DE4427760A1 - Wanderwellenmotor mit Zylinderläufer - Google Patents
Wanderwellenmotor mit ZylinderläuferInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
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- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Wanderwellenmotor mit
Zylinderläufer, bestehend aus einem Stator mit einem
hohlzylindrischen elastischen Schwingkörper nebst einem mit
mindestens zwei Paaren von Elektroden versehenen
piezokeramischen Anregemittel, einer elektronischen
Schaltung zur Speisung der Elektroden des piezokeramischen
Anregemittels und einem Rotor, der unter Druck in Kontakt
mit dem Stator steht, und wobei der Rotor an seiner
Berührungsfläche mit dem Stator mit einer Haftschicht
versehen ist.
Wanderwellenmotoren funktionieren nach dem gleichen Prinzip
wie Oberflächenwellen des Meeres. Auf der Wasserwelle
bewegen sich die Wasserteilchen entlang von Ellipsen, wobei
auf der Wasseroberfläche eine Bewegung der Wasserteilchen
entgegen der Fortpflanzungsrichtung der Welle entsteht. Ein
entsprechender Vorgang ist bei Wanderwellenmotoren gegeben:
Eine sich auf der Oberfläche eines als Stator ausgebildeten
Schwingkörpers fortbewegende Welle bewirkt eine elliptische
Anregung der Teilchen des Schwingkörpers mit einer
Oberflächenbewegung auf dem Wellenbergen entgegen der
Ausbreitungsrichtung der Wellenbewegung. Dabei wird ein mit
einer Haft- bzw. Reibfläche versehener, in kraftschlüssiger
Verbindung mit dem Stator stehender Rotor mitgenommen.
In der US-PS 45 62 374 wird ein Wanderwellenmotor
vorgeschlagen, bei dem der Schwingkörper mittels einer
Anzahl kreisförmig angeordneter Piezosegmente angeregt
werden soll. Diese Piezosegmente weisen unterschiedlich
polarisierte Bereiche auf.
Die mit derartigen Wanderwellenmotoren auftretenden
Nachteile bestehen insbesondere darin, daß die als
Anregesystem dienenden Piezosegmente wesentlich andere
akustische Eigenschaften als der anzuregende Schwingkörper
haben. Das bedeutet, daß an den Grenzflächen zwischen
Piezosegment und Schwingkörper Ultraschallreflexionen
entstehen, die zu einer nur verminderten Übertragung der
Anregungsenergie auf den Schwingkörper führen. Zusätzlich
führt die zwischen Piezosegment und Schwingkörper
vorhandene akustische Fehlanpassung zu unterschiedlichen
Bewegungsamplituden an der Grenzfläche, was wiederum zu
Lockerungen der Klebeverbindungen oder zu Materialbrüchen
führen kann.
Darüber hinaus ist mit den fest vorgegebenen,
unterschiedlich polarisierten Bereichen lediglich eine
eingeschränkte Steuerbarkeit des Motors möglich.
Mit der DE 42 16 273 A1 wurde die mangelhafte Steuerbarkeit
dadurch verbessert, daß man anstelle einer Anzahl
kreisförmiger, mit mehreren unterschiedlich polarisierten
Bereichen versehenen Piezosegmenten eine Anzahl
punktförmiger, jeweils nur mit einer einzigen Elektrode
versehenen Piezoelemente als Anregesystem auf dem
Schwingkörper befestigt hat.
Das Problem der mangelhaften akustischen Anpassung zwischen
piezokeramischen Anregeelement und der als Schwingkörper
ausgebildeten akustischen Last wurde auch hier -
genausowenig wie in der DE 39 27 040 - weder erkannt noch
gelöst.
Die DE 42 44 704 A1 hat sich insbesondere die Verbesserung
der mangelhaften Kopplung zwischen Anregesystem und
Schwingkörper zur Aufgabe gestellt. Dies soll durch
stabförmige Dehnelemente, die mit ihren Stirnflächen gegen
einen Schwingkörper drücken, gelöst werden. Dabei kann
offenbar auf eine Verklebung der Piezokeramik auf dem
Schwingkörper verzichtet werden. Das Problem der völlig
ungeeigneten akustischen Fehlanpassung zwischen Dehnkörper
und Schwingkörper ist auch hier nicht gelöst.
Auch kann unterstellt werden, daß Dehnkörper und
Schwingkörper aufgrund ihrer unterschiedlichen Dimensionen
und akustischen Parameter in der Regel völlig
unterschiedliche Eigenfrequenzen aufweisen, so daß nur
gänzlich unbefriedigenden Wirkungsgrade zu erzielen sind.
Hingegen werden in der DE 42 44 704 A1 weitere Probleme der
Übertragung der Ultraschallenergie vom Anregesystem auf den
Schwingkörper deutlich:
Die als Anregesystem fungierenden Dehnkörper üben lediglich mit ihren kleinen Stirnflächen einen Druck auf den zylindrischen Schwingkörper aus, und zwar nur am Ende des Schwingkörpers (Fig. 1). Der Druck der Dehnkörper erzeugt eine Welle, die sich sowohl in radialer als auch in Längsrichtung des zylindrischen Schwingkörpers ausbreitet. Je nach Länge des zylindrischen Schwingkörpers erreicht der Wellenberg das andere Ende des Schwingzylinders unter Umständen erst dann, wenn am Anfang des Schwingkörpers Entspannung eingetreten ist. Hieraus ist ersichtlich, daß auf diese Weise keine sich über die gesamte Länge des Zylinders synchron erstreckende Wanderwelle erzielt werden kann.
Die als Anregesystem fungierenden Dehnkörper üben lediglich mit ihren kleinen Stirnflächen einen Druck auf den zylindrischen Schwingkörper aus, und zwar nur am Ende des Schwingkörpers (Fig. 1). Der Druck der Dehnkörper erzeugt eine Welle, die sich sowohl in radialer als auch in Längsrichtung des zylindrischen Schwingkörpers ausbreitet. Je nach Länge des zylindrischen Schwingkörpers erreicht der Wellenberg das andere Ende des Schwingzylinders unter Umständen erst dann, wenn am Anfang des Schwingkörpers Entspannung eingetreten ist. Hieraus ist ersichtlich, daß auf diese Weise keine sich über die gesamte Länge des Zylinders synchron erstreckende Wanderwelle erzielt werden kann.
In Anbetracht dieses Nachteils wird in der genannten
Schrift (DE 42 44 704 A1) vorgeschlagen, zwischen den
stirnseitigen Enden der Dehnkörper und dem rohrförmigen
Schwingkörper "elastische Übertragungsmittel" (3a, 3b in
Fig. 2) nach Art mehr oder weniger kelchförmiger Kapitelle
einzufügen. Bei der Übertragung von statischen Kräften
wären derartige Übertragungsmittel sicherlich geeignet, wie
die Baukunst seit alters her gezeigt hat. Hingegen ist
davon auszugehen, daß sich bei Ultraschallanregung stehende
(Biege-)Wellen zwischen den Stirnflächen der
Übertragungsmittel ausbilden, d. h. ein Wellenberg in der
Mitte tritt gleichzeitig mit Wellentälern an den Enden des
Übertragungsmittels auf. Auch wenn sich mangels
planparalleler Stirnflächen an den Enden des
Übertragungsmittels und mangels geeigneter
Anregungsfrequenz (Eigenfrequenz des Übertragungsmittels)
keine stehenden Wellen ausbilden, so treten in dem
Übertragungsmittel zumindest laufende Wellen auf, wodurch
keinesfalls die gewünschte, über die gesamte Länge des
Schwingzylinders synchrone Anregung gegeben ist. In jedem
Fall ist bei dem genannten Erfindungsvorschlag kein
homogener Andruck über die gesamte Länge des Zylinders
gewährleistet. Die Übertragung eines Drehmoments auf einen
an den Schwingkörper angekoppelten Rotor ist hier somit nur
eingeschränkt möglich.
Diesen Mißstand gilt es zu beseitigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wanderwellenmotor mit
Zylinderläufer zu beschreiben, dessen zylindrischer
Schwingkörper über seine gesamte Länge gleichmäßig angeregt
wird und der bei möglichst geringen Abmessungen,
insbesondere bei möglichst geringem Durchmesser, in der
Lage ist, ein für Wanderwellenmotoren optimales Drehmoment
zu übertragen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
hohlzylindrische elastische Schwingkörper des
gattungsgemäßen Wanderwellenmotors aus piezokeramischem
Material besteht, wobei die Piezokeramik gleichermaßen die
Funktion des Anregemittels als auch die des Schwingkörpers
übernimmt.
Dies hat den Vorteil, daß keinerlei Anpassung von zwischen
Anregemittel und Schwingkörper bestehenden
unterschiedlichen akustischen Wellenwiderständen
vorzunehmen ist. Auch haben Anregemittel und Schwingkörper
keine differierende Eigenfrequenzen, denn Anregemittel und
Schwingkörper sind dasselbe Bauelement.
Wählt man als Anregefrequenz die Eigenfrequenz, die mit
mittlerer Umfangslänge und Schallgeschwindigkeit des
Schwingkörpers aus Piezokeramik gegeben ist, so bildet sich
bei Anregung eine stehende (Biege-)Welle aus, die zu laufen
beginnt, wenn dieser Welle räumlich versetzt mindestens
eine gleichartige phasenverschobene stehende Welle
überlagert wird.
Eine alternative Ausführungsform des gattungsgemäßen
Wanderwellenmotors sieht vor, das piezokeramische
Anregemittel auf dem Schwingkörper als Auflageschicht
auszubilden, die sich über dessen gesamte innere und/oder
äußere Umfangsoberfläche erstreckt.
Wählt man die piezokeramische Auflageschicht auf dem
Schwingkörper dergestalt aus, daß eine möglichst starre
Kopplung zwischen Auflageschicht und Schwingkörper und eine
möglichst schwache Kopplung zwischen den einzelnen
piezokeramischen Partikeln gegeben ist, so ergeben sich
vernachlässigbar geringe Kopplungsverluste. Eine derartige
Ausführungsform wird vorzugsweise mit einer dünnen
Schichtdicke der Auflage verwirklicht.
Besteht bei dieser alternativen Ausführungsform der
Schwingkörper aus Metall oder einem sonstigen elektrisch
leitfähigen Material, so kann er vorzugsweise gleichzeitig
als Gegenelektrode für das Anregemittel dienen.
Auf dem gesamten Umfang des piezokeramischen Anregemittels
befinden sich äquidistant linienförmige Elektroden, die
sich jeweils längs der inneren und/oder äußeren
Zylinderoberfläche geradlinig über dessen ganze Länge
erstrecken. Durch die Linienhaftigkeit der Elektroden wird
der Schwingkörper über seine gesamte Länge synchron
angeregt. Damit werden Schwingungen in Längsrichtung des
Zylinders vermieden und - wie gewünscht - ausschließlich
Umfangswellen ausgelöst.
Da die Ausdehnung der Elektroden in Umfangsrichtung des
Zylinders vernachlässigbar gering ist, können die
gewünschten Umfangswellen somit praktisch linienförmig
entstehen. Durch eine Vielzahl solcher Elektroden können
die verschiedensten Schwingungsmoden angeregt werden.
Insbesondere kann so die Laufrichtung und -geschwindigkeit
der Wanderwelle beeinflußt werden.
Zur Übertragung des Drehmoments, welches sich aus der
Tangentialbewegung der sich jeweils auf Wellenbergen des
Schwingkörpers befindlichen Materiepunkte ergibt, steht ein
zylindrischer Rotor ganzflächig unter Druck in Kontakt mit
der inneren (Innenläufer) oder äußeren (Außenläufer)
Zylinderfläche des Schwingkörpers. Dieser Druckkontakt wird
vorteilhafterweise mittels einer Gummilage im Rotor
erzeugt.
Besteht der Schwingkörper aus piezokeramischem Material
entsprechend der ersten Alternative der Erfindung, so kann
der Druckkontakt zwischen Rotor und Schwingkörper dadurch
verwirklicht werden, daß man den Rotor während Anwendung
eines Kontraktionsfeldes auf den piezokeramischen
Schwingkörper bei enger Passung in diesen einführt, bzw. im
Falle eines Außenläufers, den Rotor während der Anwendung
eines Dillatationsfeldes über den Schwingkörper schiebt. Da
die Piezokeramik nahezu inkompressibel ist, wird nämlich
durch Anwendung eines Kontraktionsfeldes (in Längsrichtung
des zylindrischen Schwingkörpers) eine Erweiterung in
radialer Richtung, bei Anwendung eines Dillatationsfeldes
eine radiale Verjüngung bewirkt. Durch Abschalten des
Kontraktionsfeldes, bzw. Abschalten des Dillatationsfeldes
und Abschalten der für die Erzeugung der Wanderwellen
erforderlichen Antriebsenergie kann der erfindungsgemäße
Wanderwellenmotor als Feststellbremse fungieren. Bei
Abschalten der Antriebsenergie und gedrosseltem
Dillatationsfeld, bzw. Kontraktionsfeld kann ein
dosierbarer und regelbarer Schlupf zwischen Rotor und
Stator eingestellt werden.
Es kann aber nicht nur ein derartiges passives Bremsmoment
übertragen werden. Bei Anwesenheit von geregeltem Schlupf
kann durch Anwendung eines gegenläufigen Antriebs der
motorischen Wanderwellen aktiv gegengesteuert werden, so
daß der erfindungsgemäße Wanderwellenmotor ohne
zwischenzeitliche Blockade übergangslos in Gegenrichtung
betrieben werden kann.
Um zu vermeiden, daß der Schwingkörper die beaufschlagte
Schwingungsenergie an das Gehäuse überträgt, ist der Stator
über eine den Schwingkörper entkoppelnde Kehle an dem
Motorflansch befestigt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier
Ausführungsbeispiele und mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen erläutert, wobei
Abb. 1 eine Explosionszeichnung eines
erfindungsgemäßen Wanderwellenmotors mit innenliegendem
Rotor und
Abb. 2 einen Längsschnitt durch einen
erfindungsgemäßen Wanderwellenmotor, ebenfalls mit
innenliegendem Rotor, darstellt.
Die Abb. 3, 4 und 5 zeigen Querschnitte durch
verschiedene Ausführungsformen des Stators des
erfindungsgemäßen Wanderwellenmotors.
Grundsätzlich besteht der erfindungsgemäße
Wanderwellenmotor 2 mit Zylinderläufer aus zwei
wesentlichen Teilen:
einem als Schwingkörper 6 ausgebildeten (hohl-) zylindrischen Stator 4 und einem zylindrischen Rotor 16, der entweder stabförmig ausgebildet ist und unter radialem Druck fest im Innern des rohrförmigen Stators 4 angeordnet ist (Innenläufer, Fig. 1 und Fig. 2), oder der rohrförmig über den zylindrischen Stator 4 gestülpt ist und ebenfalls in Druckkontakt mit dem Stator 4 steht (Außenläufer).
einem als Schwingkörper 6 ausgebildeten (hohl-) zylindrischen Stator 4 und einem zylindrischen Rotor 16, der entweder stabförmig ausgebildet ist und unter radialem Druck fest im Innern des rohrförmigen Stators 4 angeordnet ist (Innenläufer, Fig. 1 und Fig. 2), oder der rohrförmig über den zylindrischen Stator 4 gestülpt ist und ebenfalls in Druckkontakt mit dem Stator 4 steht (Außenläufer).
Der in den Abb. 1, 2 und 3 dargestellte Stator 4 ist
aus einem (hohl-)zylindrischen Rohr aus Piezokeramik
gebildet. Längs seiner inneren 6a, 12a und äußeren 6b, 12b
Umfangsoberfläche ist der hohlzylindrische Stator 4 mit
zahlreichen, äquidistant angeordneten Elektroden 8a, . . .;
9a, . . . ausgestattet, wobei sich jeweils paarweise eine
äußere 8a, . . . und eine innere Elektrode 9a, . . .
gegenüberstehen. Aus der Wanddicke, der Länge und der
mittleren Umfangslänge sind drei Eigenfrequenzen der
Piezokeramik vorgegeben. Beaufschlagt man ein
Elektrodenpaar 8a, 9a, . . . mit einem elektrischen Signal,
dessen Frequenz (deutlich) geringer ist als die mit der
Wandstärke gegebene Eigenfrequenz, so bildet sich längs des
Umfangs eine laufende Welle aus. Diese Welle wird zu einer
stehenden (Biege-)Welle, wenn die eingespeiste Frequenz
gleich oder ein Vielfaches der Umfangs-Eigenfrequenz ist.
Beaufschlagt man darüber hinaus ein zweites, zum ersten
räumlich versetztes Elektrodenpaar ebenfalls mit der
Umfangs-Eigenfrequenz, so ergibt sich eine zweite stehende
Welle, die sich der ersten überlagert. Dabei wird die
resultierende Welle zu einer Wanderwelle, wenn man in an
sich bekannter Weise eine Phasendifferenz zwischen den
beiden Signalen vorsieht.
Auf der Wanderwelle bewegen sich die einzelnen Punkte auf
elliptischen Bahnen, wobei auf den Wellenbergen eine der
Wanderwelle entgegengesetzte Tangentialbewegung entsteht.
Da diese Ellipsenpunkte massebehaftet sind, stellt die
Bewegung gleichzeitig eine Kraft dar, die über den
Zylinderradius als Hebel auf einen kraftschlüssig
angekoppelten Rotor 16 ein Drehmoment ausübt.
So wie bei einem Synchronmotor zur Erzeugung eines
Drehfeldes ein einfaches Wechselstromsignal nebst eines
phasenverschobenen zweiten Anschlusses ausreicht, so ist es
bei einem Wanderwellenmotor 2 zur Erzeugung der Wanderwelle
ausreichend, lediglich zwei Elektrodenpaare 8a, 9a; 8b, 9b
mit entsprechenden Phasendifferenzen zu beaufschlagen. Eine
Vielzahl von Elektrodenpaaren 8a, 9a; . . . mit entsprechenden
Phasendifferenzen ergibt vielseitigere
Regelungsmöglichkeiten und ein besseres Anzugsmoment.
Wie in den Abb. 3, 4 und 5 gezeigt, kann statt
paarweise angeordneter Elektroden 8a, . . .; 9a, . . . eine
gemeinsame Elektrode 8, 9 einem einfachen Satz von
Elektroden 8a, . . .; 9a . . . als Gegenelektrode
gegenübergestellt werden.
Der in den Abb. 1, 2 und 3 dargestellte Stator 4 aus
Piezokeramik stellt gleichzeitig sowohl elektrostriktives
Anregemittel 12 als auch Schwingkörper 6 dar.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung
werden die Funktionen Anregung und Schwingung weitgehend
getrennt ausgeführt. Dabei besteht der Schwingkörper 6
nicht aus Piezokeramik sondern aus einem Material, welches
hauptsächlich nach Elastizitätskriterien auszuwählen ist,
der Schwingkörper 6 besteht z. B. aus einem Stahlrohr,
während die Anregefunktion von einer piezokeramischen
Auflageschicht 12 erzeugt wird, die sich an der inneren
(Fig. 4) oder äußeren (Fig. 5) Umfangsoberfläche des
Schwingkörpers befindet. Die piezokeramische Auflageschicht
12 ist erfindungsgemäß derartig ausgebildet, daß sie
einerseits möglichst starr an dem Schwingkörper 6
angekoppelt ist, daß aber andererseits die Kopplung
zwischen den einzelnen Piezopartikeln in Umfangsrichtung
relativ schwach ist, so daß die Schwingungsenergie des
Anregemittels 12 vernachlässigt werden kann. Dies wird
insbesondere mit einer relativ dünnen Anregeschicht
erreicht. Eine derartige dünne Piezoschicht hat darüber
hinaus den Vorteil, daß die aufbringbare elektrische
Energie umso größer wird, je dünner die Piezoschicht
ausgebildet ist, denn die elektrische Kapazität ist
umgekehrt proportional zur Dicke der als Kondensator
anzusehenden Piezoschicht.
Besteht der Schwingkörper 6 aus einem elektrisch leitenden
Metall, so kann er als Gegenelektrode 8, 9 für das
Anregemittel 12 dienen. Um die mechanisch empfindlichen
Einzelelektroden 8a, . . .; 9a, . . . nicht durch mechanischen
Abrieb zu zerstören, ist das Anregemittel 12 bevorzugt an
der dem Rotor 16 abgewandten Seite des Schwingkörpers 6
angebracht, d. h. bei einem Außenläufer an der Innenseite
(Fig. 4), bei einem Innenläufer an der Außenseite (Fig. 5).
Um das Drehmoment der sich tangential auf den Wellenbergen
fortbewegenden Partikel auf den Rotor 16 zu übertragen, ist
es erforderlich, daß dieser - im Unterschied zum Rotor
eines herkömmlichen Elektromotors - mit dem Stator 4 in
kraftschlüssiger Verbindung steht. Dafür wird der Rotor 16
im Falle eines Innenläufers auf seinem gesamten Umfang mit
einer elastischen (Gummi-)Auflage 22 und auf seiner
Umfangsoberfläche mit einer Haftschicht 20 aus adhäsivem
oder reibfähigem Material versehen und in strammer Passung
in den Stator 4 geklemmt. Bei einem Außenläufer befinden
sich Gummilage 22 und Haftschicht 20 an der inneren
hohlzylindrischen Oberfläche des Rotors 16. Nach einer
weiteren Ausführungsform kann die Haftwirkung durch zum
Stator 4 entgegengesetzte elektrostatische Aufladung des
Rotors 16 erfolgen oder zumindest unterstützt werden. So
wird es in vorteilhafter Weise möglich, das mit der
tangentialen Bewegung verbundene Drehmoment auf einen mit
einer solchen Haftschicht versehenen Rotor zu übertragen.
Statt mit einer Gummischicht 22 kann die enge Passung des
Rotors erfindungsgemäß auch auf eine andere Weise
verwirklicht werden: Unterwirft man den in den Abb.
1-3 gezeigten piezokeramischen Stator 4 einem in
Längsrichtung wirkenden starken elektrischen Feld, so
ergibt sich je nach Polung des Feldes in Bezug zur
Orientierung der elektrostriktiven Asymmetrie des
piezokeramischen Materials eine Kontraktion bzw.
Dillatation in Längsrichtung. Da das Piezomaterial
praktisch inkompressibel ist, ist mit einer Kontraktion in
Längsrichtung eine Dillatation in radialer Richtung
gegeben. Führt man dann einen starren Rotor 16 in enger
Passung in den Stator 4 ein, so wird nach Abschalten des
elektrostatischen Feldes der Rotor 16 eingeklemmt. Für
einen Außenläufer ist zuvor ein Dillatationsfeld anzulegen,
was zu einer Dehnung des Stators 4 in Längsrichtung nebst
einer Kontraktion in radialer Richtung führt.
An seinen Enden ist der Stator 4 über eine Kehle 24 an
einem Motorflansch 26 befestigt. Dabei ist diese Kehle 24
so ausgebildet, daß der Stator 4 einerseits hinreichend an
dem Motorflansch 26 und damit an den anderen tragenden
Teilen befestigt ist, andererseits aber eine Entkopplung
zwischen Schwingkörper 6 und Motorflansch 26 gewährleistet
ist, so daß Schwingungsenergie höchstens in
vernachlässigbarem Ausmaß auf den Motorflansch 26
übertragen wird.
Bezugszeichenliste
2 Wanderwellenmotor
4 Stator
6 Schwingkörper
6a innere und
6b äußere Umfangsoberfläche des Schwingkörpers
8, 9 Gegenelektroden
8a, . . .; 9a, . . . Elektroden
12 Anregemittel
12a innere und
12b äußere Umfangsoberfläche des Anregemittels
14 elektronische Schaltung
16 Rotor
18 Berührungsfläche
20 Haftschicht
22 Gummilage
24 Kehle
26 Motorflansch
4 Stator
6 Schwingkörper
6a innere und
6b äußere Umfangsoberfläche des Schwingkörpers
8, 9 Gegenelektroden
8a, . . .; 9a, . . . Elektroden
12 Anregemittel
12a innere und
12b äußere Umfangsoberfläche des Anregemittels
14 elektronische Schaltung
16 Rotor
18 Berührungsfläche
20 Haftschicht
22 Gummilage
24 Kehle
26 Motorflansch
Claims (13)
1. Wanderwellenmotor (2) mit Zylinderläufer,
bestehend aus:
- - einem Stator (4), mit einem hohlzylindrischen elastischen Schwingkörper (6) nebst einem mit mindestens zwei Paaren von Elektroden (8, 8a, . . .; 9, 9a, . . .) versehenen, piezokeramischen Anregemittel (12),
- - einer elektronischen Schaltung (14) zur Speisung der Elektroden (8, 8a, . . .; 9, 9a . . .) des piezokeramischen Anregemittels (12),
- - und einem Rotor (16),
der unter Druck in Kontakt mit dem Stator (4) steht,
und wobei der Rotor (16) an seiner Berührungsfläche (18)
mit dem Stator (4) mit einer Haftschicht (20) versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hohlzylindrische elastische Schwingkörper (6) aus
piezokeramischem Material besteht
und in gleicher Weise Anregemittel (12) und Schwingkörper
(6) darstellt.
2. Wanderwellenmotor nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das piezokeramische Anregemittel (12) als
Auflageschicht ausgebildet ist, welche sich über die
gesamte innere und/oder äußere Umfangsoberfläche (6a, 6b)
des Schwingkörpers (6) erstreckt.
3. Wanderwellenmotor nach Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden (8, 8a . . .; 9, 9a, . . .) über den gesamten
Umfang des piezokeramischen Anregemittels (12) verteilt
sind und sich jeweils längs der inneren und/oder äußeren
Zylinderoberfläche (12a, 12b) des Anregemittels (12)
geradlinig über dessen ganze Länge erstrecken.
4. Wanderwellenmotor nach Patentanspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zylindrische innere- (12a) oder äußere
Umfangsoberfläche (12b) des piezokeramischen Anregemittels
(12) aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, das
als Gegenelektrode (8 oder 9) dient.
5. Wanderwellenmotor nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden (8, 8a, . . .; 9, 9a . . .) derartig mit
elektrischer Energie unterschiedlicher Frequenzen
ansteuerbar sind, daß anstatt einer Grundwelle mit der
Frequenz Nu1 auch Oberwellen mit den Frequenzen Nu2 . . . Nun
anregbar sind.
6. Wanderwellenmotor nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektroden (8, 8a, . . .; 9, 9a . . .) derartig
phasenverschoben ansteuerbar sind, daß die Geschwindigkeit
der laufenden Wanderwellen variabel ist.
7. Wanderwellenmotor nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckkontakt zwischen Rotor (16) und Stator (4)
durch eine Gummilage (22) im Rotor (16) erzeugt wird.
8. Wanderwellenmotor nach einem der Patentansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (16) während eines auf den Stator (4)
einwirkenden Dillatationsfeldes mit enger Passung
einsetzbar ist, so daß er nach Abschalten des
Dillatationsfeldes fest eingeklemmt ist.
9. Rotor für einen Wanderwellenmotor nach einem der
Patentansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haftschicht (20) aus adhäsivem Material besteht.
10. Rotor für einen Wanderwellenmotor nach einem der
Patentansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haftschicht (20) im wesentlichen aus einer rauhen
Oberfläche besteht.
11. Rotor für einen Wanderwellenmotor nach einem der
Patentansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haftwirkung der Haftschicht (20) im wesentlichen
durch eine zum Stator (4) entgegengesetzte elektrostatische
Aufladung des Rotors (16) erzeugbar ist.
12. Wanderwellenmotor nach einem der Patentansprüche
1-11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hohlzylindrische Stator (4) über eine Kehle (24) an
einem Motorflansch (26) befestigt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944427760 DE4427760A1 (de) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | Wanderwellenmotor mit Zylinderläufer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944427760 DE4427760A1 (de) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | Wanderwellenmotor mit Zylinderläufer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4427760A1 true DE4427760A1 (de) | 1996-02-08 |
Family
ID=6525006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944427760 Withdrawn DE4427760A1 (de) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | Wanderwellenmotor mit Zylinderläufer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4427760A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0812024A2 (de) * | 1996-06-05 | 1997-12-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultraschallmotor für Multifunktionsanwendung und ihn verwendendes Gerät |
US7812486B2 (en) * | 2003-09-30 | 2010-10-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Direct electrical drive |
FR2981205A1 (fr) * | 2011-10-11 | 2013-04-12 | Faurecia Sieges Automobile | Actionneur piezoelectrique |
-
1994
- 1994-08-05 DE DE19944427760 patent/DE4427760A1/de not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0812024A2 (de) * | 1996-06-05 | 1997-12-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultraschallmotor für Multifunktionsanwendung und ihn verwendendes Gerät |
EP0812024A3 (de) * | 1996-06-05 | 1998-08-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Ultraschallmotor für Multifunktionsanwendung und ihn verwendendes Gerät |
US5905327A (en) * | 1996-06-05 | 1999-05-18 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-functional ultrasonic motor and apparatus using the same |
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Date | Code | Title | Description |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |