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1. WO2020117097 - DISPOSITIF D'ALIMENTATION POUR MOTEUR PIÉZOÉLECTRIQUE PAS-À-PAS (VARIANTES)

Numéro de publication WO/2020/117097
Date de publication 11.06.2020
N° de la demande internationale PCT/RU2019/000859
Date du dépôt international 27.11.2019
CIB
H02N 2/06 2006.01
HÉLECTRICITÉ
02PRODUCTION, CONVERSION OU DISTRIBUTION DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
NMACHINES ÉLECTRIQUES NON PRÉVUES AILLEURS
2Machines électriques en général utilisant l'effet piézo-électrique, l'électrostriction ou la magnétostriction
02produisant un mouvement linéaire, p.ex. actionneurs; Positionneurs linéaires
06Circuits d'entraînement; Dispositions pour la commande
H02N 2/14 2006.01
HÉLECTRICITÉ
02PRODUCTION, CONVERSION OU DISTRIBUTION DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
NMACHINES ÉLECTRIQUES NON PRÉVUES AILLEURS
2Machines électriques en général utilisant l'effet piézo-électrique, l'électrostriction ou la magnétostriction
10produisant un mouvement rotatif, p.ex. moteurs rotatifs
14Circuits d'entraînement; Dispositions pour la commande
H01L 41/04 2006.01
HÉLECTRICITÉ
01ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES FONDAMENTAUX
LDISPOSITIFS À SEMI-CONDUCTEURS; DISPOSITIFS ÉLECTRIQUES À L'ÉTAT SOLIDE NON PRÉVUS AILLEURS
41Dispositifs piézo-électriques en général; Dispositifs électrostrictifs en général; Dispositifs magnétostrictifs en général; Procédés ou appareils spécialement adaptés à la fabrication ou au traitement de ces dispositifs ou de leurs parties constitutives; Détails
02Détails
04d'éléments piézo-électriques ou électrostrictifs
H01L 41/09 2006.01
HÉLECTRICITÉ
01ÉLÉMENTS ÉLECTRIQUES FONDAMENTAUX
LDISPOSITIFS À SEMI-CONDUCTEURS; DISPOSITIFS ÉLECTRIQUES À L'ÉTAT SOLIDE NON PRÉVUS AILLEURS
41Dispositifs piézo-électriques en général; Dispositifs électrostrictifs en général; Dispositifs magnétostrictifs en général; Procédés ou appareils spécialement adaptés à la fabrication ou au traitement de ces dispositifs ou de leurs parties constitutives; Détails
08Eléments piézo-électriques ou électrostrictifs
09à entrée électrique et sortie mécanique
CPC
H01L 41/04
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
41Piezo-electric devices in general; Electrostrictive devices in general; Magnetostrictive devices in general; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
02Details
04of piezo-electric or electrostrictive devices
H01L 41/09
HELECTRICITY
01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
41Piezo-electric devices in general; Electrostrictive devices in general; Magnetostrictive devices in general; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
08Piezo-electric or electrostrictive devices
09with electrical input and mechanical output ; , e.g. actuators, vibrators
H02N 2/00
HELECTRICITY
02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
2Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction
H02N 2/06
HELECTRICITY
02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
2Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction
02producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; ; Linear motors
06Drive circuits; Control arrangements ; or methods
H02N 2/08
HELECTRICITY
02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
2Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction
02producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; ; Linear motors
08using travelling waves ; , i.e. Rayleigh surface waves
H02N 2/10
HELECTRICITY
02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
2Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction
10producing rotary motion, e.g. rotary motors
Déposants
  • КУЗНЕЦОВ, Андрей Леонидович KUZNETSOV, Andrey Leonidovich [RU]/[RU]
Inventeurs
  • КУЗНЕЦОВ, Андрей Леонидович KUZNETSOV, Andrey Leonidovich
  • БАЙКОВ, Александр Александрович BAIKOV, Aleksandr Aleksandrovich
Données relatives à la priorité
201814237404.12.2018RU
Langue de publication russe (RU)
Langue de dépôt russe (RU)
États désignés
Titre
(EN) DEVICE FOR POWERING A PIEZOELECTRIC STEPPER MOTOR (VARIANT EMBODIMENTS)
(FR) DISPOSITIF D'ALIMENTATION POUR MOTEUR PIÉZOÉLECTRIQUE PAS-À-PAS (VARIANTES)
(RU) УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ШАГОВОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)
Abrégé
(EN)
The invention relates to electrical engineering. The technical result of the invention is increased energy efficiency. The present device comprises three modules connected in parallel for generating pulses which impinge on the plates of a piezo actuator. Each module is connected to a direct current power source having a storage capacitor connected thereto, and is formed by two half-bridges, the midpoints of which are connected by a storage choke, and a device for controlling electronic switches. In a first embodiment, the modules are identical. The first and second half-bridges consist of switches connected in series, to which diodes are connected in parallel. In a second embodiment, the middle module of the above-described device additionally contains a third half-bridge connected in parallel to the first half-bridge and formed by a diode and a switch connected in series. A choke is connected in between the midpoints of the third half-bridge and the second half-bridge. In a third embodiment, all three modules are identical. The first half-bridge of each module consists of two switches connected in series, to which diodes are connected in parallel, and the second half-bridge is formed by a diode and a switch connected in series. In a fourth embodiment, a third half-bridge is additionally connected in parallel to the first half-bridge of the second module, said third half-bridge being formed by a diode and a switch connected in series. The midpoints of the third half-bridge and the second half-bridge are connected by a choke.
(FR)
L'invention se rapporte au domaine du génie électrique et peut être utilisée pour l'alimentation de moteurs piézoélectriques pas-à-pas que l'on utilise au quotidien, dans les transports et dans l'industrie afin d'entraîner divers mécanismes et pompes. Le dispositif comprend trois modules connectés en parallèle pour générer des impulsions envoyées dans les plaques d'un actionneur piézoélectrique Pn d'un module correspondant n (n = 1, 2, 3). Chaque module n est connecté par ses bornes de sortie à une source d'alimentation en tension continue CC (ci-après CC) à laquelle est connectée un condensateur d'accumulation C1, et est formé par deux demi-ponts dont les points centraux sont connectés par une bobine d'arrêt d'accumulation Ln et un dispositif de commande des grilles électroniques des demi-ponts. Dans un premier mode de réalisation, les modules sont identiques. Le premier demi-pont comprend des grilles électroniques commandées connectées en série К1n et К2n, et le second demi-pont comprend des grilles électroniques commandées connectées en série К3n et К4n (ci-après grilles). Une diode D1n est connectée en parallèle à la grille K1n, une diode D2n est connectée en parallèle à la grille К2n, une diode D2n est connectée en parallèle à la grille К2n, et une diode D2n est connectée en parallèle à la grille К2n. Dans un deuxième mode de réalisation, le module intermédiaire sus-mentionné du dispositif comprend en outre un troisième demi-pont connecté en parallèle au premier demi-pont. Le troisième demi-pont est formé et par une diode D52 connectée en série et une grille К52. La cathode de la diode D52 est connectée à la borne positive CC, et l'anode de la diode D52 est connectée à l'entrée de la grille К52. La sortie de la grille К52 est connectée à la sortie négative CC. Une bobine d'arrêt L22 est connectée entre le point médian du troisième demi-pont et du deuxième demi-pont. Dans un troisième mode de réalisation, la réalisation des trois modules est identique. Le premier demi-pont de chaque module se compose de grilles connectées en série К1n et К2n. Le deuxième demi-pont est formé et par une grille K3n connectée en série et une diode D4n. Des diodes sont connectées en parallèle à chaque grille: à la grille К1n, la diode D1n; à la grille К2n, la diode D2n; et à la grille К3n, la diode D3n. L'entrée de la grille К1n est connectée à la borne positive CC. La sortie de la grille К2n est connectée à la borne négative CC. L'entrée de la grille К3n est connectée au contact positif de l'actionneur piézoélectrique Pn, l'anode de la diode D4n est connectée au contact négatif de l'actionneur piézoélectrique Pn et à la borne négative CC. Dans un quatrième mode de réalisation, un troisième demi-pont est en outre connecté en parallèle au premier demi-pont du deuxième module. Le troisième demi-pont est formé et par une diode D52 connectée en série et une grille К52. La cathode de la diode D52 est connectée à la borne positive CC, et l'anode de la diode D52 est connectée à l'entrée de la grille D52. La sortie de la grille D52 est connectée à la borne négative CC. Les points centraux du troisième demi-pont et du deuxième demi-pont sont connectés par une bobine d'arrêt L22 dont l'inductance est supérieure à l'inductance L2. Le circuit du dispositif a pour but de créer des oscillations électriques sur les plaques de chaque actionneur piézoélectrique à différentes phases de chaque pas du moteur piézoélectrique, ce qui donne lieu à un mouvement de translation ou rotatif de l'organe de travail du moteur piézoélectrique pas-à- pas avec une grande efficacité énergétique. Cette grande efficacité énergétique est obtenue par conservation de l'énergie libérée lors de la décharge des actionneurs piézoélectriques, et au renvoi d'une énergie donnée pour la charge suivante de l'actionneur piézoélectrique lors du pas de mouvement suivant.
(RU)
Изобретение относится к электротехнике. Технический результат повышение энергоэффективности. Устройство содержит три параллельно соединенных модуля для создания импульсов, поступающих на обкладки пьезоактюатора. Каждый модуль подключен к источнику постоянного напряжения, к которому подключен накопительный конденсатор, и образован двумя полумостами, средние точки которых соединены накопительным дросселем, и устройством управления электронных ключей. В первом варианте модули идентичны. Первый и второй полумосты состоят из последовательно соединенных ключей, параллельно которым подключены диоды. Во втором варианте средний модуль дополнительно включает третий полумост, подключенный параллельно первому и образованный последовательно соединенным ключом и диодом. Между средней точкой третьего и второго полумоста подключен дроссель. В третьем варианте все три модуля идентичны. Первый полумост каждого модуля состоит из двух последовательно соединенных ключей, параллельно которым подключены диоды, а второй образован последовательно соединенными ключом и диодом. В четвертом варианте к первому полумосту второго модуля дополнительно подключен параллельно третий полумост, образованный последовательно соединенными ключом и диодом. Средние точки третьего и второго полумоста связывает дроссель.
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