DE3990206C2 - An ultrasonic motor with magnetic encoder - Google Patents

An ultrasonic motor with magnetic encoder

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DE3990206C2
DE3990206C2 DE19893990206 DE3990206A DE3990206C2 DE 3990206 C2 DE3990206 C2 DE 3990206C2 DE 19893990206 DE19893990206 DE 19893990206 DE 3990206 A DE3990206 A DE 3990206A DE 3990206 C2 DE3990206 C2 DE 3990206C2
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ultrasonic motor
magnetic
magnetic sensor
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magnetic encoder
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DE19893990206
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Hiromi Tanoue
Noriyuki Harao
Kenichiroh Takahashi
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Panasonic Corp
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    • H02N2/16Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
    • H02P6/16Circuit arrangements for detecting position

Description

Technisches Gebiet technical field

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallmotor mit einer magnetischen Codiereinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to an ultrasonic motor with a magnetic encoder according to the preamble of claim 1.

Technologischer Hintergrund technological background

Ultraschallmotoren sind auf fast sämtlichen Gebieten anwendbar, in denen herkömmliche Motoren verwendet werden, wie Büromaschinen, Haushaltmaschinen, Fabrikmaschinen, optisch-akustischen Geräten, Kameras oder elektronischen Einrichtungen von Kraftfahrzeugen. Ultrasonic motors are applicable to almost all areas where conventional motors are used as office equipment, household appliances, factory machines, optical-acoustic devices, cameras or electronic devices of motor vehicles. Angestrebt wird die Verwirklichung einer hochgradigen Steuertechnologie sowie, daß die Anordnung kompakt, mit leichtem Gewicht und geringer Dicke ausgeführt wird. the achievement of a high degree of control technology, and in that the arrangement is compact, made with light weight and small thickness is desired.

Fig. 3 zeigt einen Aufbau eines Ultraschallmotors mit magnetischer Codiereinrichtung gemäß JP-Abstr. Fig. 3 shows a structure of an ultrasonic motor with magnetic encoder disclosed in JP-Abstr. 62-1 81 682, wie eingangs erwähnt. 62-1 81 682, as mentioned above.

Der in Fig. 3 dargestellte scheibenförmigen Drehglied 101 , das eine zentrale Welle 101 a und ein ringförmiges Zwischenlagenelement 102 aufweist, das eine Schwingung eines Stators in Rotationskraft umwandelt. The illustrated in Fig. 3 disc-shaped rotary member 101, a central shaft 101 and an annular liner member 102 which converts the vibration of a stator in rotational force. Der Stator 107 besteht aus einem scheibenförmigen elastischen Glied 104 besteht, das ein vorspringendes Element 104 a darauf aufweist, das eine Anordnung von Kamm-Zähne-Gliedern in einer Ringform und zwei scheibenförmigen piezoelektrischen Elementen 105 und 106 aufweist, die in deren Dickenrichtung schichtweise angeordnet sind und mit dem elastischen Glied 104 verbunden sind. The stator 107 is composed of a disk-shaped elastic member 104, 104a having thereon a projecting member having an array of comb-teeth-members in a ring shape, and two disc-shaped piezoelectric elements 105 and 106 which are arranged in the thickness direction thereof in layers and are connected to the elastic member 104th Eine Befestigungsstütze 108 hält den Rotor 103 und den Stator 107 und ist auf einer Montagestütze 109 angebracht. A mounting bracket 108 holds the rotor 103 and the stator 107 and is mounted on a mounting bracket 109th Im Zentralteil des Staors 107 ist ein Lager 110 vorgesehen und angeordnet, um die Welle 101 a des Drehgliedes 101 dahinein aufzunehmen. In the central part of the Staors 107 a bearing 110 is provided and arranged to receive the shaft 101 a of the rotary member 101 thereinto. Eine Federunterlegscheibe 111 und eine Mutter 112 sind so angeordnet, daß das Zwischenlagenelement 102 und das ringförmige vorspringende Element 104 a, das auf einer oberen Fläche des elastischen Gliedes 104 vorgesehen ist, mit der druckzubeaufschlagenden echten Last in Kontakt treten. A spring washer 111 and a nut 112 are disposed so that the liner member 102 and the annular projecting member 104 a, which is provided on an upper surface of the elastic member 104 contact with the druckzubeaufschlagenden real load in contact. Dauermagneten 113 sind an drei Positionen in einem Außenumfangsteil des Rotors 101 befestigt. Permanent magnets 113 are mounted at three positions in an outer peripheral portion of the rotor one hundred and first Ein magnetischer Fühler 114 , wie ein Hall-Element, oder ein magnetischer Reluktanzelement, ist das auf der Montagestütze 109 vorgesehen, um entgegen dem Dauermagneten 113 zu wirken. A magnetic sensor 114, such as a Hall element or a magnetic reluctance element is that provided on the mounting post 109, to counteract the permanent magnet 113th

Im folgenden wird die Funktionsweise des Ultraschallmotors beschrieben. The operation of the ultrasonic motor is described. Wenn an die beiden piezoelektrischen Elemente 105 und 106 , die mit dem elastischen Glied 104 mit voneinander um 90° verschobenen Ortsphasen verbunden sind, Wechselspannungen angelegt werden, deren entsprechende Phasen in der Zeitphase voneinander um 90° verschoben sind, erzeugen die beiden piezoelektrischen Elemente 105 und 106 zuerst stehende Wellenschwingungen. If the two piezoelectric elements 105 and 106, which are connected with the elastic member 104 shifted from each other by 90 ° spatial phase, AC voltages are applied, their respective phases are shifted in time phase from each other by 90 °, which generate two piezoelectric elements 105 and 106 first standing wave vibrations. Eine zusammengesetzte Welle, die die Schwingung des elastischen Gliedes 104 mit einschließt, ist eine Wanderwelle. A composite shaft that includes the vibration of the elastic member 104, a traveling wave. Daher tritt der Rotor 103 , der mit dem vorspringenden Element 104 a des elastischen Gliedes 104 in Druckkontakt, nur bei Maxima der Welle in Kontakt und wird in einer Rückwärtsrichtung zur Wanderrichtung der Wanderwelle bewegt, und hierdurch wird eine Rotationskraft erzeugt. Therefore, the rotor 103, which moves with the projecting member 104 a of the elastic member 104 in pressure contact only at maxima of the shaft in contact with and in a reverse direction to the traveling direction of the traveling wave occurs, and thus a rotational force is generated. Wenn der Rotor 103 die Drehbewegung beginnt, dreht sich ebenfalls der im Außenumfangsteil des Rotors 101 befestigte Dauermagnet 113 und der magnetische Fluß zu dem magnetischen Fühler 114 ändert sich fortlaufend. When the rotor 103 starts the rotational movement, also the secured in the outer peripheral portion of the rotor 101 permanent magnet 113 and the magnetic flux to the magnetic sensor 114 rotates continuously changes. Der magnetische Fühler 114 erfaßt die Flußänderung, und die Verarbeitung der Flußerfassung wird durch einen Steuerkreis ausgeführt. The magnetic sensor 114 detects the change of flux, and the processing of Flußerfassung is executed by a control circuit. Wenn der Steuerkreis einen Stoppbefehl ausgibt, werden an die beiden piezoelektrischen Elemente 105 und 106 angelegte Zweiphasen-Wechselspannungen elektrisch unterbrochen. When the control circuit outputs a stop command, 105 and 106 scale the two-phase AC voltages are electrically disconnected to the two piezoelectric elements. Die Erzeugung der Wanderwelle im elastischen Element 104 wird beendet, wodurch sich ein Kontakt zwischen den gesamten Flächen des Zwischenlagenelementes 102 und des ringförmigen vorspringenden Elementes 104 a ergibt. The generation of the traveling wave in the elastic member 104 is terminated, whereby a contact between the entire surfaces of the intermediate sheet member 102 and the annular projecting member 104 a is obtained. Aufgrund der großen Reibungskraft wird der Rotor 103 sofort angehalten. Due to the large frictional force of the rotor 103 is stopped immediately.

Bei dem oben erwähnten Ultraschallmotor mit magnetischer Codiereinrichtung ist jedoch die Änderung der vom magnetischen Fühler pro Umdrehung des Rotors erhaltenen Ausgangsleistung klein, da die Dauermagneten in Abständen am Außenumfangsteil des Rotationselementes angeordnet sind. In the above mentioned ultrasonic motor with magnetic coding, however, the change of the output power obtained from the magnetic sensor per one revolution of the rotor is small, since the permanent magnets are arranged at intervals on the outer circumference part of the rotary element. Für eine genaue Positions- und Drehzahlsteuerung ist er daher nicht so gut geeignet. For precise position and speed control, it is therefore not as well suited.

Bei diesem bekannten Ultraschallmotor ist die Codiereinrichtung an der Außenseite des Motors zur Ausgangswelle hin vorgesehen worden, damit keine Auswirkung des magnetischen Flusses in bezug auf den Antrieb zu erhalten sind. In this prior art ultrasonic motor the encoder on the outside of the motor has been provided to the output shaft, so that no effect of the magnetic flux can be obtained with respect to the drive. Es war daher schwierig, die Dicke der gesamten Antriebsvorrichtung einschließlich des Motorteils und des Codierteils zu verringern, wodurch der so ausgestaltete Ultraschallmotor nur eingeschränkt einsetzbar ist. It was therefore difficult to reduce the thickness of the entire drive apparatus including the motor part and the coding portion, whereby the thus configured ultrasonic motor is only limited usable.

In der EP-OS 02 00 537 ist ein Elektromotor mit einem Tachometer als Drehzahlgeber beschrieben, der abwechselnd und aufeinanderfolgend magnetische Pole aufweist, denen gegenüberliegend ein magnetischer Fühler angeordnet ist. In EP-OS 02 00 537 an electric motor with a tachometer is described as a speed sensor, which comprises alternately and successively magnetic poles, where a magnetic sensor is disposed oppositely. Der magnetische Fühler erfaßt eine magnetische Flußänderung lediglich als Ganzes und ist daher in der Lage, bei fortlaufender Drehbewegung die Drehzahl zu erfassen. The magnetic sensor detects a magnetic flux change only as a whole and is therefore able to detect the rotation speed during continuous rotation. Es ist jedoch schwierig, eine geringe Drehbewegung wie z. It is difficult, however, a slight rotational movement such. B. einen schrittweise erfolgenden Vorgang festzustellen und ferner nicht möglich, eine Position in einem sehr kleinen Winkelbereich zu erfassen. B. determine a pitch sending process, and also not possible to detect a position in a very small range of angles. Außerdem kommt es leicht zu magnetischen Störungen. In addition, it is easy to magnetic interference.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the Invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Ungenauigkeiten der Positionssteuerung und der Drehzahlsteuerung im Ultraschallmotor zu verringern und die Dicke in der axialen Abmessung gering zu halten, um einen kompakten, vom Gewicht her leichten und dünnen Ultraschallmotor mit magnetischer Codiereinrichtung zur Verfügung zu stellen. The object of the present invention is to reduce inaccuracies in the position control and the speed control in the ultrasonic motor and to keep the thickness in the axial dimension low, to provide a compact, light in weight and thin ultrasonic motor with magnetic encoder are available.

Diese Aufgabe ist bei einem Ultraschallmotor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is solved by an ultrasonic motor having the features of claim 1. Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ultraschallmotors ist im Anspruch 2 angegeben. An advantageous development of the ultrasonic motor according to the invention is described in claim second

Durch diesen Aufbau erfaßt der magnetische Fühler eine Flußänderung der ersten Spur und der zweiten Spur, wobei die Änderung durch Rotation des Rotors erzeugt wird, und er übermittelt Signale zu einem Positionssteuerkreis und einem Drehzahlsteuerkreis. By this construction, the magnetic sensor detects a change in flux of the first track and the second track, wherein the change by rotation of the rotor is generated, and it transmits signals to a position control loop and a speed control circuit. Dies ermöglicht eine Genauigkeitsverrbesserung der Position- und Drehzahlsteuerung für den Ultraschallmotor mittels eines Befehlssignals, das von jedem der Steuerkreise ausgegeben wird. This allows a Genauigkeitsverrbesserung the Position and speed control for the ultrasonic motor by means of a command signal is output from each of the control circuits.

Aufgrund des oben erwähnten Aufbaus ist außerdem der Aufbau des Ultraschallmotors kompakt, von leichtem Gewicht und in der Dickenabmessung gering. Due to the above-mentioned construction also, the structure of the ultrasonic motor is compact, low light in weight and in the thickness dimension.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings

Fig. 1(a) ist eine Draufsicht, die einen Ultraschallmotor mit magnetischer Codiereinrichtung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; Fig. 1 (a) is a plan view showing an ultrasonic motor with magnetic encoder in an embodiment of the present invention; Fig. 1(b) ist eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau des oben erwähnten Ultraschallmotors zeigt; Fig. 1 (b) is a cross sectional view showing a structure of the above-mentioned ultrasonic motor; Fig. 2(a) ist eine perspektivische Ansicht, die einen Rotor des oben erwähnten Ultraschallmotors und einen magnetischen Fühler zeigt; Fig. 2 (a) is a perspective view showing a rotor of the ultrasonic motor mentioned above and a magnetic sensor; Fig. 2(b) ist ein Block-Stromkreis, der einen Treiberkreis des oben erwähnten Ultraschallmotors zeigt; Fig. 2 (b) is a block circuit showing a driving circuit of the above-mentioned ultrasonic motor; Fig. 2(c) ist ein Diagramm, das zum Teil Ausgangssignale aus dem magnetischen Fühler des oben erwähnten Ultraschallmotors zeigt; Fig. 2 (c) is a diagram showing output signals from the magnetic sensor of the above-mentioned ultrasonic motor part; Fig. 3(a) ist die Draufsicht, die den herkömmlichen Ultraschallmotor mit magnetischer Codiereinrichtung zeigt; Fig. 3 (a) is the plan view showing the conventional ultrasonic motor with magnetic coding; Fig. 3(b) ist die Querschnittsansicht, die dessen Aufbau zeigt. Fig. 3 (b) is the cross-sectional view showing the construction thereof.

Ausführungsart der Erfindung Embodiment of the invention

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Ultraschallmotors in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Rotor und einen magnetischen Fühler zeigt. Fig. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an ultrasonic motor in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a rotor and a magnetic sensor.

Ein in Fig. 1 dargestellter scheibenförmiger Rotor 3 , besteht aus einem scheibenförmigen Rotationsglied 1 , das eine zentrale Welle 1 a und einen zu einer Richtung senkrecht zur radialen Richtung am Außenumfangsteil vorspringenden Wandteil aufweist, und einem ringförmigen Zwischenlagenelement 2 , um die Schwingung eines Stators in eine Rotationskraft umzuwandeln. An illustrated in Fig. 1 disc-shaped rotor 3 is composed of a disc-shaped rotary member 1, a central shaft 1 and a to a direction perpendicular to the radial direction at the outer circumference part projecting wall portion, and an annular spacer element 2 to the vibration of a stator in convert a rotational force. Der Stator 7 besteht aus einem scheibenförmigen elastischen Glied 4 , das darauf ein vorspringendes Element 4 a aufweist, dessen Kamm-Zähne-Elemente in einer Ringform angeordnet sind, und aus zwei scheibenförmigen piezoelektrischen Elementen 5 und 6 , die in dessen Dickenabmessung gelegt sind und mit dem elastischen Glied 4 verbunden sind. The stator 7 comprises a disk-shaped elastic member 4 having thereon a projecting element 4 a, the comb-tooth elements are arranged in a ring shape, and two disc-shaped piezoelectric elements 5 and 6 which are placed in the thickness dimension and are connected to the elastic member. 4 Eine Befestigungsstütze 8 hält den Rotor 3 und den Stator 7 und ist auf einer Montagestütze 9 angebracht. A mounting bracket 8 supports the rotor 3 and the stator 7 and is mounted on a mounting bracket. 9 Ein Lager 10 ist im Zentrum des Stators 7 angeordnet ist und nimmt die Welle 1 a des Drehgliedes 1 auf. A bearing 10 is arranged in the center of the stator 7, and receives the shaft 1 a of the rotary member 1 on. Eine Federunterlegscheibe 11 , und eine Mutter 12 bilden den festziehbaren Aufbau, so daß das Zwischenlagenelement 2 mit dem auf einer oberen Fläche des elastischen Gliedes 4 vorgesehenen ringförmigen vorspringenden Element 4 a in Kontakt tritt, und wobei eine Andruckkraft vorhanden sein muß. A spring washer 11 and a nut 12 tightenable form the structure so that the liner element 2 occurs with the provided on an upper surface of the elastic member 4 projecting annular element 4 a in contact, and wherein a pressing force must be present.

Eine Befestigungsstütze 15 für einen magnetischen Fühler ist mit einem geeigneten Spalt zum Außenumfangsteil des oben erwähnten Rotors angeordnet. A mounting bracket 15 for a magnetic sensor is disposed with an appropriate gap to the outer circumferential part of the above rotor. In einen harzvergrossenen Magneten 13 , der integral geformt ist, ist ein nicht magnetisiertes Teil 13 a, geformt in eine konkave Nut zwischen einer zweiten Spur 13 b, die auf eine solche Weise magnetisiert ist, daß magnetische Polaritäten abwechselnd und aufeinanderfolgend an einem Außenumfang des Wandteils des oben erwähnten Rotors geändert sind, und einer ersten Spur 13 c gesetzt, deren magnetische Pole, die zueinander verschiedene magnetische Polaritäten aufweisen, an einer Stelle vorgesehen sind. In a harzvergrossenen magnet 13, which is integrally molded, is a non-magnetized portion 13 a, formed in a concave groove between a second track 13 b which is magnetized in such a manner that magnetic polarities alternately and sequentially on an outer periphery of the wall portion the above mentioned rotor are changed, and a first track 13 c is set, the magnetic poles mutually different magnetic polarities, are provided at a location. Ein magnetischer Fühler 14 ist an der Befestigungsstütze 15 befestigt, und besteht aus einem Frequenzerzeugungsteil (FG-Teil)-Sensor 14 a zur Erfassung der Flußänderung in der zweiten Spur 13 b, einem Index-Teil-Sensor 14 b zur Erfassung der Flußänderung in der ersten Spur 13 c und Eingangs/Ausgangsleitungsdrähten 14 c zur Ausführung der Eingabe/Ausgabe zwischen entsprechenden Sensoren und dem Kreis. A magnetic sensor 14 is fixed to the mounting bracket 15, and comprises a frequency generating section (FG-part) sensor 14 a for detecting the change in flux in the second track 13 b, an index portion of sensor 14 b to detect the flux variation in the first track 13 c and input / output lead wires 14 c for executing the input / output between the respective sensors and the circle.

Signale aus dem magnetischen Fühler 14 werden in einen Positionssteuerkreis 16 und einen Drehzahlsteuerkreis 17 eingegeben. Signals from the magnetic sensor 14 are input to a position control circuit 16 and a speed control circuit 17th Signale aus dem Positionssteuerkreis 16 und dem Drehzahlsteuerkreis 17 werden in einen Treiberkreis 18 eingegeben. Signals from the position control circuit 16 and the speed control circuit 17 are input to a driver circuit 18th Der Treiberkreis 18 führt den piezoelektrischen Elementen 5 und 6 des Ultraschallmotors 19 elektrische Energie zu. The driving circuit 18 supplies electric power 19 to the piezoelectric elements 5 and 6 of the ultrasonic motor.

Die Funktion des beschriebenen Ultraschallmotors wird im folgenden erläutert. The function of the ultrasonic motor described will be explained below. Wenn der Rotor 3 beginnt, eine Drehbewegung auszuführen, ändert sich der magnetische Fluß, der von den magnetischen Polen erzeugt wird, die in der ersten Spur 13 c und der zweiten Spur 13 b vorhanden sind und dem magnetischen Fühler 14 gegenüberliegen. When the rotor 3 starts to execute a rotational movement, changes the magnetic flux generated by the magnetic poles on the first track 13 c and 13 b of the second track are provided and opposed to the magnetic sensor fourteenth Eine Änderung des Flusses wird von dem FG-Teil-Sensor 14 b bzw. dem Index-Teil-Sensor 14 a erfaßt, die in dem magnetischen Fühler 14 vorhanden sind. A change in the flux of the FG sensor part 14 b and detects the index part sensor 14 a that are present in the magnetic sensor fourteenth Die erfaßten Signale werden als Rückkopplungssignale zum Positionssteuerkreis 16 und dem Drehzahlsteuerkreis 17 über die Eingangs/Ausgangsleitungsdrähte 14 c übermittelt. The detected signals are sent as feedback signals for the position control circuit 16 and the speed control circuit 17 via the input / output lead wires 14 c. Die Folge ist, daß ein Steuersignal von jedem der Steuerkreise 16 und 17 zum Treiberkreis 18 ausgegeben wird, und die Energiezufuhr zu den piezoelektrischen Elementen 5 und 6 wird entsprechend dem Steuersignal gesteuert, um auf diese Weise die Ansteuerung des Ultraschallmotors 19 mit gewünschter Position und Drehzahl zu steuern. The consequence is that a control signal of each of the control circuits is output 16 and 17 to the driver circuit 18, and the power supply to the piezoelectric elements 5 and 6 is controlled according to the control signal in order in this way the driving of the ultrasonic motor 19 having a desired position and speed to control.

Hieraufhin werden ein Ausgangswellenform-Grundsignal A, das in Fig. 2(c) gezeigt ist, und ein Ausgangswellenform-Signal B, das eine vorbestimmte Phasendifferenz (im allgemeinen 90°) zum oben erwähnten Ausgangswellenform-Grundsignal A aufweist, von dem FG-Teil-Sensor 14 a ausgegeben. Hereupon, an output waveform basic signal A shown in Fig. 2 (c), and an output waveform signal B, having a predetermined phase difference (usually 90 °) to the above-mentioned output waveform basic signal A, of the FG part sensor 14 a is output.

Des weiteren wird ein Ein-Wellenlängen-Ausgangssignal, das ein Plus-Maximum und ein Minus-Maximum enthält, von dem Index-Teil-Sensor 14 b, ansprechend auf eine Drehung des Rotors 3 , ausgegeben. Further, a single-wavelength output signal which contains a plus and a minus maximum-maximum response is outputted from the index sensor part 14 b to a rotation of the rotor. 3

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die zweite Spur, die auf eine solche Weise magnetisiert ist, daß die magnetischen Pole abwechselnd und aufeinanderfolgend im Außenumfang des Wandteils des Rotors angeordnet sind, der aus dem Drehglied besteht, das die in der senkrechten Richtung zur radialen Richtung am Außenumfangsteil vorspringende Wand und das ringförmige Zwischenlagenelement aufweist, und die erste Spur, die auf eine solche Weise magnetisiert ist, daß die verschiedenen magnetischen Pole voneinander in einer Stelle angeordnet sind, mit dem dazwischen angeordneten nicht magnetisierten Teil integral ausgebildet. According to the present embodiment, the second track, which is magnetized in such a manner that the magnetic poles are arranged alternately and consecutively in the outer periphery of the wall portion of the rotor, which consists of the rotary member, are the in the direction perpendicular to the radial direction at the outer peripheral portion has projecting wall and the annular spacer member, and the first track, which is magnetized in such a manner that the different magnetic poles are spaced apart at a point integral with the non-magnetized part arranged therebetween. Im Ultraschallmotor wird die magnetische Codiereinrichtung verwendet, die aus dem magnetischen Fühler besteht, der der ersten und zweiten Spur gegenüberliegt, um hierdurch die Genauigkeit der Positions- und Drehzahlsteuerung zu verbessern. In the ultrasonic motor the magnetic encoder is used, which consists of the magnetic sensor, which is opposite to the first and second tracks, thereby improving the accuracy of the position and speed control. Außerdem ist der Aufbau kompakt, von geringem Gewicht und in der Dickenabmessung klein im Vergleich zum herkömmlichen Aufbau eines Ultraschallmotors, bei dem die Codiereinrichtung getrennt zur Ausgangswelle hin vorgesehen ist, und hierdurch ist der Ultraschallmotor für viele Zwecke verwendbar. Moreover, the construction is compact, light in weight and in the thickness dimension small compared to the conventional structure of an ultrasonic motor, wherein said encoding is provided separately to the output shaft, and thereby the ultrasonic motor can be used for many purposes.

Gewerbliche Anwendbarkeit commercial Applications

Wie oben beschrieben, sind die zweite Spur, die auf eine solche Weise magnetisiert ist, daß die magnetischen Pole abwechselnd und aufeinanderfolgend im Außenumfangsteil des Drehgliedes angeordnet sind, und die erste Spur, die auf eine solche Weise magnetisiert ist, daß die magnetischen Pole in einer Stelle angeordnet sind, mit dem dazwischen angeordneten nicht magnetisierten Teil angeordnet. As described above, the second track, which is magnetized in such a manner that the magnetic poles are arranged alternately and consecutively in the outer circumference part of the rotary member, and the first track, which is magnetized in such a manner that the magnetic poles in a are point are arranged, arranged with the non-magnetized part arranged therebetween. Die magnetische Codiereinrichtung besteht aus dem magnetischen Fühler, der der ersten und zweiten Spur gegenüberliegt. The magnetic encoder is composed of the magnetic sensor, which is opposite to the first and second tracks.

Hierdurch ist die Genauigkeit der Positions- und Drehzahlsteuerung verbessert, und der Aufbau ist kompakt, von leichtem Gewicht und weist eine geringe Dicke auf. In this way, the accuracy of the position and speed control is improved, and the structure is compact, light in weight and has a small thickness. Der so aufgebaute Ultraschallmotor mit magnetischer Codiereinrichtung kann nicht nur bei Büromaschinen, wie Druckern, elektronischen Schreibmaschinen, Kopiermaschinen, Faksimile- und Kartenlesern, sondern auch in verschiedenen Anwendungsbereichen einschließlich Haushaltsmaschinen und optisch-akustischen Geräten verwendet werden. The thus-constructed ultrasonic motor with magnetic encoder can be used not only in office machines such as printers, electronic typewriters, copying machines, facsimile and card readers, but also in various fields including household equipment and optical-acoustic devices.

Claims (3)

  1. 1. Ultraschallmotor mit magnetischer Codiereinrichtung, aufweisend 1. An ultrasonic motor with magnetic encoder comprising
    • - einen Stator ( 7 ), bei dem piezoelektrische Elemente ( 5 , 6 ) zur Erzeugung einer Wanderwelle an einem elastischen Glied ( 4 ) befestigt sind, - a stator (7), wherein the piezoelectric elements (5, 6) are fastened to generate a traveling wave on an elastic member (4),
    • - einen Rotor ( 3 ), bei dem ein Zwischenlagenelement ( 2 ) zur Umwandlung einer Schwingung des Stators ( 7 ) in eine Rotationskraft auf ein Drehglied ( 1 ) aufgebracht ist, das einen kreisförmigen Außenumfang aufweist, Is a rotor (3), in which a liner element (2) for converting a vibration of the stator (7) into a rotational force to a rotary member (1) is applied, which has a circular outer periphery, -
    • - eine Anordnung von Magneten mit je einem Paar von magnetischen Polen in einer ersten Spur längs des Außenumfangs des Drehgliedes ( 1 ), - an array of magnets, each with a pair of magnetic poles in a first track along the outer circumference of the rotary member (1),
    • - einen magnetischen Fühler ( 14 ), der den Magneten am Außenumfang gegenüberliegt, um die Drehposition des Rotors ( 3 ) zu erfassen, - a magnetic sensor (14) which is opposite to the magnets on the outer circumference in order to detect the rotational position of the rotor (3),
  2. dadurch gekennzeichnet, daß characterized in that
    • - längs des Außenumfangs des Drehgliedes ( 1 ) außer der ersten magnetisierten Spur ( 13 c) eine zweite magnetisierte Spur ( 13 b) und dazwischen ein nichtmagnetisierter Teil ( 13 a) angeordnet sind, wobei die zweite Spur derart magnetisiert ist, daß abwechselnd und aufeinanderfolgend magnetische Pole angeordnet sind, und wobei die erste Spur ein Paar von magnetischen Polen an wenigstens einer Stelle aufweist, - along the outer periphery of the rotary member (1) except the first magnetized track (13 c) a second magnetized track (13 b) and between them a nichtmagnetisierter part (13 a) are arranged, wherein the second track is magnetized in such a way that alternately and successively magnetic poles are arranged, and wherein the first track comprises a pair of magnetic poles at least one location,
    • - wobei der magnetische Fühler ( 14 ) der ersten und der zweiten Spur ( 13 c, 13 b) gegenüberliegt, - opposite to said magnetic sensor (14) of the first and the second track (13 c, 13 b),
    • - wobei die Signale aus dem magnetischen Fühler ( 14 ) in einen Drehzahlsteuerkreis ( 17 ) eingegeben werden, um die Drehzahl des Drehgliedes ( 1 ) zu erfassen, - wherein the signals from the magnetic sensor (14) are input to a speed control circuit (17) to detect the rotational speed of the rotary member (1),
    • - wobei die Signale aus dem magnetischen Fühler ( 14 ) in einen Positionssteuerkreis ( 16 ) eingegeben werden, um die Drehposition des Drehgliedes ( 1 ) zu erfassen, und - wherein the signals from the magnetic sensor (14) in a position control circuit (16) is input, to detect the rotational position of the rotary member (1), and
    • - wobei die Signale aus dem Drehzahlsteuerkreis ( 17 ) und dem Positionssteuerkreis ( 16 ) in einen Treiberkreis ( 18 ) eingegeben werden, durch welchen die Energiezufuhr zu den piezoelektrischen Elementen gesteuert wird. - wherein the signals from the speed control circuit (17) and the position control circuit (16) are input to a driver circuit (18), which is controlled by the power supply to the piezoelectric elements.
  3. 2. Ultraschallmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Spur ( 13 c, 13 b) längs eines Außenumfangsteils des Rotors ( 3 ) angeordnet sind, der in einer Richtung senkrecht zur radialen Richtung des Rotors vorspringt. 2. An ultrasonic motor according to claim 1, characterized in that the first and the second track (13 c, 13 b) are arranged along an outer peripheral portion of the rotor (3) projecting in a direction perpendicular to the radial direction of the rotor.
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