной связи с магнитом Г 2.Недостатки ювестного устройства состоят в том, что у него ограничена мощность, гак как пьезоэлементы (к подвижному узлу прижимаются за счет магнитного потока, юменение величеты которого в зоне взаимодействия пьезоэлемента и подвижного узла является ограниченной. Из за этого ограничен и динамический диапазон компенсации колебанкй угловой скоростиеЦель изобретения - повышение мощности и расширение динамическа о диапазона управления скоростью вращения при8581изменении момента внешней нагрузкиподвижного узла.Поставленная цель достигается тем,что в известный вибродвигатель, содержащий основание, подвижный узел, рабочие пьезоэлементы, находящиеся вскользящем контакте с подвижным узлом, элементы прижима приводных пьезоэлементов к подвижному узлу, генератор переменного напряжения, подключенный к рабочим пьезоэлементам, в неговведен амплитудный демодулятор, фильтрнижних частот, блок управления, элементы прижима выполнены в виде пакетовпьезокерамических шайб, установленныхмежду основанием и приводными пьезоэлементами, причем пьезоэлементы подсоединены к выходу генератора переменного напряжения последовательно с резистором,который через последовательно соединенный20амплитудный демодулятор и фильтр нижнихчастот подключен ко входу блока управления, к выходу блока управления подключены пьезокерамические шайбы. Кроме того,пакеты пьезокерамических шайб состоят25из попарно соединенных шайб с противоположным вектором поляризации.На фиг. 1 показана механическая схема вибродвигателя; на фиг. 2 - электрическая схема его питания,На основании 1 прикреплены пакетыЗО2-5 пьезокерамических шайб, которые установлены в держателях 6-8, выполненныхв виде стаканов, К держателям прикреплены также приводные пьезоэлементы 1013, находящиеся в скользящем контакте ЗЗс подвижным узлом 14, Обкладки пьезоэлементов 10-13 подключены к выходугенератора переменного напряжения 15последовательно с резистором 16, который через амплитудный демодулятор 17,4 Офильтр 18 нижних частот и блок 19 управления подключен к обкладкам пьезокерамических шайб, соединенных попарно спротивоположным вектором поляризации впакетах 2-5. 45Вибродвигатель работает следующимобразом.При включении питания переменное напряжение с генератора 15 подается параллельно к обкладкам пьезоэлементов 10- Бо13, одним концом прикрепленных к держателям 6-9, выполненнь 1 м в виде стаканов,а другим концом с определенным натягомвзаимодействующим с подвижным узлом(ротором) 14, Пьезоэлементы 10-13 со- ЗЗвершают резонансные продольные колебания и при взаимодействии с ротором 14сообщают ему момент вращения. Со сто 53 4роны ротора 14 пьезоэлементы 10-13нагружены механическим сопротивлениемКн, равным МЧ- ,З(1)где И - момент вращения;М - угловая скорость;Р - радиус ротора,В реальных устройствах, использующих вибродвигатели, например в устройствах транспортирования магнитной илифото ленты, валы вибродвигателей нагружены изменяющимся во времени моментом из-за изменения диаметра рулона,эксцентриситета ведущего вала и другихмеханических неточностей тракта. Увеличение, например, момента М нагрузки, вызывает уменьшение угловой скорости вращения ротора вибродвигагеля,чтокак видно из формулы (1), вызываетувеличение сопротивления нагрузки Кн пьезоэлементов 10-13. Зто вызывает уменьшение величины тока, протекающего черезпьезоэлементы и резистор 16. Сигнал срезистора 16 детектируется в амплитудном демодуляторе 17 и через нижних частот фильтр 18 подается к блоку 19 уп-.равления, на выходе которого амплитудасигнала увеличивается. Сигнал с блокауправления 19 подается к обкладкам пьеэокерамических шайб, соединенных попарно с противоположным вектором поляризации, перпендикулярным к плоскости обкладок, и вызывает расширение шайб внаправлении вектора поляризации. Увеличение сигнала на выходе блока 19 управления способствует увеличению силы Р прижатия пьезоэлементов 10-13 к ротору14, Сида трения Р тр., создающая моментвращения ротора 14, равнаТР.Л)где 6 - коэффициент трения.Из формулы (2) видно, что при увеличении силы Р прижатия пьезоэлементов10-13 к ротору 14 способствует повышению его момента вращения, компенсирующего увеличение момента внешней наг-рузки, а тем самым и уменьшение угловой скорости вращения ротора 14,Так как при деформации пьеэокерамических шайб они развивают значительныеусилия, динамнческий диапазон компенсации как постоянной, так и переменной составляющих момента внешней нагрузки является относительно большим, что такжеспособствует значительному повышениюмощности вибродвигателя в целом,Экспериментальные исследования макета вибродвигателя показали, что мощность вибродвигателя по сравнению с известным повышается в 2-2,5 раза. Настолько же расширился и динамический диапазон компенсации колебаний угловой скорости вращения ротора при изменении внешней нагрузки в широких пределах.формула изобретения1. Вибродвигатель, содержащий основание, подвижный узел, приводные ньезоэле,менты, находящиеся в скользящем контакте с подвижным узлом, элементы прижима приводных пьезоэлементов к подвижному узду, генератор переменного напряжения, подключенный к приводным пьезоэлементам, огл ичающийсятем, что, с целью повышения мощности и расширения динамического диапазона управления скоростью вращения при изменении момента внешней нагрузки, в него введен амплитудный демодулятор, фильтр нижних частот, блок управления, элементы прижима выполнены в виде пакетов пьезокерамических шайб, установленных между скнованием,и приводными пьезоэлементами,Б причем пьезоэлементы подсоединены авыходу генератора переменного напряженияпоследовательно с резистором, которыйчерез последовательно соединенный амплитудный демодулятор и фильтр нижних часО тот подключен ко входу блока управления,к выходу блока управления подключеныпьезокерамические шайбы.2. Вибродвигагель по и. 1, о г л и -ч а ю щ и й с я тем, что пакеты пьезо 15 керамических шайб состоят из попарно соединенных шайб с противоположным вектором поляризации,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Му 6095591 кл. В 06 В 1/Обв 1976 2. Авторское свидетеа ство СССР,Мф 668033, кл. Н 01 Ь 41/08,Н 02 11/00, 1978 (прототип),858153 кг К, П каэ 7260187 Тираж 784 ВНИИПИ Государсгвенна о комитета ио делам изобретений и открытий113035, МоЬсва, Ж 35, Раушская ПодпиСССРаб д. 4/5 ялиал ППЛ Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель Т. Щукинаова Текред Л.Пекарь Корректор С Шекмар