Вращение круглого карандашаРассмотрим вращение круглого карандаша, помещенного в стакан, который поступательным движением руки перемещается по замкнутой траектории. Вращение карандаша происходит под действием силы инерции, приложенной к центру тяжести карандаша, и силы трения в месте соприкосновения карандаша со стаканом. Этот принцип преобразования поступательного движения во вращение ротора использован в ПД. Двигатель содержит концентратор скорости возбуждаемый переменным электрическим напряжением высокой частоты. Полость концентратора, двигаясь по окружности, вращает вставленный в нее ротор.Несмотря на оригинальность рассмотренного решения, практического развития оно не получило. Для того чтобы полость в роторе или статоре имела приемлемые размеры, ведущий орган должен колебаться с большой амплитудой. Увеличить амплитуду можно, так же просто, как как установить пластиковый подоконник, однако следует уменьшив частоту колебаний. Однако с понижением частоты уменьшается и мощность, отдаваемая двигателем в нагрузку. Таким образом, требования увеличения амплитуды колебаний ведущего органа и мощности двигателя оказываются взаимно исключающими. Большее практическое применение получили шаговые ПД, в которых используются анизотропные свойства контакта статора с ротором. В этих двигателях электромеханический преобразователь в виде камертона или консольно-закрепленного изгибного элемента передает колебательное движение стержню, который перемещает ротор на один зуб. При движении стержня в обратном направлении собачка фиксирует положение ротора. Двигатель с аналогичным принципом действия (с фиксацией положения ротора) предполагает, что ротор выполнен не зубчатым, а гладким. Если собачку расположить на конце стержня, то отпадет необходимость в фиксирующем зубчатом колесе. При движении стержня в прямом направлении собачка заклинивает ротор, передавая ему импульс движения; при движении в обратном направлении происходит уменьшение трения (расклинивание). Свойства заклинивания и расклинивания тел при определенных конфигурациях толкающего стержня были использованы в ПД. В этом двигателе толкающие стержни имеют на концах башмаки специальной формы, обеспечивающие заклинивание при движении вперед и расклинивание при движении назад. Стержни приводятся в движение от пьезоэлемента, в котором возбуждаются крутильные колебания. Высокая частота крутильных колебаний обеспечивает практически непрерывное вращение ротора. Отсутствие сведений о параметрах таких двигателей, а также об их применении не позволяет дать им практической оценки. Дискретный характер движения ротора двигателя с анизотропным контактом обеспечивает ему применение в качестве экономичного шагового двигателя. Особенно много патентов выдано на применение таких двигателей в часовых механизмах. Мощность описанных выше конструкций в лучшем случае составляла сотые доли ватта, и использование их в качестве силовых приводов является проблематичным. Рассмотренные ПД могли лишь незначительно расширить область применения электрических двигателей, но они не могли с ними конкурировать. |
||
