Хвильовий п’єзоелектричний двигун

Винахід відноситься до електричних приводів і, насамперед, до п'єзоелектричних хвильових двигунів. Відомо, що існує п'єзоелектричний двигун обертання, який має статор і рухому частину - ротор із фрикційним контактом по лінії, проміж статором і ротором. Див. U.S. Patent 4.019,073 Арг. 19, 1977 Vishnevsky et. al. Piezoelectric motor structures, от 12 августа 1975 г. Ynt.CL2 НОІL 41/04. Також відомий лінійний п'єзоелектричний двигун для перетворення електричної енергії в поступове (лінійне) переміщення рухомого об'єкта (плунжера), також із фрикційними контактом, по лінії між статором і плунжером. Див. A.C. №575790, Лавриненко В.В. и др. "Пьезоэлектрический преобразователь" по заявке №2004343 от 11 марта 1974 г, M. Кл2 HО4R 17/00, HOІL 41/10, УДК 621. 313.13, 537.228.1 (088.8). Відомий також хвильовий п’єзоелектричний двигун обертання (Див. US Patent 4.484099, 20 november 1984. Кавани др. Пьезоєлектрический вибрационно-волновой двигатель, заявка №360507 от 12 декабря 1983 г. МКИ HОІL41/00: НКИ: 310/317, 310/328) з плоским фрикційним контактом проміж статором і ротором, причому статор включає кільцевий п'єзоелектричний елемент постійного хвильового опору, торцевою поверхнею, взаємодіючий із плоскою поверхнею коаксіальне встановленого ротора і притиснутий притискним пристроєм до згаданого п'єзоелементу безпосередньо, або через зносостійку прокладку, причому згаданий п'єзоелемент містить електроди і поляризований у напрямку перпендикулярному до згаданих електродів, що мають виводи для підключення до двох джерел змінної напруги однієї частоти, але зсунути х по фазі на кут рівний чи близький до 90, причому напрямок поляризації і розташування електродів виконане з відомих умов збудження акустичних коливань, по двох взаємно ортогональних напрямках, для створення щонайменше однієї випуклості, яка доторкається до плоскої поверхні ротора, що переміщається навколо осі ротора із круговою частотою рівною частоті джерела живлення. Плоский контакт між статором і ротором практично робить необмеженим ресурс двигуна і забезпечує стабільність параметрів двигуна в часі. Біжуча хвиля, яка утворюється в кольцевому п'єзоелементі рухається по колу. Отже кільце не може бути розірвано і спрямлено, щоб отримати лінійне переміщення рухомої частини. Задачею винаходу є створення лінійного хвильового п'єзоелектричного двигуна з плоским фрикційним контактом проміж рухомих частин, в основі роботи якого лежать ті ж самі принципи, що і в хвильовому п'єзоелектричному двигуні обертання, який є прототипом лінійного хвильового двигуна. Іншими словами, задачею винаходу є створення лінійного п'єзоелектричного двигуна з практично необмеженим ресурсом. Поставлена задача вирішується тим, що: П'єзоелектричний привід, що має нерухому частину - статор і притиснуту до статора принаймні однією плоскою поверхнею рухому частин у, згаданий статор включає п'єзоелектричний осцилятор, що включає п'єзоелемент однією з протилежних поверхонь взаємодіючий із плоскою поверхнею рухомої частини чи безпосередньо, або через зносостійку прокладку, причому згаданий п'єзоелемент містить пари електродів і поляризовано у напрямку перпендикулярному до згаданих електродів, згадані пари електродів мають виводи для підключення до двох джерел змінної напруги однієї частоти, але зміщені по фазі, що характеризується тим, що осцилятор виконано у формі прямокутного бруска з плоскими поверхнями, який складається по довжині з трьох частин, дві крайні згадані частини мають рівні хвильові опори, та відрізняються від хвильового опору середньої частини для акустичних коливань розповсюджующи хся уздовж довжини згаданого бруска, причому згадана рухома частина спряжена із середньою частиною бруска для створення фрикційного контакту. Із двох можливих прикладів один із них характеризується тим, що хвильовий опір крайніх частин брусків більше хвильового опору середньої частини брусків, а довжина крайніх частин брусків дорівнює половині довжини хвилі акустичних коливань, що поширюються по довжині бруска, помноженої на n=1,2,3,4... Другий приклад характеризується тим, що хвильовий опір крайніх частин брусків менше хвильового опору середньої частини бруска, а довжина крайніх частин бруска дорівнює чверті довжини хвилі акустичних коливань, що поширюються по довжині бруска, помноженій на m, де m непарні числа. Вищезгадані приклади відрізняються нанесенням та формою електродів. При n=1 дві пари електродів нанесені на середню частину бруска, та електрично з'єднані послідовно, а дві інші пари електродів нанесені на крайні частини бруска та паралельно з'єднані між собою, причому вся довжина бруска дорівнює півтори довжини хвилі подовжніх коливань, що поширюються вздовж бруска. При m=1 одна пара електродів нанесена на середню частину бруска, а дві інші пари електродів нанесені на крайні частини бруска та з'єднані електрично паралельно-перехрестно, причому вся довжина бруска дорівнює довжині хвилі подовжніх коливань, що поширюються вздовж бруска. І в першому і в др угому прикладі електроди нанесені на поверхні перпендикулярні поверхням зіткнення рухомої частини. Суть винаходу пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 показано зовнішній вигляд хвильового п'єзоелектричного двигуна. На Фіг. 2-7 представлені етюди розподілу механічної напруги для Z1>Z 2, та Z 1Z 2 (Фіг. 10 ) та Z1Z2. Для Z1Z2, та на Фіг. 11 - для випадку Z1L1, так і навпаки, показані на Фіг. 2-7. Очевидно, що збудження різних мод коливань може мати часткове значення і не змінювати загального принципу роботи лінійного хвильового мотора. Це ж відноситься до способу нанесення електродів, показаних на Фіг. 10-11, а також способу збудження поперечних коливань, показаних на Фіг. 12-14. Можна лише звернути увагу, що збудження двох і більше біжучих опуклостей, як наприклад, має місце в конструкції двигуна показаному на Фіг. 15, забезпечує роботу лінійного двигуна більш стійкою. Збудження подовжно-вигинних коливань, як показано на Фіг. 8 енергетично вигідніше, тому що вигин збуджується при меншій висоті осцилятора. Такі двигуни мають вищий коефіцієнт корисної дії, однак, надійність клеєних осциляторів поступає монолітним осциляторам. Крім того, клеєні осцилятори складніші у виго товленні. Коефіцієнт корисної дії можна трохи збільшити, якщо навантаження осцилятора знімати з двох його сторін, як показано на Фіг. 17. У цьому випадку зменшуються втрати на кріплення осцилятора, а також збільшується енергія, що відводиться від осцилятора.