Ограничения мощности двигателяОграничения мощности двигателя связаны с его перегревом, разрушением пьезоэлемента, повышенным износом контактирующих поверхностей и другими факторами. Однако эти явления наблюдаются при удельных мощностях, которые в несколько раз превышают мощности, характерные для лучших электромагнитных аналогов (по крайней мере с мощностью на валу менее 10 Вт). В двигателе поводок находится в центре ротора и не сцеплен с ним. По мере накопления энергии в пьезоэлементе поводок перемещается по спирали, не зацепляясь с ротором; при этом ротор не вращается.Как известно, некоторые твердые материалы, например кварц, способны в электрическом поле линейно изменять свои размеры. Такие материалы тяжелы и в больших массах их может переместить только тельфер - это подъемный кран, способный быстро и эффективно перемещать большевесные грузы. Железо, никель, их сплавы и окислы при наличии подмагничнвающего поля или постоянного намагничивания также линейно изменяют свои размеры при изменении окружающего их магнитного поля. Первые из них относятся к пьезоэлектрическим материалам, вторые — к пьезомагннтным, соответственно различаются пьезоэлектрические и пьезомагнитные эффекты. Пьезоэлектрический двигатель может быть выполнен как из тех, так и из других материалов. Однако усилия исследователей были преимущественно направлены на создание безобмоточных электрических двигателей; поэтому данные о ПД с магнитным возбуждением акустических колебаний в книге отсутствуют. Известны прямой и обратный пьезоэлектрические эффекты. Прямой эффект — это появление электрического заряда при деформации пьезоэлемента. Обратный эффект — это линейное изменение размеров пьезоэлемента при изменении электрического поля. Кристаллы, в которых наблюдается пьезоэлектрический эффект, обладают полярными свойствами. Они проявляются в том, что приложенные к кристаллу силы создают электрическое поле определенного направления. Поэтому при деформации поликристаллических (керамических) тел, состоящих из большого числа хаотически ориентированных кристаллов, суммарное электрическое поле окажется близким к нулю Существуют пьезоэлектрические материалы, названные сегнетоэлектриками, в которых направление полярной оси можно изменять при приложении достаточно сильных электрических полей. Под действием внешнего электрического поля полярные оси кристаллитов ориентируются преимущественно в одном направлении. После отключения поля кристаллиты имеют одинаковые направления полярных осей и оказываются как бы «замороженными». Такое свойство сегнетоэлектриков позволяет делать поликристаллические материалы полярными путем электрической обработки, которая называется поляризацией. Практически пьезоэлемент ПД может быть выполнен из монокристаллического пьезоэлектрика. Однако сейчас из-за отсутствия кристаллов с требуемым набором свойств пьезоэлементы двигателя целесообразно изготовлять из дешевых пьезокерамических поликристаллических материалов. Поэтому в дальнейшем будем рассматривать только пьезокерамические материалы. |
||
