пьезоэлектрический шаговый двигатель
Классы МПК: | H02N2/12 конструктивные элементы 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:
20.05.2001 |
Использование: в качестве исполнительного механизма в электротехнике, телемеханике и т.д. Сущность изобретения: пьезоэлектрический шаговый двигатель содержит корпус, статор в виде пьезоэлектрического полого цилиндра, внутри которого расположен цилиндрический ротор, фрикционно взаимодействующий со статором. Статор состоит из не менее двух вращательно-фиксирующего и фиксирующего пьезоблоков, которые расположены внутри корпуса в продольной плоскости друг за другом или в поперечной плоскости. Вращательно-фиксирующий пьезоблок состоит из вращательного и фиксирующего пьезоэлементов, изоляторов и фрикционного элемента, а фиксирующий пьезоблок состоит из фиксирующего пьезоэлемента, изоляторов и фрикционного элемента. При расположении пьезоблоков в поперечной плоскости пьезоблоки имеют вид секторов. Технический результат: упрощение конструкции, технологии изготовления, повышение усилия и точности позиционирования. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10
Формула изобретения
1. Пьезоэлектрический шаговый двигатель, содержащий корпус, статор в виде пьезоэлектрического полого цилиндра, внутри которого расположен цилиндрический ротор, фрикционно взаимодействующий со статором, отличающийся тем, что статор состоит из не менее двух вращательно-фиксирующего и фиксирующего пьезоблоков, которые расположены внутри корпуса в продольной плоскости друг за другом или в поперечной плоскости, причем вращательно-фиксирующий пьезоблок состоит из вращательного и фиксирующего пьезоэлементов, изоляторов и фрикционного элемента, а фиксирующий пьезоблок состоит из фиксирующего пьезоэлемента, изоляторов и фрикционного элемента, при этом при расположении пьезоблоков в поперечной плоскости пьезоблоки имеют вид секторов. 2. Пьезоэлектрический шаговый двигатель по п.1, отличающийся тем, что пьезоэлементы при расположении в продольной плоскости выполнены в виде пакета из пьезоэлектрических колец или при расположении в поперечной плоскости - секторов, электроды которых соединены параллельно через один, при этом направление поляризации каждого последующего пьезоэлектрического кольца или сектора направлено в противоположную сторону от предыдущего. 3. Пьезоэлектрический шаговый двигатель по п.1 или 2, отличающийся тем, что промежутки между пьезоблоками заполнены эластичным изоляционным материалом. 4. Пьезоэлектрический шаговый двигатель по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что ротор имеет не менее одной направляющей, которая входит в соответствующую направляющую на фрикционных элементах.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 шаговый двигатель, содержащий блок питания, ротор, статор, движительные биморфные пьезоэлементы и фиксирующие элементы (Авторское свидетельство СССР N 769665, МКИ H 01 L 41/08). Однако в конструкции пьезоэлектрического шагового двигателя биморфный пьезоэлемент имеет незначительный контакт с ротором, что влечет за собой неравномерность шага углового перемещения ротора. Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является 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 - прототип). Однако пьезоэлектрический двигатель работает за счет сдвиговых и радиальных колебаний ротора и статора фрикционного их взаимодействия, при этом нельзя обеспечить равномерного углового перемещения ротора и точного его позицирования. В основу настоящего изобретения была положена задача создания пьезоэлектрического шагового двигателя, конструктивное выполнение которого позволило бы упростить конструкцию и технологию изготовления, увеличить равномерное перемещение ротора и точное его позицирование, а также осуществлять реверс. Это достигается тем, что в пьезоэлектрическом шаговом двигателе, содержащем корпус, статор в виде пьезоэлектрического полого цилиндра, внутри которого расположен цилиндрический ротор, фрикционно взаимодействующий со статором, согласно изобретению, статор состоит из не менее двух вращательно-фиксирующего и фиксирующего пьезоблоков, которые расположены внутри корпуса в продольной плоскости друг за другом или в поперечной плоскости, причем вращательно-фиксирующий пьезоблок состоит из вращательного и фиксирующего пьезоэлементов, изоляторов и фрикционного элемента, а фиксирующий пьезоблок состоит из фиксирующего пьезоэлемента, изоляторов и фрикционного элемента, при этом при расположении пьезоблоков в поперечной плоскости пьезоблоки имеют вид секторов. Желательно, чтобы пьезоэлементы при расположении в продольной плоскости были выполнены в виде пакета из пьезоэлектрических колец или при расположении в поперечной плоскости - секторов, электроды которых были соединены параллельно через один, при этом направление поляризации каждого последующего пьезоэлектрического кольца или сектора было направлено в противоположную сторону от предыдущего. Промежутки между пьезоблоками могут быть заполнены эластичным изоляционным материалом. Ротор может иметь не менее одной направляющей, которая входит в соответствующую направляющую на фрикционных элементах. Далее изобретение поясняется описанием конкретных примеров его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:фиг. 1 изображает пьезоэлектрический шаговый двигатель (первый вариант), вид спереди;
фиг. 2 - то же, продольный разрез;
фиг. 3 - второй вариант исполнения двигателя, вид спереди;
фиг. 4 - то же, продольный разрез;
фиг. 5 - первый такт работы пьезоэлектрического шагового двигателя, два поперечных сечения соответственно вращательно-фиксирующего и фиксирующего пьезоблоков;
фиг. 6-10 - остальные такты работы пьезоэлектрического шагового двигателя. Пьезоэлектрический шаговый двигатель содержит цилиндрический корпус 1 (фиг. 1 и 2), в котором расположены два пьезоблока 2 и 3, и цилиндрический ротор 4, выполненный в виде стержня. Пьезоблоки 2 и 3 занимают пространство между цилиндрическим корпусом 1 и ротором 4 и выполняют функцию статора, причем пьезоблок 2 является вращательно-фиксирующим, а пьезоблок 3 - фиксирующим. Пьезоблок вращательно-фиксирующий 2 состоит из соединенных между собой (например, склеенных) кольцевых пьезоэлементов 5 и 6, между которыми расположены изоляторы 7. Пьезоэлемент 5 является вращательным, а вектор его поляризации имеет радиальное направление. В состав пьезоблока вращательно-фиксирующего входит фрикционный элемент 8 в виде разрезного кольца. Пьезоблок фиксирующий 3 состоит из соединенных между собой фиксирующего пьезоэлемента 9, вектор поляризации которого имеет радиальное направление, изоляторов 7 и фрикционного элемента 8. Промежутки между пьезоблоками 2 и 3 заполнены эластичным изоляционным материалом 10. На роторе 4 выполнены направляющие 11 в виде выступа для исключения осевого перемещения ротора. Эти направляющие 11 входят в соответствующие направляющие (впадины) на фрикционных элементах 8. Каждый пьезоэлемент имеет электроды, к которым подключены провода (эти элементы на чертеже не показаны). Во втором варианте исполнения пьезоэлектрического шагового двигателя в отличие от первого пьезоблоки 2 (фиг. 3 и 4) и 3 расположены в одной поперечной плоскости и выполнены в виде секторов. Это значительно снижает габаритные размеры и массу двигателя. Двигатель работает следующим образом. При подаче на электроды вращательного пьезоэлемента 5 (фиг. 5-10) положительного напряжения за счет обратного пьезоэффекта происходит сдвиг внутренней части на угол
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2167489](/images/patents/304/2167007/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2167489](/images/patents/304/2167007/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2167489](/images/patents/304/2167007/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2167489](/images/patents/304/2167007/945.gif)
![пьезоэлектрический шаговый двигатель, патент № 2167489](/images/patents/304/2167007/945.gif)
Класс H02N2/12 конструктивные элементы
пьезоэлектрический двигатель - патент 2286002 (20.10.2006) | |
вибродвигатель и способ его изготовления - патент 2075156 (10.03.1997) | |
двигатель - патент 2075155 (10.03.1997) |
Класс H01L41/09 с электрическим вводом и механическим выводом