Пьезоэлектрические двигатели
Пьезоэлектрические двигатели основаны на применении одного из многих известных конструктивных принципов реализации процесса преобразования электрической энергии в механическую, по которому накоплен опыт теоретических и экспериментальных исследований, достаточный для промышленного освоения и серийного производства, для внедрения в технику.
Статор двигателя содержит пьезокерамическое кольцо, на котором укреплены толкатели, упирающиеся на внутреннюю поверхность ротора, выполненного в виде цилиндрической чашки, закрепленной на валу. На торцевые поверхности пьзокерамического кольца нанесены электроды, подключаемые к генератору ультразвуковых колебаний. Частота генератора соответствует одной из частот собственных механических колебаний пьезокерамического кольца в радиальном направлении.
Процесс преобразования колебаний пьезокерамического кольца в поступательное (вращательное) движение ротора (механическое детектирование) осуществляется следующим образом:
- при включении генератора механические колебания пьезокерамического кольца через толкатели передаются на ротор;
- в области фрикционного контакта толкателей с ротором векторы сил, передаваемых толкателями, раскладываются на составляющие — составляющую вдоль радиуса ротора и составляющую, направленную по касательной к окружности ротора;
- последняя составляющая приводит ротор во вращательное движение, скорость вращения ротора при этом пропорциональна амплитуде механических колебаний кольца.
Преимущества пьезоэлектрических двигателей перед электромагнитными:
- широкий диапазон регулировки частот вращения (0 - 300 об./мин);
- возможность малых, в пределах оборота вала, перемещений (доли угловых секунд);
- высокий момент на валу;
- малое энергопотребление;
- искровзрывобезопасность;
- большой тормозной момент на валу в обесточенном состоянии;
- безинерционность;
- бесшумная работа;
- малые масса и габариты.
Область применения пьезодвигателей:
- жесткие безлюфтовые безредукторные электромеханические исполнительные механизмы с низкой скоростью перемещений;
- высококачественный жесткий беэлюфтовый и безредукторный привод систем автоматического регулирования скорости и перемещений;
- электромеханические устройства, эффективно заменяющие силовые электромагниты.
