SU575790A1

SU575790A1 - Пьезоэлектрический преобразователь электрического сигнала в поступательное перемещение

Info

Publication number: SU575790A1
Application number: SU7402004343A
Authority: SU
Inventors: Людмила Герасимовна Гультяева; Владимир Леонидович Каверцев; Игорь Александрович Карташев; Вячеслав Васильевич Лавриненко; Алексей Алексеевич През
Priority date: 1974-03-11
Filing date: 1974-03-11
Publication date: 1977-10-05

Description

1

Изобретение относитс к электромеханическим преобразовател м и може .т быть использовано в малогабаритных устройствах поступательных перемещений , а также в двигател х лентопрот жных механизмов.

Известны лентопрот жные механизмы, пьезоэлектрические шаговые двигатели, работающие на пьeзoJлeмeнтax 1 , 21

Наиболее близким по. технической сущности к предложенному вл етс пьезоэлектрьчеокий преобразователь/ состо щий из акустически не св занных секций I3.

Однако его конструкци вл етс сложной, механически непрочной и имеет значительные габариты. Подключение секций к источнику через фазосдвигающую цепочку приводит к уменьшению КПД устройства. Кроме того пьезоэлементы секций выполнены в виде биморфных пластин, в которых возможно возбуждение только изгибных колебаний, обладающих низкой эффективностью электрического преобразовани энергии.

Целью изобретени вл етс увеличение КПД и механической мощности преобразовател .

Дл этого в пьезоэлектрическом преобразователе , состо щем из акустически не св занных секций, кажда секци преобразовател выполнена в виде двухслойно1о пьезоэлемента, выводы от электродов которой подключены к источнику возбуждени .

Слои пьезоэлементов каждой секции могут быть пол ризованы в двух взаи мноперпендикул рных направлени х,что ведет к уменьшению габаритов преобразовател . Слои одного из пьезоэлементов могут быть пол ризованы встречно , а другого - в одном направлении, что позвол ет уменьшить рабочую частоту возбуждени преобразовател .

Кроме того двухслойные пьезоэлементы могут состо ть из зон с одинаковым и встречным направлени ми пол ризации слоев, имеющих раздельные электроды, что обеспечивает реверс движени кор .

На фиг.1 представлен преобразователь с четырьм секци ми; на фиг.2 - высокочастотный преобразователь } на фиг.З - низкочастотный преобразователь; на фиг.4 - реверсивный преобразователь .

Пьезоэлектрический преобразователь электрического сигнала в поступательное перемещение содержит секции 1, выполненные в виде двухслойных пьезоэлементов , которые к корю 2 прижаты прижимным устройством 3. Якорь 2 может быть пр моугольным- (фиг.1, 4) или ленточным (фиг.2, 3) . Секции 1 с помощью элементов креплени 4 закреплены в корпусе 5, причем элементы креплени 4 могут одновременно вл тьс и прижимным устройством 3. Дл уменьшени износа соприкасающихс частей секции 1 и кор 2 на них нанесены износостойкие покрыти 6. С помощью выводов пьеэоэлементы секции 1 подключены к источнику возбуждени преобразовател . Включение преобразовател показано на фиг.1, 4.

Пьезоэлектрический преобразователь электрического сигнала в поступательное перемещение работает следующим .образом.

При подаче переменного электрического сигнала на пьезоэлементы секций 1 возбуждаютс близкие к резонансным продольные и изгибные акустические колебани . Причем резонансные частоты продольных и изгибных колебаний несколько смещены по отношению к частоте источника возбуждени . Благодар этому получен сдвиг фаз между продольной и поперечной деформаци ми пьезоэлемента, и точки на поверхност х секций 1 движутс гто злиптическим траектори м. Следовательно , точки на поверхности секций 1 будут периодически входить в зацепление с корем 2 и прот гивать ег-о, а потом выходить из контакта с корем 2 и возвращатьс в исходное состо ние . При этом корь 2 движетс в одну сторону. По такому принципу работают все преобразователи, показанные на фиг.1, 2, 4, которие отличаютс только способом возбуждени и типом возбуждени колебаний.

В преобразователе (фиг.1) в двухслойных пьезоэлементах секций 1 возбуждаютс и продольные и изгибные колебани , что достигаетс пол ризацией зон пьезоэлемента во взаимопротивоположных направлени х.

Уменьшение габаритов преобразовател в пьезоэлементах происходит благодар возбуждению высокочастотных продольных и сдвиговых акустических колебаний (фиг. 2). Дл этого слои пьезоэлементов пол ризуют в двух взаимнсперпендикул рных направлени х.

Чтобы уменьшить рабочую частоту возбуждени пьезоэлектрического преобразовател в одном двухслойном пьезоэлементе возбуждаютс только колебани изгиба, а в другом - только продольные акустические колебани (фиг. Дл этого слои одного из пьезоэлементов пол ризованы встречно, а дру1ого - в одном направлении. В таком преобразователе, в отличие от остальных , один пьезоэлемент -(изгибный)

осуществл ет зацепление с корем, а другой (продольный) - прот гивает корь.

Дл получени реверса перемещени кор пьезоэлектрический преобразователь разбивают на зоны с одинаковым и встречным направлени ми пол ризации слоев, имегаднх раздельные электроды. Переключение пары выводов от одной из зон обеспечивает реверс перемещени кор (фиг.4). При этом измен етс сдвиг фаз между двум типами возбуждаемых колебаний на 180, и защемление с корем происходит при движении точек на поверхности пьезоэлементов в противоположную сторону.

Использование предложенного пьезоэлектрического преобразовател в качестве исполнительного устройства позвол ет устранить зависимость развиваемого усили от положени кор по отношению к электромагниту и, как следствие, повышение знергопотреблени . У пьезоэлектрического преобразовател усилие, развиваемое корем, посто нно, поэтому требуетс меньша мощность на его возбуждение.

Claims

Формула изобретени

1 . Пьезоэлектрический преобразователь электрического сигнала в поступательное перемещение, состо щий из акустически не св занных секций/ отличающийс тем, что, с целью увеличени КПД и механической мощности преобразовател , кажда секци выполнена в виде двухслойного пьезоэлемента, выводыот электродов которой подключены к источнику воз.буждени .
2.Преобразователь по п.1, отличающийс тем, что слои пьезоэлементов каждой секции пол ризованы в двух взаимноперпендикул рных направлени х.
3.Преобразователь по п.1, отличающийс тем, что слои одного пьезоэлемента пол ризованы встречно, а другого - в одном направлении.
4.Преобразователь по п.1, отличающийс тем, что двухслойные пьезоэлементы состо т из зон, с одинаковым и встречным направлени ми пол ризации слоев, имеющих ра здельные электроды.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 396713, G 11 В 15/60, 1973.

2.За вка 2051482, Н 01 Ь 41/10, 1974, по которой прин то решение о выдаче авторского свидетельства.

3.Авторское свидетельство СССР 353273, кл. G 11 В 15/43, 1972.

fui.l

СШ

/ 6 ipus. fi