Лінійний хвильовий п’єзоелектричний двигун

ЛІНІЙНИЙ ХВИЛЬОВИЙ п'єзоелектричний двигун, що містить дві притиснуті одна до одної однією або двома плоскими фрикційними поверхнями дві Корисна модель відноситься до електричних приводів і, насамперед, до ЛІНІЙНИХ ХВИЛЬОВИХ п'є зоелектричних двигунів і може бути використана як привід паливного інжектора Відомо, ЩО існує лише один ЛІНІЙНИЙ ХВИЛЬОВИЙ п'єзоелектричний двигун [Див ИА, 7 Н02 №2/00, Н01 41/09, Україна, 20031212746 от 12, 2003] Він МІСТИТЬ притиснуті одна до одної, однією або двома плоскими фрикційними поверхнями, дві частини з можливосте) їх взаємного зміщення, одна з яких являє п'єзоелемент в формі прямокутного бруска, який складається по довжині з трьох частин, виконаних з одного матеріалу але різного перетину бруска, на плоских протилежних поверхнях якого нанесеш три пари електродів, крайні з яких перехресно з'єднані між собою, між ними розміщена третя пара електродів Концентрація енергії в частині з малим перегоном обмежує потужність відомого хвильвого двигуна Крім того, його п'єзоелемент має складну для виготовлення форму та високу собівартість Задачею корисної моделі є підвищення потужності ЛІНІЙНОГО хвильового п'єзоелектричного двигуна, спрощення та зниження його собівартості Поставлена задача вирішується тим, що в лінійному хвильовому п'єзоелектричному двигуні, що містить дві притиснуті одна до одної, однією або двома плоскими фрикційними поверхнями, дві частини з можливістю їх взаємного зміщення, одна з яких є п'єзоелемент у формі бруска з трьома парами електродів на плоских протилежних поверхнях, крайні з яких перехресно з'єднані між со частини з можливістю їх взаємного зміщення, одна з яких є п'єзоелемент у формі бруска з трьома парами електродів на плоских протилежних поверхнях, крайні з яких перехресно з'єднані між собою, між якими розміщена третя пара електродів, який відрізняється тим, що брусок виконаний з одного матеріалу постійного перерізу, довжина якого дорівнює 1,3-1,7 відстані між фрикційними поверхнями бою, між якими розміщена третя пара електродів, згідно з корисною моделлю брусок, виконаний з одного матеріалу постійного перерізу, довжина якого дорівнює 1,3-1,7 відстані між фрикційними поверхнями Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг 1 показаний ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД ХВИ ЛЬОВОГО п'єзоелектричного двигуна На Фіг 2 - конструкція п'єзоелемента На Фіг 3 - плоский камертон На Фіг 4 - колокол На Фіг 5 - з'єднані два плоских камертони На Фіг 6 - трубчатий камертон На Фіг 7 - два з'єднаних трубчатих камертони Фіг 8 - дає пояснення до збудження камертонних коливань на краю пластини, Фіг 9 - в центрі пластини, а Фіг 10 - бігучої хвилі Дві частини 1 та 2, притиснуті двома плоскими фрикційними поверхнями 3 і 4 з можливістю їх ЛІНІЙНОГО зміщення з допомогою плоскої пружини 5 Одна з них 1, є п'єзоелемент (Фіг 1), виконаний у формі бруска - пластини з однородного п'єзоелектричного матеріалу, поляризованному по товщині Довжина бруска L дорівнює 1 3 - 1 7 В - відстані між фрикційними поверхнями П'єзоелемент має три пари електродів 6, 7, 8 на своїх плоских поверхнях, крайні з яких 6 та 8, перехресно з'єднаних між собою, і мають два виводи 9 для підключення до джерела живлення змінної напруги (джерело на фігурі не показано) Третя пара електродів 7 також має виводи 10 для підключення до того ж або дру СО со О) 10733 гого джерела живлення з тією ж частотою, але зсунутої (близко 90°) по фазі напруги. Існуючі п'єзоелектричні двигуни основані на збуджені двох або більше акустичне незв'язаних коливань. З погляду на п'єзоєлемент (Фіг.2), конфигурація його електродів така, що в ньому можуть збуджуватися тільки продольні по довжині та ширині коливання, які акустичне зв'язані між собою і не можуть застосуватися для роботи хвильового двигуна. Але в пластині можливо збудити так звані камертонні коливання, які акустичне не зв'язані між собою. Суть виникнення таких коливань пояснюють Фіг.3-9. На Фіг.З показаний плоский камертон. Одна з його особливостей та, що енергія коливань зосереджена в його плечах (ефект захвата енергії). Якщо з'єднати два камертони (Фіг.4), частота коливань збільшиться, але ефект захвата енергії залишиться. Колокол, показаний на Фіг.5, - це є об'ємний камертон і йому також належить ефект захвату енергії. Ефект захвату енергії спостерігається і в полому п'єзоелектричному циліндрі при збуджені радіальних коливань полоскою електродів, розташованою з краю (Фіг.6), та в середині полого циліндра (Фіг.7). Мабуть, в останньому випадку ефект захвату енергії має місце, як у випадку двух з'єднаних камертонів. При дослідженні збудження продольних коливань по довжині бруска - пластини були знайдені дві частоти резонансу нижче частоти резонансу другої моди коливань для випадку, коли довжина пластини L дорівнювала 1.3 - 1.7 В - ширини бруска В. Для бруска, виготовленного з матеріалу ЦТБС - 3, ці частоти співпадали при співвідношенні довжини бруска L к його ширині В (відстані між фрикційними поверхнями) рівному 1.45. При цьому для кожної із частот теж спостерігався еффект камертона - захват енергії. Таким чином, у плоскому п'єзоелементі, або в полому циліндрі, можливо збудити два акустичне незалежних коливання і, на цій основі, спроектувати лінійний хвильовий двигун. Працює пристрій наступним чином При підключенні виводів 9, 10 до джерела живлення змінної напруги частотою, проміж резонансних частот камертонних коливань, в п'єзоелементі 1 (Фіг. 1) на електроди 7 і 9 подається напруга, яка збуджує опуклість та вогнутість (див. епюра 1 Фіг.10) на межах п'єзоелемента, які, приблизно, через чверть періода коливань зменьшуються до нуля. Але, при цьому, в середині п'єзоелемента від електродів 7 виникає опуклість (епюра П). Ще через чверть періода ця опуклість зникає, але на межах п'єзоелемента знову виникає вогнутість і опуклість (епюра III). Таким чином, з двох боків п'єзоелемента біжуть хвилі опуклостів, які взаємодіючі по плоским поверхням 3 та 4, з притиснутою до п'єзоелемента пружиною 5 частиною 2, створюють взаємний рух двох частин 1 і 2. Для зміни напрямку руху виводи 9 або 10 повинні бути підключені до другого джерела змінної напруги тієї ж частоти, але зміщених по фазі на 180°. Частоти резонансів камертонних коливань, збуджених електродами 9 та 10 рівні, або відрізняються, в залежності від співвідношення розмірів бруска. Наприклад, частоти резонансів камертонних коливань рівні для бруска с розмірами: І_=35; В=24; t=1,5 (в мм., п'єзокерамічний матеріал бруска - ЦТБС - 3). Коли частоти резонансів камертонних коливань рівні, виводи 9 та 10 повинні підключатись до двух джерел живлення змінної напруги зміщеної по фазі на 90°, Підключення до одного джерела живлення можливо тоді, коли частоти резонансів камертонних коливань нерівні. При цьому частота зміни напруги джерела живлення повинна знаходитись проміж частот резонансів камертонних коливань, що забезпечує зміщення по фазі механічних коливань, що потрібне для збудження бігучої хвилі. 10 Фіг. 1 Фіг. 2 10733 Фіг. З Фіг. 4 *ъм Фіг. 5 ФІГ. 6 ' Ул ' *~S Фіг. 7 Фіг. 8 і / і Ж УФіг. 9 Комп'ютерна верстка Д. Шеверун Фіг. 10 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601