[go: up one dir, main page]

LT6915B - FLAT SPEED PIEZOELECTRIC MOTOR - Google Patents

FLAT SPEED PIEZOELECTRIC MOTOR Download PDF

Info

Publication number
LT6915B
LT6915B LT2020035A LT2020035A LT6915B LT 6915 B LT6915 B LT 6915B LT 2020035 A LT2020035 A LT 2020035A LT 2020035 A LT2020035 A LT 2020035A LT 6915 B LT6915 B LT 6915B
Authority
LT
Lithuania
Prior art keywords
piezoelectric
motor
actuator
flat
actuators
Prior art date
Application number
LT2020035A
Other languages
Lithuanian (lt)
Other versions
LT2020035A (en
Inventor
Piotr Vasiljev
Vasiljev Piotr
Ying Yang
Yang Ying
Dalius MAŽEIKA
MAŽEIKA Dalius
Regimantas BAREIKIS
BAREIKIS Regimantas
Sergejus BORODINAS
Borodinas Sergejus
Arūnas STRUCKAS
STRUCKAS Arūnas
Jianmin Qiu
Qiu Jianmin
Original Assignee
Vytauto Didžiojo Universitetas
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vytauto Didžiojo Universitetas filed Critical Vytauto Didžiojo Universitetas
Priority to LT2020035A priority Critical patent/LT6915B/en
Publication of LT2020035A publication Critical patent/LT2020035A/en
Publication of LT6915B publication Critical patent/LT6915B/en

Links

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

Išradimas skiltas sukurti greitaeigį pjezoelektrinį variklį su padidintu veleno sukimosi greičiu, užtikrinant varančio rotorių kontakto patikimumą, bei išplečiant jo funkcines galimybes: dviejų rotorių, besisukančių priešingomis kryptimis panaudojimo ir variklio maitinimo įtampos sumažinimo. Išradimas, kaip ir analogas gali būti labai efektyviai pritaikytas kuriant pavaras mikroskraidantiems aparatams (mikrodronams). Pjezoelektrinį variklį sudaro plokščios formos radialinių virpesių aktuatorius, pagamintas iš dviejų koncentrinių žiedų, tampriai sujungtų tarpusavyje lamelėmis. Lamelės smailiu kampu nukreiptos į rotorių. Didesnio diametro žiedo plokščioji dalis sujungta plonu pjezokeraminiu disku, poliarizuotu pagal jo storį. Lamelinė zona pagaminta išgaubta tuščiavidurio apskrito kūgio pavidale: išgaubimo kampas neviršija 30 laipsnių. Aktuatoriaus mažesnio diametro plokščioji žiedo dalis slystamai kontaktuoja su paspyruokliuotu į ją rotoriumi. Priklijavus prie kitos (laisvos) plokščios pjezoelemento dalies koncentriškai veidrodiniu atspindžiu papildomą aktuatorių su išgaubta lameline zona taip, kad abiejų aktuatorių lamelių kryptys sutaptų, atsiranda galimybė sukti du rotorius, sujungtus su vienu velenu. Atsiranda galimybė gauti iš variklio du ašinius sukimus, nukreiptus priešingomis kryptimis, jeigu prie minėto pjezoelemeto bus priklijuoti aktuatoriai, kurių lamelių kryptys priešingos. Paspyruokliuoti rotoriai suksis priešingomis kryptimis, kas praplečia funkcines variklio taikymo galimybes. Kad padidinti pjezovarklio galią ir sumažinti maitinimo įtampą, prie minėtų aktuatorių priklijuojami du papildomi pjezoelementai taip, kad jų poliarizacijos kryptys būtų priešingomis krypčiai pjezoelemento, esančio tarp aktuatorių.The invention is intended to provide a high-speed piezoelectric motor with an increased shaft rotation speed, ensuring the reliability of the drive rotor contact, and expanding its functionality: the use of two rotors rotating in opposite directions and the reduction of the motor supply voltage. The invention, like the analogue, can be applied very efficiently in the development of drives for micromotors. The piezoelectric motor consists of a flat-shaped radial oscillation actuator made of two concentric rings tightly connected to each other by lamellae. The slats point at an acute angle to the rotor. The flat part of the larger diameter ring is connected by a thin piezoceramic disk polarized according to its thickness. The lamella zone is made in the form of a convex hollow circular cone: the convex angle does not exceed 30 degrees. The smaller diameter flat part of the actuator slides in contact with the spring-loaded rotor. By attaching an additional actuator with a convex lamellar zone to the other (free) flat part of the piezoelectric reflection in a concentric mirror reflection so that the lamellae directions of both actuators coincide, it is possible to rotate two rotors connected to one shaft. It is possible to obtain two axial rotations in opposite directions from the motor if actuators with opposite lamellae directions are glued to said piezoelectric element. The sprung rotors will rotate in opposite directions, which expands the functionality of the motor. In order to increase the power of the piezoelectric device and to reduce the supply voltage, two additional piezoelectric elements are glued to said actuators so that their polarization directions are opposite to the direction of the piezoelectric element between the actuators.

Description

Technikos sritis:Technical field:

Pateiktas išradimas priskiriamas prie pjezoelektrinių variklių klasės. Išradimas labai efektyviai gali būti pritaikytas kuriant greitaeiges mažų gabaritų ir svorio daugiafunkcines patikimas pavaras, kas ypač aktualu mikroskraidantiems aparatams (mikrodronams), giroskopams - stabilizatoriams ir kt. technikai.The present invention belongs to the class of piezoelectric motors. The invention can be applied very effectively in the development of high-speed, reliable multifunctional drives of small dimensions and weight, which is especially relevant for microscopes (microdrons), gyroscopes - stabilizers, etc. technicians.

Technikos lygis:State of the art:

Labai sparčiai vystantis kompiuterinei technikai, mechatroninių įrenginių informacijos apdorojimo ir valdymo organai tampa miniatiūriniais ir žymiai pralenkia pagal svorio ir gabaritų parametrus vykdymo organus, kurių darbas paremtas klasikinių elektros variklių panaudojimu. Viena iš mokslinių tyrimų krypčių, siekiant sumažinti atotrūkį tarp kompiuterinės ir mechaninės mechatroninių įrenginių dalies, yra kūrimas principialiai naujo tipo mašinų - pjezoelektrinių variklių, kuriuose rotorius sukamas ne elektromagnetinių laukų sąveikoje, bet orientuotų ultragarsinio dažnio virpesių. Dabartiniu metu, besivystant greitaeigiams mechatroniniams įrenginiams, kaip pvz, skraidantiems arba plaukiantiems mikrorobotams, didelis dėmesys skiriamas mažų gabaritų ir svorio greitaeigių varikių kūrimui.With the rapid development of computer technology, the information processing and control bodies of mechatronic devices are becoming miniature and significantly surpass the performance bodies in terms of weight and dimensions, the work of which is based on the use of classic electric motors. One of the directions of research in order to reduce the gap between the computer and mechanical part of mechatronic devices is the development of a fundamentally new type of machine - piezoelectric motors, in which the rotor is rotated not by the interaction of electromagnetic fields, but by oriented ultrasonic frequency oscillations. At present, the development of high-speed mechatronic devices, such as flying or floating microrobots, is focusing on the development of small-sized, high-speed high-speed engines.

Žinomas pjezoelektrinis variklis, aprašytas patente US 4,019,073 B2 (1977 m.), kurio rotorius sukamas radialiniais virpesiais, žadinamais pjezokeraminio žiedo, ir perduodamais rotoriui paspyruokliuotų lamelių pagalba. Čia lamelės panaudotos atlikti dvejopą funkciją: virpesių perdavimas į kontakto su rotoriumi zoną ir spyruoklės vaidmuo. Tai apriboja variklio galios didinimą, nes didesnės energijos perdavimą nuo pjezoelemento riboja lanksčių lamelių storio didinimas. Be to variklio patikimumą riboja atskirų lamelių kontakto su rotoriumi nevienodumas.A known piezoelectric motor is described in U.S. Pat. No. 4,019,073 B2 (1977), the rotor of which is rotated by radial oscillations excited by a piezoceramic ring and transmitted to the rotor by means of sprung vanes. Here the lamellae are used to perform a dual function: the transmission of vibrations to the area of contact with the rotor and the role of the spring. This limits the increase in engine power, as the transfer of higher energy from the piezoelectric element is limited by increasing the thickness of the flexible lamellae. In addition, the reliability of the motor is limited by the unevenness of the individual lamellae in contact with the rotor.

Patente US 4.959,580 B2 (1990 m.) tas pats autorius variklio galiai padidinti siūlo modernizuotą lamelių tvirtinimo būdą - jų litavimą prie pjezokeraminio disko elektrodų. Tai šiek tiek padidina galią, tačiau neišsprendžia žemo patikimumo problemų.In U.S. Pat. No. 4,959,580 B2 (1990), the same author proposes a modernized method of attaching lamellas to increase motor power by soldering them to piezoceramic disc electrodes. This slightly increases the power, but does not solve the problems of low reliability.

Patente US 4,884,002 B2 (1989 m.) galiai padidinti siūloma išplėsti lamelių skaičių, grupuojant jas eilėmis, o patente US 7,105.987 B2 (2006 m.) - keisti lamelių konfigūracijas. Tačiau kontaktavimo zona lieka principialiai ta pati - eilė pavienių taškų, kas neišsprendžia variklio patikimumo problemų, ypatingai greitaeigių variklių.U.S. Pat. No. 4,884,002 B2 (1989) proposes to expand the number of lamellae by grouping them in order, and U.S. Pat. No. 7,105,987 B2 (2006) proposes to modify the lamella configurations. However, the contact zone remains basically the same - a number of individual points, which does not solve the problems of engine reliability, especially high-speed engines.

Patente US 6,664,712 B2 (2003 m.) plokščio pjezovariklio aktuatoriuje padarytos figūrinės iškarpos, kurių pagalba suformuotos kampu j rotoriaus paviršių nukreiptos lamelės. Radialiniai pjezožiedo virpesiai lamelių pagalba transformuojami j rotoriaus sukimą. Priklijavus prie kito pjezožiedo plokščio paviršiaus tokį pat aktuatorių, ir paspyruokliavus prie jo lamelių papildomą rotorių, galima gauti kito rotoriaus sukimą priešinga kryptimi. Nors siūlomas patentas praplečia funkcines variklio galimybes, tačiau kontaktavimo zona lieka principialiai ta pati - eilė pavienių taškų, kas neišsprendžia variklio patikimumo problemų, ypatingai greitaeigių variklių atveju.In the U.S. Pat. The radial oscillations of the piezoelectric ring are transformed into rotor rotation by means of lamellae. By gluing the same actuator to another flat surface of the piezoelectric ring and springing an additional rotor to its lamellae, the rotation of the other rotor in the opposite direction can be obtained. Although the proposed patent extends the functionality of the engine, the contact zone remains basically the same - a number of individual points, which does not solve the problems of engine reliability, especially in the case of high-speed engines.

Artimiausias technine esme šiam išradimui pjezoelektrinis variklis, aprašytas patente LT 6636 B2 H01L41/00 (2019 m.). Pjezoelektrinį variklį sudaro radialinių virpesių aktuatorius, prie kurio vidinės radialinės dalies tampriai prijungtos lamelės bangolaidžiai smailiu kampu nukreiptos į rotoriaus konusinį paviršių, o kiti lamelių bangolaidžių galai tampriai sujungti su išorine radialine žiedo formos cilindro dalimi, kurio vidinė dalis slystamai ir paspyruokliuotai sujungta su rotoriumi. Viena plokščia aktuatoriaus pusė sujungta su pjezoelektriniu keitikliu, pvz. plonu pjezokeraminiu disku, poliarizuotu pagal jo storį. Priklijavus prie kitos aktuatoriaus plokštumos papildomą pjezoelementą, gaunam reversyvinį pjezovariklį, kas žymiai praplečia jo panaudojimo galimybes. Norint išgauti iš variklio du ašinius sukimus, nukreiptus priešingomis kryptimis, iš kitos cilindrinio žiedo pusės paspyruokliuojamas papildomas rotorius. Abu rotoriai turi galimybę be papildomų priemonių suktis viens kitam priešingomis kryptimis. Nors pjezovariklis pagal siūlomą patentą paprastas gamybos atžvilgiu, patikimai dirba išvystydamas kelis tūkstančius apsukų/min, tačiau jo stabiliam darbui panaudotos dvi aktuatoriaus virpesių modos, kas komplikuoja variklio maitinimo ir valdymo sistemos kūrimą.The closest technical invention to the present invention is the piezoelectric motor described in patent LT 6636 B2 H01L41 / 00 (2019). The piezoelectric motor consists of a radial oscillation actuator with the lamella wires tightly connected to the inner radial portion directed at an acute angle to the conical surface of the rotor and the other ends of the lamella waveguides tightly connected to the outer radial annular cylindrical portion. One flat side of the actuator is connected to a piezoelectric transducer, e.g. a thin piezoceramic disk polarized according to its thickness. By attaching an additional piezoelectric element to another plane of the actuator, we obtain a reversible piezoelectric motor, which significantly expands its application possibilities. An additional rotor is sprung on the other side of the cylindrical ring to extract two axial rotations in opposite directions from the motor. Both rotors have the ability to rotate in opposite directions without additional means. Although the piezo motor according to the proposed patent is simple in terms of production, it works reliably at several thousand rpm, but two modes of actuator oscillation are used for its stable operation, which complicates the development of the motor power supply and control system.

Išradimo tikslas - padidinti pjezovariklio veleno sukimosi greitį, jo galią, funkcionavimo stabilumą ir patikimumą, bei išplėsti jo funkcines taikymo galimybes.The aim of the invention is to increase the rotational speed of the piezoelectric shaft, its power, stability and reliability of operation, and to expand its functional applicability.

Pirmas tikslas: variklio sukimosi greičio, funkcionavimo stabilumo ir patikimumo padidinimas pasiekiamas tuo, kad pjezovariklyje, susidedančiame iš plokščios formos radialinių virpesių aktuatoriaus, sudaryto iš dviejų koncentrinių žiedų, tampriai sujungtų tarpusavyje lamelėmis, smailiu kampu nukreiptomis į rotorių, o didesnio diametro žiedo plokščioji dalis sujungta su plonu pjezoelementu, plokščio aktuatoriaus lamelinė zona pagaminta išgaubta tuščiavidurio apskrito kūgio pavidale, o išgaubimo kampas neviršija 30 laipsnių. Pjezovariklio veleno sukimosi greitis funkcionavimo stabilumas ir patikimumas padidėja dėka to, kad, aktuatorius žadinamas tik viena moda - radialine, o rotorius sukamas plokščiu aktuatoriaus koncentrinio žiedo paviršiumi.The first objective: to increase the speed, stability and reliability of the motor is achieved by a piezoelectric motor consisting of a flat radial vibration actuator consisting of two concentric rings tightly connected by lamellae pointed at an acute angle to the rotor and a larger diameter ring. with a thin piezoelectric element, the lamellar zone of the flat actuator is made convex in the form of a hollow circular cone and the convex angle does not exceed 30 degrees. The rotational speed of the piezoelectric shaft increases the stability and reliability of the operation due to the fact that the actuator is excited in only one mode - radial, and the rotor is rotated on a flat surface of the concentric ring of the actuator.

Antras tikslas: variklio galios padidinimas pasiekiamas priklijavus prie kitos (laisvos) plokščios pjezoelemento dalies koncentriškai veidrodiniu atspindžiu papildomą aktuatorių su išgaubta lameline zona taip, kad abiejų aktuatorių lamelių kryptys sutaptų, atsiranda galimybė sukti du rotorius, sujungtus su vienu velenu t.y. padidinti variklio galią.The second goal: the increase in motor power is achieved by gluing to the other (free) flat part of the piezoelectric reflector an additional actuator with a convex lamellar zone so that the lamellae directions of both actuators coincide, it is possible to rotate two rotors connected to one shaft, i. increase engine power.

Jeigu prie minėto pjezoelemento priklijuoti aktuatorius, kurių lamelių kryptys priešingos atsiranda galimybė išgauti iš variklio du ašinius sukimus, nukreiptus priešingomis kryptimis, Paspyruokliuoti rotoriai suksis priešingomis kryptimis, kas praplečia funkcines variklio taikymo galimybes.If actuators with opposite lamellae directions are attached to said piezoelectric element, it is possible to extract two axial rotations in opposite directions from the motor, the spring-loaded rotors will rotate in opposite directions, which expands the functional possibilities of the motor.

Trečias tikslas: papildomas pjezovariklio greičio padidinimas ir maitinimo įtampos sumažinimas pasiekiamas prie minėtų aktuatorių priklijuojant du papildomus pjezoelementus taip, kad jų poliarizacijos kryptys būtų priešingomis krypčiai pjezoelemento, esančio tarp aktuatorių.The third objective is to further increase the speed of the piezoelectric motor and to reduce the supply voltage by gluing two additional piezoelectric elements to said actuators so that their polarization directions are in the opposite direction to the piezoelectric element between the actuators.

Išradimui paaiškinti pateikiami brėžiniai:The following drawings are provided to illustrate the invention:

Fig. 1 - pavaizduota principinė pjezoelektrinio variklio schema; Fig. 2 aktuatoriaus vaizdas; Fig. 3 - pjezovariklio konstrukcija; Fig. 4 - vaizdas, iliustruojantis antro rotoriaus panaudojimo galimybę; Fig. 5 - vaizdas, iliustruojantis lamelių išsidėstymą; Fig. 6 - dviejų rotorių vienos veleno sukimosi krypties pjezovariklio pjūvis; Fig. 7 - dviejų velenų priešingų sukimosi krypčių pjezovariklio pjūvis; Fig. 8 dviejų velenų variklio vaizdas, iliustruojantis lamelių išsidėstymą; Fig. 9 - žemos maitinimo įtampos pjezovariklio pjūvis; Fig. 10 - pjezoelementų pajungimo ir „dviejų generatorių“ pjezoekektrinio variklio schema.FIG. 1 - the schematic diagram of a piezoelectric motor is shown; FIG. 2 actuator image; FIG. 3 - piezoelectric motor design; FIG. 4 is a view illustrating the possibility of using a second rotor; FIG. 5 is a view illustrating the arrangement of the slats; FIG. 6 - cross-section of a piezoelectric motor rotating two shafts of two rotors; FIG. 7 - section of a piezoelectric motor in opposite directions of rotation of two shafts; FIG. 8 is a view of the two-shaft motor illustrating the arrangement of the slats; FIG. 9 - section of low supply voltage piezo motor; FIG. 10 - Diagram of piezoelectric connection and "two-generator" piezoelectric motor.

įrenginio detalus aprašymas.a detailed description of the device.

Pjezoelektrinį variklį (Fig. 1-3) sudaro plokščios formos radialinių virpesių aktuatorius (1), susidedantis iš dviejų koncentrinių žiedų (2), (3) tampriai sujungtų tarpusavyje lamelėmis (4), smailiu kampu nukreiptomis į rotorių (5). Didesnio diametro koncentrinio žiedo (2) plokščioji dalis sujungta su plonu žiedo formos pjezoelementų (6), kurio elektrodai elektriškai sujungti su generatoriumi, kurio išėjimo įtampa UI. Plokščio aktuatoriaus lamelinė zona pagaminta išgaubta tuščiavidurio apskrito kūgio pavidale (7). Eksperimentu nustatyta - išgaubimo kampas (8) neviršija 30 laipsnių. Aktuatoriaus mažesnio diametro plokščioji žiedo dalis (3) slystamai kontaktuoja su rotoriumi (5) paspyruokliuotu jėga (P). Aktuatorius (1) tvirtinamas korpuse (11). Variklio velenas (13) sukasi guolyje (14) ir sujungtas rotoriumi (5). Tam, kad aktuatoriaus radialinių virpesių energija nepersiduotų korpusui (11), tarp jų įvedama svyruoklė (9). Spyruoklės (9) formavimui panaudojama periferinė aktuatoriaus dalis, prakirtus, pvz., lazerio pagalba, išpjovas (10).The piezoelectric motor (Fig. 1-3) consists of a flat-shaped radial oscillation actuator (1) consisting of two concentric rings (2) (3) tightly connected to each other by lamellae (4) directed at an acute angle to the rotor (5). The flat part of the larger diameter concentric ring (2) is connected to a thin ring-shaped piezoelectric element (6), the electrodes of which are electrically connected to a generator with an output voltage UI. The lamellar zone of the flat actuator is made in the form of a convex hollow circular cone (7). The experiment found that the convex angle (8) did not exceed 30 degrees. The smaller diameter flat part (3) of the actuator slides into contact with the spring force (P) of the rotor (5). The actuator (1) is mounted in the housing (11). The motor shaft (13) rotates in the bearing (14) and is connected to the rotor (5). In order to prevent the energy of the radial oscillations of the actuator from being transferred to the housing (11), a pendulum (9) is introduced between them. The peripheral part of the actuator, pierced, for example, by laser, is used to form the spring (9).

Pjezovariklio veleno sukimosi greitis, funkcionavimo stabilumas ir patikimumas padidėja dėka to, kad, aktuatorius žadinamas tik viena moda - radialine, o rotorius (5) sukamas plokščiu aktuatoriaus koncentrinio žiedo (3) paviršiumi.The rotational speed, stability and reliability of the piezoelectric motor shaft are increased due to the fact that the actuator is excited in only one mode - radial, and the rotor (5) is rotated on the flat surface of the concentric ring (3) of the actuator.

Pjezovariklio galią galima padidinti sukant veleną dviem aktuatoriais. Tai pasiekiama (Fig. 4-6) priklijavus prie kitos (laisvos) plokščios pjezoelemento (6) dalies koncentriškai veidrodiniu atspindžiu papildomą aktuatorių (14) su išgaubta lameline zona taip, kad abiejų aktuatorių lamelių kryptys sutaptų. Atsiranda galimybė sukti du rotorius (5), sujungtus su vienu velenu (13) ir tuo padidinti variklio galią.The power of the piezo motor can be increased by turning the shaft with two actuators. This is achieved (Fig. 4-6) by gluing an additional actuator (14) with a convex lamellar zone to the other (free) flat part of the piezoelectric element (6) with a convex lamellar zone so that the lamellae directions of both actuators coincide. It is possible to rotate the two rotors (5) connected to one shaft (13) and thereby increase the engine power.

Norint išgauti iš variklio du ašinius sukimus, nukreiptus priešingomis kryptimis, reikia prie minėto pjezoelemeto (6) priklijuoti aktuatorius (1) ir (14) taip (Fig.7-8), kad jų lamelių kryptys būtų priešingos. Paspyruokliuoti rotoriai (5) suksis priešingomis kryptimis, kas praplečia funkcines variklio taikymo galimybes.In order to obtain two axial rotations in opposite directions from the motor, the actuators (1) and (14) must be glued to said piezoelectric element (6) in such a way that their lamellae directions are opposite. The spring-loaded rotors (5) will rotate in opposite directions, which expands the functionality of the motor.

Daugeliui pjezovariklių taikymo atvejų, pvz. taikant mikroskraidančiuose aparatuose, autonominiam maitinimui reikalinga itin maža įtampos reikšmė. Norint sumažinti variklio maitinimo šaltinio įtampos reikšmę, reikėtų konstruoti pjezovariklį, susidedantį iš dviejų atskirų aktuatorių (1), atskirai juos tvirtinant prie variklio korpuso (11) ir atskirai juos užmaitinant nuo dviejų generatorių (UI ir U2, kaip tas parodyta, pavyzdžiui, Fig.9). Šiuo atveju atsiranda papildomos problemos: aktuatorių ašių centravimas, juos tvirtinant ir kita - papildomas maitinimo šaltinis U2.For many applications of piezoelectric motors, e.g. when used in microcircuits, the autonomous power supply requires an extremely low voltage value. To reduce the voltage of the motor power supply, a piezoelectric motor consisting of two separate actuators (1) should be constructed, attached separately to the motor housing (11) and fed separately from the two generators (UI and U2), as shown, for example, in FIG. 9). In this case, additional problems arise: the centering of the actuator axes, and when attaching them, another - an additional power supply U2.

Tai pasiekiama (Fig.10) prie minėtų aktuatorių (1) ir (14) priklijuojant du papildomus pjezoelementus (15) taip, kad jų poliarizacijos kryptys (p) būtų priešingomis krypčiai pjezoelemento (6), esančio tarp aktuatorių (1) ir (14). Panaudojant tokį elementų sujungimą, gauname trijų pjezoelementų (6-15-15), suklijuotų su dvejais aktuatoriais (1-14) vienalytę radialinių virpesių rezonansinę virpamą sistemą.This is achieved (Fig.10) by gluing two additional piezoelectric elements (15) to said actuators (1) and (14) so that their polarization directions (p) are opposite to the direction of the piezoelectric element (6) between actuators (1) and (14). ). Using such a combination of elements, we obtain a homogeneous resonant vibrating system of three piezoelectric elements (6-15-15) glued to two actuators (1-14).

Plokščio greitaeigio pjezoelektrinio variklio veikimas. Padavus į aktuatoriaus (1) pjezoelemento (6) elektrodą radialinių virpesių rezonansinę įtampą (UI), aktuatoriaus koncentriniame žiede (2) žadinami radialiniai virpesiai kryptimi „a“. Radialiniai virpesiai žiede (2) sužadina lamelių (4) išilgines vibracijas (kryptis „ b “). Kadangi lamelės (4) sujungtos su koncentriniais žiedais (2) ir (3) smailiu kampu, vibruodamos sukuria aktuatoriaus koncentrinio žiedo (3) sukamuosius virpesius (kryptis „ c “). Kadangi lamelinė zona pagaminta išgaubta tuščiavidurio apskrito kūgio kampu (8) pavidale, radialiniai aktuatoriaus virpesiai papildomai transformuojami į koncentrinio žiedo (3) sinfazinius su sukamaisiais vertikalius, statmenus jo plokštumai, virpesius (kryptis „d“).Operation of a flat - speed piezoelectric motor. By applying a resonant voltage (UI) of the radial oscillations to the electrode of the piezoelectric element (6) of the actuator (1), the radial oscillations in the direction “a” are excited in the concentric ring (2) of the actuator. The radial oscillations in the ring (2) cause longitudinal vibrations of the lamellae (4) (direction "b"). Since the lamellae (4) are connected to the concentric rings (2) and (3) at an acute angle, they vibrate to create rotational oscillations of the concentric ring (3) of the actuator (direction “c”). Since the lamellar zone is made in the form of a convex hollow circular cone (8), the radial oscillations of the actuator are additionally transformed into in-phase oscillations of the concentric ring (3) perpendicular to its plane (direction 'd').

Tokiu būdu, rotorius (5), veikiamas mažesnio diametro žiedo (3), gauna vertikalaus postūmio (c) -pasukimo (d) smūgines aukšto dažnio vibracijas, kas priverčia jį intensyviai suktis.In this way, the rotor (5), acting on a smaller diameter ring (3), receives high-frequency vibrations of vertical displacement (c) - rotation (d), which causes it to rotate intensively.

Variklis, kurio velenas (Fig.4-6), arba du velenai, kurių kryptys priešingos, sukamas dviem aktuatoriais (Fig.7-8), darbas yra analogiškas: padavus į pjezoelemento (6) elektrodus per elektriškai ir mechaniškai sujungtus (suklijuotus) aktuatorius (1) radialinių virpesių rezonansinę įtampą (UI), aktuatorių koncentriniuose žieduose (2) žadinami radialiniai virpesiai kryptimi „a“, kurie sužadina lamelių (4) išilgines vibracijas (kryptis „ b “) ir koncentrinių žiedų (3) sukamuosius virpesius (kryptis „c“) ir vertikalius, statmenus žiedų plokštumai, virpesius (kryptis „d“).The operation of a motor with a shaft (Fig. 4-6) or two shafts with opposite directions rotated by two actuators (Fig. 7-8) is analogous: by feeding the electrodes of the piezoelectric element (6) through electrically and mechanically connected (glued) actuator (1) resonant voltage (UI) of radial oscillations, radial oscillations in the concentric rings (2) of the actuator concentric rings (2), which induce longitudinal vibrations of the lamellae (4) (direction “b”) and rotational oscillations of the concentric rings (direction) (direction) "C") and vertical oscillations perpendicular to the plane of the rings (direction "d").

Šios problemos lengvai sprendžiamos vietoj dviejų aktuatorių naudojant sudėtinį vienalytį aktuatorių. Siūloma konstrukcija (Fig.10) leidžia du aktuatorius suklijuoti į vieną vienalytę rezonansinę sistemą. Piezoelementų poliarizavimo kryptys „p“ išdėstytos taip, kad padavus į elektrodus rezonansinio dažnio įtampą UI, vienalytėje gauto aktuatoriaus konstrukcijoje būtų žadinama radialinių virpesių moda. Taigi, maitinimo įtampos sumažinimas gaunamas dėl trijų pjezoelementų sujungimo ir jų sinchroninio maitinimo galimybės.These problems are easily solved by using a composite homogeneous actuator instead of two actuators. The proposed design (Fig.10) allows two actuators to be glued together into one homogeneous resonant system. The polarization directions "p" of the piezoelectric elements are arranged in such a way that the mode of radial oscillations in the homogeneous design of the obtained actuator is excited by applying a resonant frequency voltage UI to the electrodes. Thus, the reduction of the supply voltage is obtained due to the connection of the three piezoelectric elements and the possibility of their synchronous supply.

Claims (3)

Plokščias greitaeigis pjezoelektrinis variklis, susidedantis iš plokščios formos radialinių virpesių aktuatoriaus, sudaryto iš dviejų koncentrinių žiedų, tampriai sujungtų tarpusavyje lamelėmis, smailiu kampu nukreiptomis j rotorių, o didesnio diametro žiedo plokščioji dalis sujungta su plonu pjezoelementu, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad siekiant padidinti variklio greitį, funkcionavimo stabilumą ir patikimumą, plokščio aktuatoriaus lamelinė zona pagaminta išgaubta tuščiavidurio apskrito kūgio pavidale, o išgaubimo kampas neviršija 30 laipsnių.A flat-speed piezoelectric motor consisting of a flat-shaped radial oscillation actuator consisting of two concentric rings tightly connected to each other by lamellae directed at an acute angle to the rotor, the flat part of the larger diameter ring being connected to a thin piezoelectric ring, stability and reliability of operation, the lamellar zone of the flat actuator is made in the form of a convex hollow circular cone, and the angle of convexity does not exceed 30 degrees. Plokščias greitaeigis pjezoelektrinis variklis pagal 1 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad siekiant padidinti variklio galią, prie minėto pjezoelemento laisvos plokščios dalies koncentriškai veidrodiniu atspindžiu priklijuotas papildomas aktuatorius su išgaubta lameline zona taip, kad abiejų aktuatorių lamelių kryptys sutaptų.A flat-speed high-speed piezoelectric motor according to claim 1, characterized in that an additional actuator with a convex lamellar zone is glued to the free flat part of said piezoelectric concentrically to increase the power of the motor so as to direct the lamellae of both actuators. Plokščias greitaeigis pjezoelektrinis variklis pagal 1 ir 2 punktą, b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad siekiant padidinti variklio veleno apsisukimo greitį ir sumažinti maitinimo įtampą, prie minėtų aktuatorių priklijuoti papildomi du pjezoelementai taip, kad jų poliarizacijos kryptys būtų priešingomis krypčiai pjezoelemento, esančio tarp aktuatorių.A flat-speed piezoelectric motor according to claims 1 and 2, characterized in that in order to increase the rotation speed of the motor shaft and reduce the supply voltage, two additional piezoelectric elements are attached to said actuators so that their polarization directions are opposite to each other.
LT2020035A 2020-09-21 2020-09-21 FLAT SPEED PIEZOELECTRIC MOTOR LT6915B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2020035A LT6915B (en) 2020-09-21 2020-09-21 FLAT SPEED PIEZOELECTRIC MOTOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LT2020035A LT6915B (en) 2020-09-21 2020-09-21 FLAT SPEED PIEZOELECTRIC MOTOR

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LT2020035A LT2020035A (en) 2022-03-25
LT6915B true LT6915B (en) 2022-05-25

Family

ID=80784072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LT2020035A LT6915B (en) 2020-09-21 2020-09-21 FLAT SPEED PIEZOELECTRIC MOTOR

Country Status (1)

Country Link
LT (1) LT6915B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
LT2020035A (en) 2022-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5548175A (en) Vibration driven motor
US11009110B2 (en) Screw-based nanometric motion control mechanism
JP7025454B2 (en) Multi-spoke ultrasonic motor
JPH0477553B2 (en)
JP4669222B2 (en) Piezoelectric drive
CN106059386B (en) The rotary inertia piezoelectric actuator of clamper controllable type plate-like and start method
LT6915B (en) FLAT SPEED PIEZOELECTRIC MOTOR
JP5932402B2 (en) Vibration wave drive
CN109525143A (en) A kind of curved compound sheet ultrasound electric machine of diameter and its control method
CN113193782B (en) Piezoelectric-driven high-precision optical deflection servo device and working mode thereof
CN102545689B (en) Vibrational wave motor, lens barrel and camera
KR102347863B1 (en) Rotating piezoelectric motor with radial preload
JP5211463B2 (en) Vibration actuator
KR100961096B1 (en) Double-sided rotary ultrasonic motor and vibrator
JP2968352B2 (en) Ultrasonic motor
JP2012186931A (en) Multiple-degree-of-freedom actuator
JP2007135270A (en) Spherical surface ultrasonic motor
WO2021200417A1 (en) Actuator and optical reflective element
JPH02311184A (en) ultrasonic motor
CN209930168U (en) Radial-bending composite sheet ultrasonic motor
CN113162466B (en) A patch-type double-stator rotary ultrasonic motor and its control method
JP4784154B2 (en) Vibration actuator
JP2013059143A (en) Multi-degree of freedom actuator
JP2925493B2 (en) Vibration wave device
JP2006129617A (en) Ultrasonic motor and helicopter

Legal Events

Date Code Title Description
BB1A Patent application published

Effective date: 20220325

FG9A Patent granted

Effective date: 20220525

MM9A Lapsed patents

Effective date: 20240921