Plokščias greitaeigis pjezoelektrinis variklis

Abstract

Išradimas skirtas sukurti greitaeigį piezoelektrinį variklį su padidintu veleno sukimosi greičiu, užtikrinant varančio rotorių kontakto patikimumą, bei išplėčiant jo funkcijines galimybes: dviejų rotorių, besisukančių priešingomis kryptimis panaudojimo, ir variklio maitinimo įtampos sumažinimo. Išradimas, kaip ir analogas, labai efektyviai gali būti pritaikytas kuriant pavaras mikroskraidantiems aparatams (mikrodronams). Pjezoelektrinį variklį sudaro plokščios formos radialinių virpesių aktuatoriaus, pagamintas iš dviejų koncentrinių žiedų, tampriai sujungtų tarpusavyje lamėlėmis. Lamėlės 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 lapsnių. 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 išgauti iš variklio du ašinius sukimus, nukreiptus priešingomis kryptimis, jeigu prie minėto pjezoelemeto priklijuoti aktuatorius, kurių lamelių kryptys priešingos. Paspyruokliuoti rotoriai suksis priešingom kryptim, kas praplėčia 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 outlines a high-speed piezoelectric motor with increased rotation speed of the shaft, ensuring the contact point reliability and expanding functional abilities: the ability to mount two rotors, rotating in opposite directions and reduced excitation voltage. The invention, as well as analogue, can be efficiently applied for micro UAV’s or micro drones. The piezoelectric motor is a flat ring-type actuator exploiting radial vibration mode. It is made of few concentric rings, joint together with a waveguides. The thinner end of the waveguides is aimed towards rotor. The flat part of the bigger ring is glued with a thin piezoelectric disc, which is polarized through thickness. The waveguide zone is bended to the shape of cone: the bending angle does not exceed 30 degrees. The center of the actuator is in contact with the rotor, with a preload generated by a spring. If the same type additional disc is glued to the other side of the piezoelectric disc with the waveguides facing the same direction we obtain the possibility to connect additional rotor which will rotate to the same direction. If we glue this additional disc with the waveguides facing oppositely, the second rotor will rotate in opposite direction. Thus we can expand the application possibilities when two concentric rotors rotating CW and CCW. To extend the power of the motor and reduce the driving voltage two additional piezoelectric elements can be glued on the top and bottom sides of the actuator. The polarization directions must be opposite comparing with the piezoelectric element which is glued in-between.