БЛОК ПИТАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ

БЛОК ПИТАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ


RU (11) 2039409 (13) C1

(51) 6 H02N2/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93026028/10 
(22) Дата подачи заявки: 1993.05.14 
(45) Опубликовано: 1995.07.09 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Патент США N 3596206, кл. H 02N 2/00, 1969. Патент ФРГ N 4122984, кл. H 02N 2/00, 1992. 
(71) Заявитель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "Котем" 
(72) Автор(ы): Полянский А.М. 
(73) Патентообладатель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "Котем" 

(54) БЛОК ПИТАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ 

Использование: в приборостроении, при запитке пьезоэлектрических вибродвигателей. Сущность изобретения: блок питания пьезоэлектрического двигателя состоит из задающего генератора, формирователя импульсов, двух ключей, двух трансформаторов, управляемого источника постоянного напряжения и цепи отрицательной обратной связи, стабилизирующей ток в двигателе, соединенные строго определенно. 3 з. п. ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для запитки пьезоэлектрических вибродвигателей.

Известны блоки питания пьезоэлектрических двигателей, содержащие только прямой канал формирования управляющих сигналов, т.е. выполненные без цепей обратной связи.

Однако такие блоки питания не обеспечивают высокой стабильности характеристик двигателей, параметры которых меняются с температурой и временем.

Этого недостатка лишены блоки питания с цепями обратной связи, в которых двигатель или преобразователь подключен к выходу операционного или транзисторного усилителя, преобразователя.

Однако эти блоки обладают низким КПД, так как не обеспечивают одномодового резонансного режима работы двигателя.

Известен блок питания пьезоэлектрического двигателя, содержащий фильтрующий конденсатор, транзисторный усилитель, трансформатор, цепь обратной связи и клеммы для подключения двигателя.

Поскольку в этом блоке цепь обратной связи питается от дополнительной обмотки трансформатора, к вторичной обмотке которого подключают двигатель, эффективный режим работы последнего чрезвычайно трудно обеспечить. Кроме того, через транзисторный усилитель протекают сквозные токи, что дополнительно снижает КПД блока.

Наиболее близким к предложенному является блок питания, который содержит задающий генератор, источник постоянного напряжения, первый выход которого соединен с общей шиной, два ключа и последовательно соединенные дроссель и узел подключения пьезоэлектрического двигателя, а также микропроцессор, третий ключ и четыре диода, причем управляющие входы ключей подключены к выходам генератора и микропроцессора, первый и второй ключи включены параллельно в цепь источника постоянного напряжения и зашунтированы диодами, дроссель включен последовательно со вторым ключом, а третий ключ и два диода включены между выводами дросселя и общей шиной.

Как уже отмечалось, подобная схема не обеспечивает стабилизации характеристик двигателя из-за отсутствия цепи обратной связи. Кроме того, описанное включение дросселя не позволяет в полной мере реализовать одномодовый резонансный режим работы двигателя, что снижает КПД схемы. К тому же эффекту проводят сквозные токи ключей.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение потребительских качеств блока питания путем повышения стабильности и КПД двигателя с предлагаемым блоком.

Поставленная задача с достижением указанного технического результата решается за счет того, что блок питания пьезоэлектрического двигателя, содержащий задающий генератор, источник постоянного напряжения, первый выход которого соединен с общей шиной и последовательно соединенные дроссель и узел подключения пьезоэлектрического двигателя, снабжен управляемым формирователем импульсов, трансформаторами напряжения и тока и цепью обратной связи, при этом выход задающего генератора соединен с входом формирователя импульсов, выходы которого соединены с входами управления ключей, входы и выходы которых подключены соответственно к общей шине и крайним выводом первичной обмотки трансформатора напряжения, средний вывод которой соединен с вторым выходом источника постоянного напряжения, а дроссель и узел подключения пьезоэлектрического двигателя включены в цепь вторичной обмотки трансформатора напряжения и первичной обмотки трансформатора тока, вторичная обмотка которого подключена к входу цепи обратной связи, выход которой подключен к управляющему входу источника постоянного напряжения.

Кроме того, выход цепи обратной связи может быть подключен к управляющему входу формирователя импульсов.

При этом формирователь импульсов может быть выполнен в виде двух элементов задержки, двух элементов И и инвертора, вход которого соединен с входом формирователя импульсов, первым входом первого элемента И и входом первого элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов, второй выход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом инвертора и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И.

Коме того, цепь обратной связи может быть выполнена в виде последовательно соединенных усилителя переменного тока, выпрямителя, фильтра и усилителя постоянного тока.

На фиг.1 приведена функциональная схема блока питания; на фиг.2 и 3 иллюстрация выполнения формирователя импульсов и цепи обратной связи соответственно; на фиг.4 схематично показан двигатель с узлом подключения.

Блок питания содержит задающий генератор 1, формирователь 2 импульсов, ключи 3 и 4, трансформатор 5, напряжения и трансформатор 6 тока, дроссель 7, цепь 8 обратной связи и источник 9 напряжения, а также узел 10 подключения пьезодвигателя 11.

Формирователь 2 предназначен для изменения скважности выходных импульсов генератора 1 за счет задержки переднего фронта импульсов или укорочения их длительности. Он может содержать элементы 12 задержки, элементы И 13 и инвертор 14. Возможно также использование формирователей укороченных импульсов регулируемой или управляемой длительности, так чтобы передний фронт выходных импульсов совпадал с фронтом выходного импульса генератора 1, а задний фронт отстоял от него на некоторую величину. В обоих случаях регулировка или управление длительностью импульса или задержки достигаются изменением постоянной времени соответствующей R-C-цепи, изменением номинала конденсатора или резистора, в качестве которых может быть использован полевой транзистор, варикап и т.п. Возможно также использование в качестве формирователя 2 известных цифровых и даже программных блоков и узлов. Цепь 8 обеспечивает преобразование переменного напряжения в постоянное и может содержать усилители 15 и 16, выпрямитель 17 и фильтр 18 низкой частоты (фиг.3). В качестве подобного преобразователя также может использоваться любая известная схема.

Узел 10 образован клеммами 19 и проводниками 20, соединенными с обкладками пьезокерамических пластин 21, заключенных между металлическими шайбами 22 (фиг.4).

Блок питания работает следующим образом.

Вторичная обмотка трансформатора 5, дроссель 7, двигатель 11 и первичная обмотка трансформатора 6 образуют резонансный контур. Генератор 1 формирует меандр. Этот сигнал через формирователь 2 управляет работой ключей 3, 4, запитывающих трансформатор 5. При уменьшении тока в контуре цепь 8 формирует сигнал, приводящий к увеличению выходного напряжения источника 9 и уменьшению длительности выходных импульсов формирователя 2, что обеспечивает возвращение схемы к околорезонансному режиму работы и исключает протекание сквозных токов в первичной цепи трансформатора 5. В то же время дроссель 7 обеспечивает выделение основной гармоники колебаний в контуре, исключая реверсивные работы двигателя 11.

Параметры элементов контура рассчитывают так, чтобы в установившемся режиме контур находился вблизи резонанса. В этом режиме задержка формирователя 2 может быть минимальной и даже отсутствовать. Эта задержка может устанавливаться вручную или в зависимости от сигнала на выходе схемы 8, на практике она составляет 1-4 мкс.

Предлагаемая схема допускает расстройку 30-35% без существенного снижения КПД. Индуктивность дросселя 7 составляет 2-3 тысячи мкГн. Дроссель наматывают на прессованных пермалоевых кольцах 12 мм, первичная обмотка 2х50 витков, вторичная 50-65 витков. Диаметр трансформатора 5-6 мм, первичная обмотка из одного витка, во вторичной 40-50 витков.

Проведенные испытания показали, что предложенный блок питания обеспечивает высокий КПД двигателя, т.е. является экономичным, и высокую стабильность работы двигателя, особенно после пуска при выходе на режим. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. БЛОК ПИТАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий задающий генератор, источник постоянного напражения, первый выход которого соединен с общей шиной, и последовательно соединенные дроссель и узел подключения пьезоэлектрического двигателя, отличающийся тем, что он снабжен управляемым формирователем импульсов, трансформаторами напряжения и тока и цепью обратной связи, при этом выход задающего генератора соединен с входом формирователя импульсов, выходы которого соединены с входами управления ключей, входы и выходы которых подключены соответственно к общей шине и крайним выводам первичной обмотки трансформатора напряжения, средний вывод который соединен с вторым выходом источника постоянного напряжения, а дроссель и узел подключения пьезоэлектрического двигателя включены в цепь вторичной обмотки трансформатора напряжения и первичной обмотки трансформатора тока, вторичная обмотка которого подключена к входу цепи обратной связи, выход которой подключен к управляющему входу источника постоянного напряжения.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что что выход цепи обратной связи подключен к управляющему входу формирователя импульсов.

3. Блок по п.1, отличающийся тем, что что формирователь импульсов выполнен в виде двух элементов задержки, двух элементов И и инвертора, вход которого соединен с входом формирователя импульсов, первым входом первого элемента И и входом первого элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым выходом формирователя импульсов, второй выход которого соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом инвертора и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И.

4. Блок по п.1, отличающийся тем, что что цепь обратной связи выполнена в виде последовательно соединенных усилителя переменного тока, выпрямителя, фильтра и усилителя постоянного тока.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru