ПЬЕЗОДВИГАТЕЛЬ
PIEZO MOTOR

Изобретение относится к пьезотехнике и может применяться в шаговых приводах устройств автоматики для прецизионного позиционирования образцов и зондов.
Известен пьезоэлектрический двигатель [Чесноков Г.А., Морозов В.П., Колесников Д.П. и др. Патент РФ 2061296, МПК 6 H02N 2/10], содержащий статор с осциллятором, выполненным в виде пьезоэлемента (плоское кольцо) с электродами и бандажом. Бандаж выполнен из отдельных дугообразных элементов с закрепленными на них толкателями, упруго прижатыми к цилиндрической рабочей поверхности пьезоэлемента. Недостаток устройства - невозможность получения поступательного движения.
Известен пьезодвигатель [Коваль В.С., Лавриненко В.В. А.С. СССР 1807548, МПК H02N 2/00, H01L 41/09], содержащий коаксиально расположенные ротор и статор, кольцевой пьезоэлектрический осциллятор радиальных колебаний, упругие пластины-толкатели, прижатые одним концом к боковой поверхности ротора, а другим концом закрепленные в радиальных пазах звукоизолирующего кольца, свободно установленного относительно осциллятора и прижатого к нему с помощью пружинящей прокладки. Недостаток устройства - невозможность получения поступательного движения.
Наиболее близким по составу и сущности к заявляемому является пьезоэлектрический двигатель [Коваль. В.С., Лавриненко В.В., Левицкий О.В. А.С. СССР 1820820, МПК H02N 2/00, H01L 41/09]. Двигатель содержит коаксиально расположенные ротор и статор, кольцевой пьезоэлектрический осциллятор радиальных колебаний и упругие пластины-толкатели, закрепленные одним концом на цилиндрической поверхности пьезоэлектрического осциллятора, а другим концом прижатые к боковой поверхности ротора. Недостаток устройства - невозможность получения поступательного движения.
Задачей изобретения является обеспечение возможности получения как вращательного, так и поступательного движения.
Задача решается тем, что один конец пьезоэлемента устройства закреплен на вращающемся вале, второй конец выполнен свободным и снабжен грузом. При этом узел трения может быть выполнен в виде подшипника либо в виде гайки, при условии наличия резьбы на вале.
На фиг.1, 2 представлены схемы устройства, на фиг.3 - вариант крепления пьезоэлемента к валу (вид сверху).
Устройство содержит (фиг.1, 2) статор 1, вал 2, между которыми установлен узел вращения 3. На свободном конце пьезоэлемента 4 закреплен груз 5. Другой конец пьезоэлемента 4 соединен с валом 2 непосредственно либо с помощью держателя 6 (фиг.3).
Пьезоэлемент 4 предназначен для осуществления деформации растяжения-сжатия или изгиба и выполняется соответственно в виде пластины или биморфного элемента.
Устройство работает следующим образом. На электроды пьезоэлемента 4 подается несимметричный пилообразный управляющий сигнал. Во время пологого фронта сигнала происходит деформация пьезоэлемента и медленное смещение груза 5 (фиг.2), что позволяет валу не проворачиваться в узле вращения. При формировании крутого среза управляющего сигнала пьезоэлемент 4 быстро принимает недеформированное состояние. При этом в силу инерционных свойств груз 5 не может столь же быстро переместиться в исходную точку и происходит проворачивание вала 2 в узле вращения 3.
Если узел вращения 3 выполнить в виде подшипника, то вал будет выполнять вращательное движение. Если выполнить узел трения в виде гайки, а вал в виде винта, то можно получить вращательно-поступательное движение вала.
В ряде случаев для расширения возможностей крепления пьезоэлемента к валу может использоваться держатель 6 (фиг.3).