ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКОЙ ПЛАСТИНЫ НА АМПЛИТУДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛИНЕЙНОГО ПЬЕЗОДВИГАТЕЛЯ

Автор(и)

  • V. Ya. Halchenko Черкаський державний технологічний університет http://orcid.org/0000-0003-0304-372X
  • Yu. Yu. Bondarenko Черкаський державний технологічний університет
  • S. A. Filimonov Черкаський державний технологічний університет
  • N. V. Filimonova Черкаський державний технологічний університет

DOI:

https://doi.org/10.20998/2074-272X.2019.1.03

Ключові слова:

пьезокерамика, пьезокерамический двигатель, пьезокерамическая пластина

Анотація

Целью статьи является определение влияния геометрических параметров статора линейного пьезокерамического двигателя в виде пьезокерамической пластины на характеристики ее амплитудных колебаний. Для проведения исследований использовалось математическое моделирование в среде пакета программ COMSOL Multiphysics с учетом взаимосвязи электростатических и механических явлений. Путем численного моделирования процесса функционирования линейного пьезокерамического двигателя определено рациональное отношение ширины к длине пьезокерамической пластины. Установлено также рациональное значение толщины h пьезокерамической пластины двигателя. Предложены аппроксимационные зависимости для определения параметров связи между геометрическими размерами пьезокерамической пластины линейного пьезодвигателя, что позволяет прогнозировать его характеристики. Адекватность модельных расчетов подтверждена экспериментальными исследованиями. Полученные результаты могут использоваться при проектировании пьезокерамических двигателей.

Посилання

1. Sharapov V. Piezoceramic sensors. Heidelberg, Dordrecht, London, New York, Springer Verlag, 2011. 498 p. doi: 10.1007/978-3-642-15311-2.

2. Panich A.E., Zhukov S.N. P'ezoelektricheskoe priborostroenie. T.4. P'ezoelektricheskie aktuatory [Piezoelectric instrument making. T.4. Piezoelectric actuators]. Rostov-on-Don, TsVVR Publ., 2008. 159p. (Rus).

3. Petrenko S.F. P'ezoelektricheskii dvigatel' [Piezoelectric motor].Kiev, Kornіichuk Publ., 2002. 96 p. (Rus).

4. Theodolite. Available at: https://en.wikipedia.org/wiki/Theodolite (accessed on 13 July 2018).

5. Smirnov A.B. Mekhatronika i robototekhnika. Sistemy mikroperemeshchenii s p'ezoelektricheskimi privodami [Mechatronics and Robotics. Micro-movement systems with piezoelectric drives].St. Petersburg, SPbGPU Publ., 2003. 160 p. (Rus).

6. Khmelev V.N. Istochniki ul'trazvukovogo vozdeistviya. Osobennosti postroeniya i konstruktsii [Sources of ultrasonic action. Features of construction and construction]. Biisk, AGTU Publ., 2013. 196 p. (Rus).

7. Spanner K., Wishnewskiy O., Vyshnevskyy W. New Linear Ultrasonic Micro motors for Precision Mechatronic Systems. In Proceedings of the 10th International Conference on New Actuators.Bremen,Germany. 14-16 June 2006, pp. 439-443.

8. Yokoyama K., Tamura H., Masuda K., Takano T. Single-Phase Drive Ultrasonic Linear Motor Using a Linked Twin Square Plate Vibrator. Japanese Journal of Applied Physics, 2013, vol.52, no.7S, p. 07HE03. doi: 10.7567/jjap.52.07he03.

9. Vyshnevsky O., Kovalev S., Wischnewskiy W. A novel, single-mode piezoceramic plate actuator for ultrasonic linear motors. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control, 2005, vol.52, no.11, pp. 2047-2053. doi: 10.1109/tuffc.2005.1561674.

10. Petrenko S.F., Filimonov S.A., Filimonova N.V., Batrachenko A.V., Lavdanskii A.A. Linear piezoelectric motor based on circular cylindrical plate. Bulletin of Cherkasy State Technological University. Series: Technical sciences, 2014, no.2, pp. 48-52. (Rus).

11. Spanner K., Koc B. Piezoelectric Motors, an Overview. Actuators, 2016, vol.5, no.1, p. 6. doi: 10.3390/act5010006.

12. Shafik A., Ben Mrad R. Piezoelectric Motor Technology: A Review. Nanopositioning Technologies, 2016, pp. 33-59. doi: 10.1007/978-3-319-23853-1_2.

13. Zhukov S.N. Piezoelektricheskaya keramika: printsipy i primenenie [Piezoelectric ceramics: principles and applications].Minsk, OOO FUAuinform Publ., 2003. 112 p. (Rus).

14. Spicci L., Cati M. Ultrasound Piezo-Disk Transducer Model for Material Parameter Optimization. Excerpt from the Proceedings of the COMSOL Conference, Paris 2010. Available at: https://uk.comsol.com/paper/download/63120/spicci_paper.pdf (accessed on 20 May 2018).

15. Maslennikova S., Sitnikov A., Mironova I. Calculating the Ultra-Sound Engine Piezoelectric Element Characteristics. Radiooptics Scientific Journal, 2016, vol.16, no.04, pp. 25-40. doi: 10.7463/rdopt.0416.0847731.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-02-09

Номер

№ 1 (2019)

Розділ

Електричні машини та апарати

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 V. Ya. Halchenko, Yu. Yu. Bondarenko, S. A. Filimonov, N. V. Filimonova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.