Пьезоэлектрический двигатель

Введение В позапрошлом году исполнилось 40 лет со дня официального уведомления о создании первого пьезоэлектрического двигателя (заявка № 1006424 от 10 мая 1965г., авторское свидетельство СССР № 217509, под редакцией Лавриненко В.В., Некрасов М.М ). Поэтому 10 мая по праву считается "Днем рождения" пьезоэлектрического двигателя. Созданный в КПИ в 1964 г. электрический мотор, названный пьезоэлектрическим, послужил основой построения десятков типов конструкций пьезоэлектрических двигателей, описанных в патентах США (№4.019.о73,1975г. №4.453.103,1982г. №4.400.641,1982г.) и др., производство которых ведется во многих странах мира. 1. Что такое пьезоэлектрические двигатели? Пьезоэлектрическими микродвигателями (ПМД) называются двигатели, в которых механическое перемещение ротора осуществляется за счет пьезоэлектрического или пьезомагнитного эффекта. 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 пьезокерамического 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. Рассмотрим подробнее что такое пьезоэлектрический эффект.