пьезоэлектрический шаговый двигатель
Классы МПК: | H02N2/00 Электрические машины вообще с использованием пьезоэлектрического эффекта, электрострикции или магнитострикции H01L41/09 с электрическим вводом и механическим выводом |
Автор(ы): | Окатов Ю.В.(RU), Буров С.В.(RU) |
Патентообладатель(и): | Окатов Юрий Владимирович (RU), Буров Сергей Вячеславович (RU), Самсунг Электроникс Ко., Лтд. (KR) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-06-05 публикация патента:
27.12.2000 |
Изобретение относится к пьезоэлектрическим двигателям, которые могут быть использованы в качестве исполнительных механизмов. Пьезоэлектрический шаговый двигатель содержит корпус с закрепленными в нем фиксирующими узлами и подвижную часть. Фиксирующие узлы выполнены из не менее двух вращательно-сдвигающе-фиксирующих пьезоблоков, которые расположены внутри корпуса в продольной плоскости друг за другом. Каждый пьезоблок выполнен из вращательного пьезоэлемента, сдвигающего пьезоэлемента, фиксирующего пьезоэлемента и фрикционного элемента, разделенных изоляторами. Промежутки между пьезоблоками заполнены эластичным изоляционным материалом. Технический результат - упрощение конструкции и технологии изготовления, повышение усилия и точности позиционирования. 14 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14
Формула изобретения
Пьезоэлектрический шаговый двигатель, содержащий корпус, с закрепленными в нем фиксирующими узлами и подвижную часть, отличающийся тем, что фиксирующие узлы выполнены из не менее двух вращательно-сдвигающе-фиксирующих пьезоблоков, которые расположены внутри корпуса в продольной плоскости друг за другом, причем каждый пьезоблок выполнен из вращательного пьезоэлемента, сдвигающего пьезоэлемента, фиксирующего пьезоэлемента и фрикционного элемента, разделенных изоляторами, а промежутки между пьезоблоками заполнены эластичным изоляционным материалом.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электрических двигателей, а более точно касается пьезоэлектрических шаговых двигателей, и может быть использовано в качестве исполнительного механизма в электротехнике, телемеханике, радиотехнике и автоматике. Известен пьезоэлектрический двигатель, статор которого содержит пьезоэлектрический полый цилиндр, внутри которого расположен цилиндрический ротор, фрикционно взаимодействующий со статором (Авторское свидетельство СССР N 573828, МКИ H 01 L 41/00). Однако этот двигатель не может осуществлять линейное перемещение цилиндрического ротора. Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является пьезоэлектрический шаговый двигатель, содержащий корпус с закрепленными в нем фиксирующими узлами и подвижную часть с рабочим элементом (Авторское свидетельство СССР N 720576, МКИ H 01 L 41/04 - прототип). Однако этот двигатель имеет сложную конструкцию и осуществляет только линейное перемещение подвижной части и не может обеспечить вращение подвижной части. В основу предлагаемого изобретения была положена задача создания пьезоэлектрического шагового двигателя, конструктивное выполнение которого позволило бы упростить конструкцию и технологию его изготовления, повысить усилия и точность позиционирования подвижной части при ее вращении, линейном перемещении и при совместном движении (одновременное вращение и линейное перемещение). Это достигается тем, что в пьезоэлектрическом шаговом двигателе, содержащем корпус с закрепленными в нем фиксирующими узлами и подвижную часть, согласно изобретению, фиксирующие узлы выполнены из не менее двух вращательно-сдвигающе-фиксирующих пьезоблоков, которые расположены внутри корпуса в продольной плоскости друг за другом, причем каждый пьезоблок выполнен из вращательного пьезоэлемента, сдвигающего пьезоэлемента, фиксирующего пьезоэлемента и фрикционного элемента, разделенных изоляторами, а промежутки между пьезоблоками заполнены эластичным изоляционным материалом. Далее изобретение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:фиг. 1 изображает пьезоэлектрический шаговый двигатель, вид спереди;
фиг. 2 - то же, продольный разрез;
фиг. 3 - 8 - такты работы пьезоэлектрического шагового двигателя при линейном перемещении подвижной части, продольный разрез;
фиг. 9 - первый такт работы двигателя при вращении подвижной части, поперечные разрезы двух пьезоблоков;
фиг. 10-14 - остальные такты работы пьезоэлектрического шагового двигателя при вращении подвижной части. Пьезоэлектрический шаговый двигатель содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1 и 2), фиксирующие узлы в виде двух пьезоблоков 2 и 3 и подвижную часть 4, выполненную в виде цилиндрического стержня. Пьезоблоки 2 и 3 являются вращательно-сдвигающе-фиксирующими. Каждый пьезоблок состоит из соединенных между собой (например, склеенных) вращательного пьезоэлемента 5, сдвигающего пьезоэлемента 6, фиксирующего пьезоэлемента 7, изоляторов 8 и фрикционного элемента 9. Вращательный пьезоэлемент 5 осуществляет поворот подвижной части 4 вокруг собственной оси и вектор его начальной поляризации направлен под углом к продольной плоскости двигателя. Сдвигающий пьезоэлемент 6 имеет вектор начальной поляризации, направленный под углом к продольной оси двигателя и осуществляет перемещение подвижной части 4 вдоль продольной оси двигателя. Фиксирующий пьезоэлемент 7 производит фиксацию подвижной части 4, вектор его начальной поляризации направлен (радиально) перпендикулярно продольной оси двигателя. Фрикционные элементы 9 выполнены в виде разрезного кольца, что обеспечивает более плотное обжатие подвижной части 4 фиксирующими пьезоэлементами 7 пьезоблоков 2 и 3. Каждый пьезоэлемент имеет электроды, к которым подключены провода (эти элементы на чертеже не показаны). Промежутки между пьезоблоками 2 и 3 заполнены эластичным изоляционным материалом 10. Двигатель работает следующим образом. При подаче на электроды вращательного пьезоэлемента 5 (фиг. 9) положительного напряжения за счет обратного пьезоэффекта происходит поворот внутренней части кольца против часовой стрелки на угол
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2161364](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2161364](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2161364](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2161364](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2161364](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2161364](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2161364](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2161364](/images/patents/310/2161020/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2161364](/images/patents/310/2161020/945.gif)
Класс H02N2/00 Электрические машины вообще с использованием пьезоэлектрического эффекта, электрострикции или магнитострикции
Класс H01L41/09 с электрическим вводом и механическим выводом