ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ И ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВИГАТЕЛЬ НА ЕГО ОСНОВЕ (ВАРИАНТЫ)

1. Пьезоэлектрический генератор механических колебаний для пьезоэлектрических двигателей содержит:
активный источник радиальных механических колебаний, включающий плоское кольцо из пьезоэлектрического материала, который поляризован практически перпендикулярно торцам этого кольца, и два тонкостенных кольцеобразных электрода, снабженные средствами для подключения к импульсному источнику тока и акустически плотно соединенные с соответствующими торцами указанного кольца практически по всей их площади,
вспомогательный кольцеобразный металлический резонатор, который расположен с одной стороны указанного плоского кольца из пьезоэлектрического материала и оснащен в периферийной зоне по меньшей мере одним упругим изогнутым толкателем для вращения ротора пьезоэлектрического двигателя,
такую кольцеобразную звукопроводную прокладку между указанным вспомогательным резонатором и одним из указанных электродов, внешний диаметр которой не превышает половину внешнего диаметра указанного вспомогательного резонатора, и
подходящее средство стягивания указанных выше активного источника радиальных механических колебаний, звукопроводной прокладки и вспомогательного резонатора в акустически плотный пакет.
2. Пьезоэлектрический генератор по п.1, в котором геометрические размеры указанных частей активного источника радиальных механических колебаний и вспомогательного резонатора и плотность и упругость использованных для их изготовления материалов выбраны из условия совпадения нулевой моды их радиальных колебаний.
дмр
пи
3. Пьезоэлектрический генератор по п.2, в котором на нулевой моде колебаний собственная частота (F) вспомогательного резонатора и собственная частота (F) активного источника радиальных механических колебаний практически совпадают.
дмр
пи
4. Пьезоэлектрический генератор по п.2, в котором на нулевой моде колебаний собственная частота (F) вспомогательного резонатора превышает собственную частоту (F) активного источника радиальных механических колебаний на величину от 10 до 15 кГц.
п
пк
дмр
5. Пьезоэлектрический генератор по п.1, в котором ширина (b) указанной звукопроводной прокладки, ширина (В) указанного плоского кольца из пьезоэлектрического материала и ширина (В) кольца вспомогательного металлического резонатора выбраны из условий
п
пк
3b≤В и
п
дмр
3b≤В,
а диаметры внутренних отверстий в деталях активного источника радиальных механических колебаний, звукопроводной прокладки и вспомогательного металлического резонатора практически совпадают.
6. Пьезоэлектрический генератор по п.1, в котором внешние и внутренние радиусы активного источника радиальных механических колебаний и вспомогательного резонатора выбраны из условия
пи
пи
пи
дмр
дмр
дмр
s/(R+r)≈s/(R+r),
пи
где s - скорость распространения звука в пьезоэлектрическом материале активного источника радиальных механических колебаний,
пи
пи
R и r - соответственно внешний и внутренний радиусы этого источника,
дмр
s - скорость распространения звука в материале вспомогательного кольцеобразного металлического резонатора,
дмр
дмр
R и r - соответственно внешний и внутренний радиусы этого резонатора.
7. Пьезоэлектрический генератор по п.1, в котором пьезоэлектрический материал выбран из группы, состоящей из титаната бария, титаната свинца, танталата натрия, танталата калия, цирконат-титаната свинца, цирконат-титаната свинца-стронция.
8. Пьезоэлектрический двигатель, содержащий:
(1) корпус;
(2) звукоизолированный статор, который жестко связан с корпусом и оснащен стационарным пьезоэлектрическим генератором механических колебаний, который содержит:
активный источник радиальных механических колебаний, включающий плоское кольцо из пьезоэлектрического материала, который поляризован практически перпендикулярно торцам этого кольца, и два тонкостенных кольцеобразных электрода, снабженные средствами для подключения к импульсному источнику тока и акустически плотно соединенные с соответствующими торцами указанного кольца практически по всей их площади,
вспомогательный кольцеобразный металлический резонатор, который расположен с одной стороны указанного плоского кольца из пьезоэлектрического материала и оснащен в периферийной зоне по меньшей мере одним упругим изогнутым толкателем для вращения указанного далее ротора,
такую кольцеобразную звукопроводную прокладку между указанным вспомогательным резонатором и одним из указанных тонкостенных электродов, внешний диаметр которой не превышает половину внешнего диаметра указанного вспомогательного резонатора, и
подходящее средство стягивания указанных выше активного источника радиальных механических колебаний, звукопроводной прокладки и вспомогательного резонатора в акустически плотный пакет;
(3) ротор, который установлен с возможностью вращения относительно указанного корпуса и указанного статора и содержит:
средство восприятия крутящего момента, введенное во фрикционный контакт с указанным выше по меньшей мере одним упругим изогнутым толкателем, которым оснащен в периферийной зоне указанный вспомогательный резонатор, и
выходной вал, который жестко связан с указанным средством.
9. Пьезоэлектрический двигатель по п.8, в котором указанное средство стягивания активного источника радиальных механических колебаний, звукопроводной прокладки и вспомогательного резонатора в акустически плотный пакет имеет вид пары «анкерный болт - гайка», в которой головка анкерного болта служит прижимом при сборке и фиксации указанных деталей, а гайка имеет вид резьбового отверстия в указанном корпусе.
10. Пьезоэлектрический двигатель по п.8, в котором указанное средство восприятия крутящего момента имеет вид кругового цилиндра, стенка которого охватывает указанный вспомогательный резонатор.
11. Пьезоэлектрический двигатель по п.8, в котором указанный вспомогательный резонатор оснащен по меньшей мере двумя упругими изогнутыми толкателями, которые расположены на практически равных угловых расстояниях.
12. Пьезоэлектрический двигатель, имеющий такие коаксиально расположенные узлы, как:
(1) корпус;
(2) звукоизолированный статор, который жестко связан с корпусом и оснащен стационарным пьезоэлектрическим генератором механических колебаний, который содержит:
активный источник радиальных механических колебаний, включающий плоское кольцо из пьезоэлектрического материала, который поляризован практически перпендикулярно торцам этого кольца, и два тонкостенных кольцеобразных электрода, снабженные средствами для подключения к импульсному источнику тока и акустически плотно соединенные с соответствующими торцами указанного кольца практически по всей их площади,
вспомогательный кольцеобразный металлический резонатор, который расположен над указанным плоским кольцом из пьезоэлектрического материала и оснащен в периферийной зоне по меньшей мере одним упругим изогнутым толкателем для отталкивания указанной далее фрикционной муфты сцепления и ее вращения вместе с указанным далее ротором,
такую кольцеобразную звукопроводную прокладку между указанным вспомогательным резонатором и одним из указанных тонкостенных кольцеобразных электродов, внешний диаметр которой не превышает половину внешнего диаметра указанного вспомогательного резонатора, и
такое подходящее средство стягивания указанных выше активного источника радиальных механических колебаний, звукопроводной прокладки и вспомогательного резонатора в акустически плотный пакет, с которым жестко связан круглый в поперечном сечении центрирующий стержень;
(3) звукоизолированный ротор, который расположен на указанном центрирующем стержне с осевым зазором относительно указанного статора и содержит:
(3а) трубчатый выходной вал, который охватывает указанный центрирующий стержень, и
(3б) ротационный пьезоэлектрический генератор механических колебаний, имеющий:
активный источник радиальных механических колебаний, включающий плоское кольцо из пьезоэлектрического материала, который поляризован практически перпендикулярно торцам этого кольца, и два тонкостенных кольцеобразных электрода, снабженные средствами для подключения к импульсному источнику тока и акустически плотно соединенные с соответствующими торцами указанного кольца практически по всей их площади,
вспомогательный кольцеобразный металлический резонатор, который расположен под указанным плоским кольцом из пьезоэлектрического материала и оснащен в периферийной зоне по меньшей мере одним упругим изогнутым толкателем для отталкивания от указанной далее застопоренной фрикционной муфты сцепления и вращения только указанного ротора,
такую кольцеобразную звукопроводную прокладку между указанным вспомогательным резонатором и одним из указанных тонкостенных кольцеобразных электродов, внешний диаметр которой не превышает половину внешнего диаметра указанного вспомогательного резонатора, и
подходящее средство стягивания указанных выше активного источника радиальных механических колебаний, звукопроводной прокладки и вспомогательного резонатора в акустически плотный пакет;
(4) фрикционную муфту сцепления, которая расположена в осевом зазоре между указанным статором и указанным ротором с возможностью вращения или стопорения относительно указанного корпуса и постоянно сцеплена с указанными упругими изогнутыми толкателями, которыми оснащены указанные дополнительные металлические резонаторы стационарного и ротационного пьезоэлектрических генераторов механических колебаний.
13. Пьезоэлектрический двигатель по п.12, в котором указанная муфта сцепления имеет вид кругового цилиндра, средняя часть которого снабжена по меньшей мере одной перемычкой для посадки на указанный центрирующий стержень, а верхняя и нижняя части введены во фрикционный контакт с указанными упругими толкателями.
14. Пьезоэлектрический двигатель по п.12, в котором каждый указанный вспомогательный резонатор оснащен по меньшей мере двумя упругими изогнутыми толкателями, которые расположены на практически равных угловых расстояниях.