ДВИГАТЕЛЬ

ДВИГАТЕЛЬ


RU (11) 2075155 (13) C1

(51) 6 H02N2/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

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

(21) Заявка: 5040080/25 
(22) Дата подачи заявки: 1992.04.27 
(45) Опубликовано: 1997.03.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 590535, кл. F 16 Н 59/00, 1978. 
(71) Заявитель(и): Чесноков Герман Александрович; Морозов Валерий Петрович; Колесников Дмитрий Павлович; Иванов Виктор Алексеевич; Котов Валерий Аронович 
(72) Автор(ы): Чесноков Герман Александрович; Морозов Валерий Петрович; Колесников Дмитрий Павлович; Иванов Виктор Алексеевич; Котов Валерий Аронович 
(73) Патентообладатель(и): Чесноков Герман Александрович; Морозов Валерий Петрович; Колесников Дмитрий Павлович; Иванов Виктор Алексеевич; Котов Валерий Аронович 

(54) ДВИГАТЕЛЬ 

Использование: безредукторные реверсивные приводы в устройствах позиционирования, в робототехнике. Сущность изобретения: двигатель содержит ротор в виде тела вращения, установленный с зазором внутри ведущего элемента, осцилляторы, размещенные между корпусом и ведущим элементом перпендикулярно его оси и под углом друг к другу. Рабочая поверхность ротора выполнена конической, а ведущего элемента - тороидальной. Ротор установлен с возможностью осевого перемещения. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к двигателям преимущественно вращательного движения, основанным на преобразовании механических колебаний источников механических колебаний осцилляторов, связанных с ведущим элементом, находящимся во фрикционном взаимодействии с ведомым элементом ротором, во вращательное движение последнего.

Известен двигатель устройство для преобразования колебательных движений во вращательное [1] Двигатель содержит размещенные в корпусе ведущий элемент с рабочей поверхностью в виде поверхности вращения, источники механических колебаний осцилляторы, размещенные между корпусом и ведущим элементом, установленные под углом друг к другу в плоскости, перпендикулярной оси ведущего элемента, и ведомый элемент ротор в виде тела вращения, с рабочей поверхностью в виде поверхности вращения, установленный соосно с ведущим элементом, с зазором между их рабочими поверхностями.

Недостаток такого двигателя состоит в том, что оптимальные условия работы двигателя при фиксированном зазоре между рабочими поверхностями ведущего и ведомого элементов выдерживаются лишь при фиксированном же значении амплитуды колебаний осцилляторов, которая при изменении частоты питающего напряжения меняется. Кроме того, за счет жесткой установки в радиальном направлении ведущего и ведомого элементов контактные усилия между их рабочими поверхностями могут выходить ха оптимальные.

В основу изобретения положена задача создания двигателя, преобразующего механические колебания осцилляторов через посредство ведущего элемента во вращательное движение ведомого элемента ротора, с такими конструктивными особенностями его выполнения, которые позволили бы оптимизировать условия работы двигателя в широком диапазоне регулирования частоты вращения.

Поставленная задача решается тем, что в двигателе, преобразующем механические колебания во вращение, содержащем корпус, установленные в корпусе ведущий элемент с рабочей поверхностью в виде поверхности вращения, источники механических колебаний (осцилляторы), размещенные между корпусом и ведущим элементом под углом друг к другу в плоскости, перпендикулярной оси ведущего элемента, и ведомый элемент ротор с рабочей поверхностью в виде поверхности вращения, установленный соосно с ведущим элементом с зазором между их рабочими поверхностями, согласно изобретению, ротор размещен внутри ведущего элемента, рабочая поверхность ротора выполнена конической, а ведущего элемента

тороидальной (в виде элемента тора), при этом ротор установлен с возможностью осевого перемещения.

На фиг. 1 изображен двигатель (поперечный разрез) с коническим ротором и ведущим элементом с двумя осцилляторами, установленными под прямым углом друг к другу между ними согласно изобретению;

на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1, в котором рабочая поверхность ротора выполнена конической, а ведущего элемента тороидальной, при этом ротор установлен с возможностью осевого перемещения;

на фиг. 3 двигатель (поперечный разрез) с ведущим элементом с четырьмя осцилляторами, установленными под прямым углом друг к другу;

Двигатель, использующий для вращения ротора механические колебания, в частности ультразвуковой частоты, содержит корпус 1, в котором установлен ротор 2 в подшипниках 3 и 4 (фиг. 1 и 2). Ротор 2 размещен внутри ведущего элемента 5 с укрепленными на нем осцилляторами 6А, 6В, которые другими концами укреплены на корпусе 1. Ротор 2 размещен внутри ведущего элемента 5 соосно, с постоянным зазором по окружности.

Между корпусом 1 и ведущим элементом 5 с противоположных осцилляторам сторон установлены демпфирующие прокладки 7А, 7В. Минимальное количество осцилляторов в двигателе такого типа два при расположении их под углом друг к другу, в частности под прямым. В показанном на фиг. 3 двигателе использованы две пары осцилляторов 6А 6В; эта схема эквивалентна схеме фиг. 1, так как каждая пара оппозитно установленных осцилляторов в двигателе фиг. 3 работает в противофазе и ведет себя фактически как одиночный осциллятор в двигателе фиг. 1.

Обращенные друг к другу рабочие поверхности ротора 2 и ведущего элемента 5 выполнены в виде поверхностей вращения, как показано на фиг. 2, одна из них (ротор 2) конической, а другая (ведущий элемент 5) как часть тороидальной. При этом ротор 2 установлен с возможностью контролируемого осевого перемещения для изменения зазора между ротором и ведущим элементом 5.

Для установки ротора 2 в требуемое положение служат винт 8 со сферическим упором и пружина сжатия 9, размещенная между корпусом 1 и установленным на роторе 2 упорным подшипником 10.

Двигатель работает следующим образом.

При подаче на осцилляторы 6А, 6В (6В-6Д) питания УЗ частоты, сдвинутой по фазе на 90o, ведущий элемент 5 приводится в движение, при котором его центр перемещается по круговой траектории; при фрикционном контакте рабочих поверхностей ведущего элемента 5 и ротора 2 последний приводится в движение за счет различной окружной длины линии контакта сопряженных поверхностей (при указанной выше форме сопряженных поверхностей ведущего элемента и ротора контакт между ними осуществляется по окружностям).

Необходимый контакт между рабочими поверхностями достигается изменением величины кольцевого зазора между рабочими поверхностями ротора 2 и ведущего элемента 5 при осевом перемещении ротора; одновременно это приводит и к изменению частоты вращения, так как угол поворота ротора за каждый цикл движения ведущего элемента составляет o= 2/Dp рад, где , Dр - соответственно величины зазора и диаметр ротора.

Двигатель может найти применение в качестве безредукторного привода в различных областях техники, в частности в устройствах позиционирования различного типа (приводы дисководов, принтеров, плоттеров), в приводимых узлах дозирующих устройств и др. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Двигатель, преобразующий механические колебания во вращение, включающий корпус, установленные в корпусе ведущий элемент с рабочей поверхностью в виде поверхности вращения, источники механических колебаний осцилляторы, размещенные между корпусом и ведущим элементом перпендикулярно к его оси и под углом друг к другу, и ведомый элемент ротор в виде тела вращения, установленный соосно с ведущим элементом с зазором между их рабочими поверхностями, отличающийся тем, что ротор размещен внутри ведущего элемента, рабочая поверхность ротора выполнена конической, а ведущего элемента - тороидальной, при этом ротор установлен с возможностью осевого перемещения.