Инструменты и расчеты

Можно предположить, что ПД, основанный на анизотропии трения, должен обладать свойством необратимости, т. е. он не должен работать в режиме генератора электрического напряжения. В отличие от него ПД с возбуждением двух взаимно ортогональных колебаний должен быть обратимой системой. Исследования нереверсивных ПД в режиме генератора подтвердили их обратимость.
Первая конструкция линейного пьезоэлектрического двигателя (ЛПД) предназначалась для привода реле. В 1969 г, ЛПД был использован для привода носителя записи. В СССР это направление получило дальнейшее развитие.
Образец был изготовлен на базе электробритвы «Харьков-6М». Два ротора диаметром 8 мм были выполнены с твердосплавными оболочками из карбида титана. Их привод осуществлялся от одного или двух пьезоэлементов.
Первая модель. Рассмотрим систему трех сил приложенных в одной точке. Если каждой из сил поставить в соответствие электрическое напряжение, то эквивалентом указанной системы будет идеальный трансформатор. Для того чтобы проверить условие равновесия системы, сведем все напряжения к одному входу.
Пьезоэлектрический двигатель с пассивным ротором. Рассмотрим двигатель, в котором тянущая сила обусловлена продольными колебаниями, а сила зацепления — колебаниями изгиба. Тянущая сила соответствует электрическому напряжению на одной из механических сторон эквивалентной схемы пьезоэлектрической пластины.
Число векторов, угловые положения которых следует определять при вычислении коэффициентов распределения для гармонических всех порядков, по причине симметричности звезды векторов при четных значениях числителя с равно его половине, а при нечетных — на единицу больше целой части половины; но в последнем случае один вектор, а именно совпадающий по направлению с осью симметрии, всегда остается на одном и том же месте при всех преобразованиях звезды векторов, следовательно, косинус угла, определяющего его положение, равен положительной единице.
Частота вращения ротора, момент, мощность на валу, к. п. д. и масса являются основными параметрами электрических двигателей. Для ПД эти параметры зависят от конструкции двигателя, силы и угла прижима, угла контакта, от материала ротора и износостойкой прокладки, рабочей частоты.
Зависимости относительного времени контакта и частоты вращения двигателя от напряжения питания и зависимости тех же параметров от нагружающего момента на валу и силы прижима показывают, что удельные характеристики ПД выше в том случае, когда контактная точка движется по гистерезисной траектории, т. е. когда конец осциллятора при обратном движении отрывается от поверхности ротора.
Для уменьшения потерь акустической энергии осциллятор двигателя должен быть надежно изолирован. В простейшем случае его следует упереть в звукоизоляционную прокладку, выполняемую из резины или других материалов с низким удельным волновым сопротивлением.
Линейная скорость вращения ротора зависит от амплитуды и частоты смещения конца осциллятора. Следовательно, чем больше напряжение питания ПД, тем больше должна быть линейная скорость вращения ротора.