П’єзоелектричний мотор

П'єзоелектричний мотор, що містить ротор і статор, кільцевий п'єзоелемент з електродами на пласких поверхнях, до однієї з яких співвісно притиснутий болтовим з'єднанням диск, зовнішній діаметр якого більший за зовнішній діаметр п'єзоелемента, причому на зовнішній поверхні 3 Пристрій містить (Фіг.1) перший 1 і другий 2 сталеві диски, на зовнішніх циліндричних поверхнях яких закріплені штовхачі 3 у вигляді пакетів тонких сталевих пластин. Диски встановлені співвісно з кільцевим п'єзоелементом 4 з електродами на його пласких поверхнях. До поверхонь п'єзоелемента притискним пристроєм у вигляді болта 5 і гайки 6 через звукоізоляційні прокладки 7 притиснуті згадані диски з утворенням електричного і акустичного контакту між ними. Диски з штовхачами і п'єзоелемент утворюють осцилятор акустичних коливань з резонансною частотою, нижчою за резонансну частоту радіальних коливань п'єзоелемента. Обидва диски з штовхачами співвісно вставлені в сталеві стакани 8 і 9, внутрішній діаметр яких менший за максимальну відстань між двома протилежно розташованими штовхачами. Тому при встановленні дисків штовхачі згинаються, забезпечуючи цим надійний акустичний контакт. Кут нахилу штовхачів 3 в кожному з стаканів 8 та 9, як показано на Фіг.2, однаковий. Пунктирною лінією на Фіг.2 показано неправильний вигин одного з штовхачів. Зміна кута нахилу на протилежний у двох стаканах, приводить до зміни напрямку обертання вала мотора. Перший стакан 8 закріплений на корпусі 10 мотора, утворюючи з ним статор мотора, а другий стакан 9 з'єднаний через електричний ізолятор 12 з валом мотора 11. Один вивід 13 мотора підключений безпосередньо до стакана 8, а другий вивід 14 мотора підключений до стакана 9 через струмознімач 15. Працює пристрій наступним чином. Змінну напругу робочої (резонансної) частоти, підведену до виводів 13, 14 (Фіг.1), через струмознімач 15, штовхачі 3, диски 1 і 2, подають на електроди п'єзоелемента 4. За рахунок зворотного п'єзоефекту п'єзоелемент починає радіально змінювати свої розміри. Диски 1 і 2, які притиснуті через звукоізоляційні прокладки 7 притискним пристроєм у вигляді болта 6 і гайки 8 до пласких поверхонь п'єзоелемента, в такт з коливаннями п'єзоелемента почнуть змінювати свої розміри в 65670 4 радіальному напрямі. Ці зміни приводять до виникнення поздовжніх деформацій у кожному з штовхачів. Кожен штовхач впирається у внутрішні циліндричні поверхні стаканів 8 і 9, тому, подовжуючись, він повертає стакан, у напрямі, вказаному стрілкою на Фіг.2, на деякий невеликий кут. Швидко вкорочуючись, він виходить з фрикційного контакту зі стаканом. Потім штовхач знову подовжується і повертає стакан, і т.д. Якщо ж стакан закріплено (перший стакан 8), то штовхач сам починає обертатися щодо нього, повертаючи через диск п'єзоелемент. Таким чином, якщо п'єзоелемент обертається щодо статора з деякою швидкістю ω, а щодо п'єзоелемента в тому ж напрямку обертається другий стакан 9 також із швидкістю ω, то вал 11 буде обертатися щодо корпусу мотора зі швидкістю 2 ω. П'єзоелемент перетворює частину електричної енергії в акустичну. Остання частково розсіюється на внутрішніх втратах п'єзоелемента, частково на ізоляторі 12 і елементах його кріплення, а частково через штовхачі передається в навантаження мотора. Чим більша енергія відводиться в навантаження, тим вищий коефіцієнт корисної дії мотора. У даному випадку відвід енергії здійснюється з двох сторін п'єзоелемента, завдяки чому зростає коефіцієнт корисної дії відносно до найближчого аналога. З аналізу розглянутої конструкції можна зробити висновок, що мотор забезпечений другим ротором, що приводиться в обертання першим ротором. При цьому швидкості обертання двох роторів додаються. Корисна модель експериментально підтверджена на зразку, виконаному на стандартному п'єзоелементі діаметром 28мм. На кожному диску встановлювалися 32 пакети штовхачів по 3 пластини в кожному. У режимі холостого ходу частота обертання вала сягала 100об/хв, (при збереженні пускового моменту 4нм), що в два рази перевищувало параметри найближчого аналога, де замість другого диска з штовхачами встановлено так звану противагу. 5 Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 65670 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601