Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ - Патент РФ 2028715
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в устройствах точной механики, в робототехнике, станкостроении, оптике. Сущность: в пьезоэлектрическом двигателе, содержащем пьезопакет, состоящий из набора пьезоэлектрических пластин, поляризованных по толщине, соединенных механически последовательно, и зажатый между опорными элементами с конической боковой поверхностью, сопряженными с осевым отверстием в пьезопакете. Опорные элементы выполнены из материала с температурным коэффициентом расширения, удовлетворяющим соотношению: αоп= αп-(Lαп+lαк)tgβ/Do, где L,lк -длина пьезопакета и выступающих за него частей пьезоэлектрического двигателя соответственно, αпк - температурные коэффициенты расширения материала пьезопакета и выступающих за него частей пьезодвигателя соответственно, β - угол наклона боковых поверхностей опорных элементов, Do - диаметр отверстия в пьезопакете. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2028715
Класс(ы) патента: H02N2/00, H01L41/09
Номер заявки: 4811544/25
Дата подачи заявки: 09.04.1990
Дата публикации: 09.02.1995
Заявитель(и): Санкт-Петербургский институт точной механики и оптики
Автор(ы): Бойков В.И.; Быстров С.В.; Смирнов А.В.; Чежин М.С.
Патентообладатель(и): Санкт-Петербургский институт точной механики и оптики
Описание изобретения: Изобретение относится к устройствам точной механики и может быть использовано в робототехнике, станкостроении, оптике.
Известен пьезоэлектрический двигатель в виде пьезопакета из соединенных механически последовательно, а электрически параллельно, поляризованных по толщине пьезоэлектрических пластин.
Недостатками устройства являются малая чувствительность и диапазон перемещений, температурная нестабильность.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемому является выбранный в качестве прототипа пьезоэлектрический двигатель, содержащий пьезопакет из соединенных механически последовательно, а электрически параллельно - поляризованных по толщине пьезоэлектрических пластин, зажатый между коническими опорными элементами с конической внешней поверхностью, сопряженными с осевым отверстием, выполненным в пьезопакете. Недостатком устройства является температурная нестабильность.
Целью изобретения является повышение температурной стабильности.
На чертеже показан вариант конструкции пьезоэлектрического двигателя. Он состоит из пьезопакета 1 с осевым отверстием 2, с которым сопряжены опорные элементы 3 и 4, с коническими внешними поверхностями. Опорный элемент 3 связан с упругим корпусом 5, а опорный элемент 4 - с винтом 6, обеспечивающим зажатие пьезопакета 1 между опорными элементами 3 и 4.
Устройство работает следующим образом. На пьезопакет 1 подается управляющее напряжение, в результате чего он удлиняется по оси и сжимается по диаметру. Уменьшение диаметра отверстия 2 в пьезопакете 1 приводит при этом к выжиманию опорных элементов 3 и 4 из отверстия 2 благодаря конической форме их поверхностей. При изменении знака управляющего напряжения пьезопакет 1 уменьшается в длину и расширяется по диаметру. Увеличение при этом диаметра отверстия 2 приводит к тому, что опорные элементы 3 и 4 входят в него под действием упругости корпуса 5. Величина дополнительного смещения пьезодвигателя определяется простым соотношением Δ z = Δ d/tg β, где Δ d - изменение диаметра отверстия 2 в пьезопакете 1, β - угол наклона боковых поверхностей опорных элементов 3 и 4. При изменении температуры, например при увеличении, увеличивается как длина пьезопакета 1, так и диаметр отверстия 2. При этом опорные элементы 3 и 4 втягиваются в отверстие 2 под действием упругости корпуса 5, так как их ТКР меньше, чем у материала пьезопакета 1, что приводит к компенсации линейного температурного расширения пьезодвигателя. При снижении температуры процесс идет в обратном направлении.
Изменение диаметра отверстия 2 в пьезопакете 1 при изменении температуры на Δ t
Δ Dпт = Do αп - Δ t, где Do - исходный диаметр отверстия 2, αп - ТКР материала пьезопакета 1.
Изменение диаметра опорных элементов 3 и 4
Δ D = Do αoп - Δ t, где αoп - ТКР материала опорных элементов 3 и 4.
Начальные диаметры отверстия 2 и опорных элементов 3 и 4 считаем одинаковыми.
Изменение длины устройства за счет изменения диаметров пьезопакета 1 и опорных элементов 3 и 4
Δ Lo = - (Δ Dпт - Δ Dот)/tg β =
= - Do Δ t (αпоп)/tg α, где α - угол при вершине конических опорных элементов 3 и 4.
Изменение длины устройства за счет продольного расширения пьезопакета 1 при нагреве
Δ Lп = L αп Δ t.
Изменение длины устройства за счет выступающих справа и слева от пьезопакета 1 частей пьезодвигателя суммарной длиной l и с ТКР αк
Δ Lк = lαк Δ t.
При полной компенсации температурной деформации устройства
Δ Lo + Δ Lп + Δ Lк = 0, следовательно,
β = arctg ., (1)
Пьезопакет 1 может быть изготовлен из пьезокерамики ЦТС-23, а опорные элементы 3 и 4 - из инвара или плавленного кварца.
П р и м е р. Пусть пьезопакет 1 изготовлен из пьезокерамики ЦТС-23 (αп = 3˙10-6 град-1), имеет длину L = 3˙10-2 м и диаметр отверстия 2 Do= 1,6˙10-2 м. Опорные элементы 3 и 4 изготовлены из плавленного кварца (αоп = 0,5˙10-6 град-1), а выступающие вправо и влево от пьезопакета 1 части корпуса 5 и гайки 6 изготовлены из инвара и имеют суммарную длину l = 0,02 м (αк = =0,9˙10-6 град.-1).
Тогда в соответствии с выражением (1) полная компенсация температурных деформаций пьезодвигателя достигается при β = 20,3о.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет резко снизить температурные погрешности пьезодвигателя, вызванные температурной деформацией как пьезопакета, так и выступающих частей корпуса, а также элементов, подключенных к пьезодвигателю.
Формула изобретения: ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий пьезопакет, состоящий из набора пьезокерамических пластин, поляризованных то толщине, и зажатый в корпусе между опорными элементами с конической боковой поверхностью, сопряженными с осевым отверстием, выполненным в пьезопакете, и элемент стыковки с объектом перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабильности, опорные элементы выполнены из материала, температурный коэффициент расширения которого удовлетворяет соотношению

где αп, αк - температурные коэффициенты расширения материала соответственно пьезопакета и выступающих за него частей корпуса и элемента стыковки с объектом перемещения;
L, l - соответственно длина пьезопакета и выступающих за него частей корпуса и элемента стыковки с объектом перемещения;
D0 - диаметр отверстия пьезопакета;
β - угол наклона боковых поверхностей опорных элементов к оси устройства.