RU1827708C - Пьезоэлектрический реверсивный привод - Google Patents

Abstract

Использование: в качестве микролриво- да вращательного реверсивного движени  в приборах точной механики. Сущность изобретени : пьезоэлектрический реверсивный привод содержит цилиндрический пьезоэлектрический осцилл тор, состо щий из генератора продольных акустических колебаний по высоте цилиндра, расположенного в центральной части осцилл тора и занимающего 1/3 его высоты, и генератора продольных акустических колебаний по окружности цилиндра, расположенного на двух периферийных част х осцилл тора, занимающего 2/3 его высоты и выполненного в виде восьми одинаковых секций, в промежутках между которыми установлены износостойкие накладки, взаимодействующие с ротором. 2 з.п, ф-лы., бил.

Description

СП

с

Изобретение относитс  к приборостроению и предназначено дл  применени  в качестве микропривода вращательного реверсивного движени  в приборах точной механики .

Цель изобретени  -уменьшение напр жени  питани  привода, упрощение технологии изготовлени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в пьезоэлектрическом реверсивном приводе, содержащем торцевой ротор и взаимодействующий с ним посредством износостойких накладок, цилиндрический пьезоэлектрический осцилл тор включает генератор продольных акустических колебаний по высоте цилиндра, электроды которого выполнены в виде колец, охватывающих внутреннюю и внешнюю поверхность цилиндри- ческого осцилл тора, дополнительно

осцилл тор снабжен генератором акустических колебаний по окружности цилиндра осцилл тора , выполненного в виде восьми одинаковых секций, электроды первого генератора расположены в центральной части цилиндрического осцилл тора, а секции 2- го генератора наход тс  симметрично по четыре на его двух периферийных сторонах, первый генератор занимает 1/3 высоты ци-( линдра осцилл тора, а второй генератор2/3 этой высоты, причем высота цилиндра осцилл тора выбрана равной половины длины волны колебани  осцилл тора по высоте, а длина его окружности равна двум длинам волн колебани  осцилл тора по окружности . При этом осцилл тор снабжен двум  парами износостойких накладок, наход щихс  попарно диаметрально на его торцевых поверхност х в промежутках между секци ми второго генератора.

оо ю vi

VI

О

00

На фиг.1 изображен предлагаемый пьезоэлектрический реверсивный привод; на фиг.2 - развертка осцилл тора привода; на фиг.З, 4 - вариант привода с разнонаправленной пол ризацией секций; на фиг.5 - схема подключени  предлагаемого привода к источнику питани .

Предлагаемый пьезоэлектрический реверсивный привод (см. фиг. 1) содержит: цилиндрический пьезоэлектрический осцилл тор 1, на торцевых поверхност х которого расположены износостойкие накладки

2или 3, взаимодействующие с торцевым ротором 4. Осцилл тор 1 включает в себ  генератор 5, продольных акустических колебаний по высоте цилиндра, электроды 6 которого выполнены в виде колец охватывающих внутреннюю и внешнюю поверхность цилиндрического осцилл тора 1. Кроме того , осцилл тор 1 снабжен генератором 7 продольных акустических колебаний по окружности цилиндра осцилл тора, выполненного в виде восьми одинаковых секций 8. Электроды генератора 5 расположены в центральной части осцилл тора 1, а секции 8 генератора 7 наход тс  симметрично по четыре на его периферийных сторонах. Генератор 5 (см. фиг.2) занимает 1/3 высоты цилиндра осцилл тора, а генератор 7 - 2/3 этой высоты, причем высота цилиндра осцилл тора выбрана равной половине длины волны колебаний осцилл тора 1 по высоте. Длина окружности осцил тора 1 равна двум длинам волн колебаний осцил тора по окружности. Износостойкие накладки 2 или

3наход тс  попарно диаметрально на торцевых поверхност х осцилл тора 1, в промежутках между секци ми генератора 7.

Возможно два варианта выполнени  пьезоэлектрического привода, В первом варианте , как это показано на фиг.1, 2, электроды 9 генератора 7 выполнены в виде восьми пар одинаковых частей колец и образует каждую из секций 8 генератора 7. Пьезоэлектрический материал осцилл тора 1 в этом случае имеет однонаправленную пол ризацию, котора  на чертеже показана стрелкой.

Во втором варианте выполн емого привода (см. фиг.З, 4) электроды 9 второго генератора 7 выполнены в виде двух пар колец, а пьезоматериал под электродами имеет разнонаправленную пол ризацию, котора  образует восемь одинаковых секций 8 генератора 7.

На фиг.5 показана схема подключени  предлагаемого привода к источнику питани  10. Схема содержит фазосдвигающую цепь 11 и переключатель реверса 12, мен ющий фазу электрического напр жени , подаваемого на один из генераторов акустиче ских колебаний на 180°.

Работает предлагаемый пьезоприво/ следующим образом. При подаче на электроды 6 генератора 5 напр жени , частотг которого совпадает с резонансной частотой по высоте (см. фиг.1), в осцилл торе 1 возникают продольные колебани  по высоте h При этом, по высоте цилиндра укладываете

половина длины волны возбуждаемых колебаний . При подаче этого же напр жени  нг электроды 8 генератора 7 в осцилл торе 1 возникает четверта  мода продольных колебаний по длине окружности осцилл тора 1.

Дл  эффективного возбуждени  колебаний генератор 7 имеет четыре противофазно включенных секции 8,периферийно расположенных по обе стороны генератора продольных колебаний по высоте h, кажда  из

которых содержит два электрода 9. В этом случае на электроды каждых двух периферийных секций 8 генератора 7, расположенных диаметрально противоположно, подаетс  однофазное напр жение. Так как

длина окружности осцилл тора равна 2А, то возникающие по длине окружности колебани  так же будут резонансные и наблюдаютс  в местах креплени  накладок 2 или 3 с максимальной амплитудой (см, фиг.1). При

одновременном возбуждении двух генераторов и соответствующем выборе фазового сдвига в цепи колебаний накладок 2 или 3 осцилл торов, совершают движени  по эллипсу , Так как направление движени  мест

креплени  накладок 2 или 3 противоположное , то износостойкие накладки располагаютс  либо в точках 2, либо в 3 упруго прижатые к этим накладкам диски торцевого ротора 4, совершают вращательное движение , заставл   вращатьс  весь ротор 4 в целом.

При смене фазы напр жение, подаваемого на один из генераторов 5, 7 относительно другого на 180°, направление

эллиптического движени  износостойких накладок так же изменитс  на противоположное первоначальному движению, т.е. изменение фазы напр жени  на электродах двух генераторов на 180° приведут к ревер

сированию направлени  движени  привода . Осцилл тор 1 в рассматриваемом случае пол ризован одинаково по всему объему в одном направлении, как показано на фиг.1. Это требует большого числа выводов, что

понижает надежность пьезопривода.

Во втором случае, который показан на фиг.З, 4, число выводов существенно уменьшаетс . Здесь за счет разной направленности вектора пол ризации исключаютс 

выводы каждой из секций 8 генератора 7, а

электроды 9 выполн ютс  в виде двух периферийных колец,охватывающих осцилл тор 1 с внутренней и внешней поверхности.

Геометрические размеры электродов генератора 5 и 7 выбраны из услови  получени  слабо выт нутого эллипса, так как дл  оптимальной работы пьезопривода, надо чтобы соотношение полуосей эллипса было равным 2:1.

Дл  обоих генераторов 5 и 7 величина напр жени  питани  определ етс  толщиной осцилл тора 1, т.е. чем меньше толщина пьезоэлемента 1, тем меньше возбуждающее напр жение.

Кроме того, т.к. толщина пьезоэлектрического материала под электродами генераторов 5 и 7 одинакова, то дл  получени  одинаковой амплитуды колебаний на электроды необходимо подавать одинаковую величину электрического напр жени  (при равной площади электродов). В предлагаемом приводе площадь электродов задаетс  соотношением высот генераторов 5 и 7 и определ ет соотношение между амплитудами колебаний, формирующих эллиптическую траекторию.

Таким образом, если реальна  толщина стенки цилиндра осцилл тора может быть выбрана в пределах 1-2 мм, то по отношению к прототипу, где рассто ние между электродами в генераторе крутильных колебаний более 20 мм, уменьшение напр жени  питани  в предлагаемом приводе составл ет 20 раз.

Claims (3)

1. Пьезоэлектрический реверсивный привод, содержащий торцовый ротор и пьезоэлектрический цилиндрический осцилл тор , установленный с возможностью взаимодействи  с ротором посредством износостойких накладок и включающий генератор продольных акустических колебаний по высоте цилиндра с электродами в виде

0

5

0

0

5

0

колец, охватывающих внутреннюю и внешнюю поверхность осцилл тора, отличающийс  тем, что, с целью понижени  напр жени  питани , осцилл тор снабжен генератором продольных акустических колебаний по окружности цилиндра, выполненным в виде восьми одинаковых секций, электроды генератора продольных акустических колебаний по высоте цилиндра расположены в центральной части осцилл тора, а секции генератора продольных акустических колебаний по окружности цилиндра симметрично по четыре на его двух периферийных част х, причем генератор продольных акустических колебаний по высоте цилиндра занимает 1/3 высоты осцилл тора, а генератор продольных акустических колебаний окружности цилиндра 2/3 высоты осцилл тора, котора  выбрана равной половине длины волны колебаний по высоте, а длина окружности осцилл тора равна двум длинам волн колебаний по окружности, при этом осцилл тор снабжен двум  парами износостойких накладок, наход щихс  попарно диаметрально на его торцовых поверхност х в промежутках между секци ми генератора продольных акустических колебаний по окружности цилиндра.

2.Привод по п.1,отличающийс  тем, что секции генератора продольных колебаний по окружности цилиндра образованы восьмью парами электродов в виде одинаковых кольцевых секторов, а материал осцилл тора имеет однонаправленную пол ризацию.

3.Привод по п.1,отличающийс  тем, что секции генератора продольных акустических колебаний по окружности цилиндра образованы чередующимис  участками с разнонаправленной пол ризацией материала , а электроды генератора продольных акустических колебаний по окружности цилиндра выполнены в виде двух пар колец.

LA

699

t-

(pt/6.1

, |

8

/7

pЈ/a2

(риг.з

фиг.4rh

рс/г.5