Техника - молодёжи 1981-08, страница 10

Семнадцать лет спустя, или История одного двигателя

НИКОЛАЙ ГАЛАЧЬЕВ, наш спец. корр.

Фото автора

Вы никогда не удивлялись тому, сколько самых разнообразных электродвигателей окружает нас не только на производстве или на транспорте, но и в наших собственных квартирах? Прислушайтесь — заунывно воет пылесос, истерично верещит полотер, в кухне вразноголосицу перекликаются соковыжималка, кофемолка и миксер, из магнитофона доносятся «голоса» по замыслу бесшумных, но при претворении все-таки слышимых сразу трех двигателей, к ним присоединяются моторы проигрывателя, компрессора в холодильнике, вентилятора, да мало ли еще чего. Эти двигатели различны по мощности, габаритам, назначению, но все они родные братья — электромагнитные. Независимо от конструкции и питающего напряжения — переменного или постоянного — их роторы вращаются потому, что проводники обмотки с током пересекают силовые линии магнитного поля и возникает механический момент, как открыл еще великий Фа-радей.

Типов электромагнитных двигателей — ЭМД — существует множество. Кажется даже, что никаких других конструкций здесь и быть не может, да и не нужны они: их уже предусмотрено, пожа луй, на все случаи жизни. Правда, ЭМД, как правило, быстроходны, но это не беда — если нужна малая скорость вращения, нетрудно поставить шестеренчатый или какой-нибудь другой редуктор.

Вернемся теперь из современной квартиры лет на полтораста назад. Тогда же, когда происходило триумфальное шествие электротехники, тихо возникла и неторопливо развивалась новая область науки, которую теперь именуют физикой твердого тела. Именно ей в конеч ном счете мы обязаны появлению всей полуфантастической микроэлектроники последних лет. И она

же позволила создать принципиально новый электродвигатель, настолько простой, что даже непонятно, как его не придумали раньше. Ведь в начале и середине прошлого века почти все естествоиспытатели независимо от «тонкой специализации» занимались кристаллами. В 1817 году француз Аюи заметил странное явление, происходившее с полевым шпатом: если его кристаллы сжимать в определенном направлении, то на противоположных сторонах появлялись электрические заряды разного знака; если же растягивать, то знак зарядов менялся. Однако только в 1880 году братья Кюри (один из них, Пьер Кюри, впоследствии приобрел мировую известность исследованиями радиоактивности) подробно исследовали и описали электромеханические явления в кристаллах, получившие название пьезоэлектрического эффекта.

Обычно он бывает прямым и об ратным. В первом случае механическое воздействие на кварц, турмалин, полевой шпат, сегнетовую соль, титанат бария и другие кри сталлы вызывает появление заря дов на их поверхностях. Это легко обнаружить, изготовив конденсатор с диэлектриком из такого кри сталла.

Во втором случае размеры подобного конденсатора изменяются, когда на него подан заряд от внешнего источника. Разумеется, за 100 лет, прошедших после опытов братьев Кюри, на подобное явление не могли не обратить внимания специалисты, и пока в одних лабораториях искали новые виды пьезоэлектриков, в других с успехом находили для них практическое применение. Оказалось, например, что если из кварца вырезать плоскую пластину (под определенными углами к осям симметрии кристалла и определенных размеров), металлизировать ее с двух

На снимке: создатели ПЭД (слева направо) И. А. Нарта-шов, В. В. Лавриненко, В. С. Вишневский.

сторон и затем подать на обкладки получившегося конденсатора переменное напряжение, то при некоторой частоте этого напряжения в ней возникают самоподдерживающиеся механические колебания, которые строго стабилизируют и частоту подаваемых электрических. Иными словами, возникает электромеханический резонанс. Подобный способ стабилизации частоты электронных генераторов уже по-

Р и с. 1. Конструкция пьезоэлектрического двигателя. Цифрами обозначены: 1 — корпус, 2 — пьезоэле-мент, 3 — обкладки с проводами питания, 4 — виброгасящая прокладка, 5 — ротор, б — подшипники оси ротора, 7 — прижимная пружина, 8 — износостойкая насадка.

Рис. 2. Здесь показаны участон ротора, с которыми контактируется пьезоэлемент, и различные состояния пьезоэлемента: сплошной линией — невозбужденное, а пуннтиром — в процессе колебаний.

На частоте механического резонанса в пьезоэлементе вознинают стоячие волны продольных колебаний. При касании с поверхностью ротора в нем происходят изгибные колебания (А), образующие свои стол-

ТЕХНИКА ПЯТИЛЕТНИ