DE19546806A1 - Elektromotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Es sind Motoren der vorgenannten Art bekannt, bei denen der Antriebskörper aus einem hohlzylindrischen Piezoelement besteht. Die Motoren umfassen darüber hinaus jeweils einen Rotor mit Welle, wobei Rotor und Piezoelement an einer Stirnseite des Piezoelements kupplungsartig durch Reibung miteinander verbun­ den sind.

Dabei ist das Piezoelement als Piezokeramik ausgebildet, die - frequenzmäßig - im Ultraschallbereich elektrisch zu mechanischen Schwingungen angeregt wird. Die Anregung erfolgt mit Hilfe von auf der inneren und äußeren Hohlzylinderfläche aufgebrachten Schichtelektroden, an die zyklisch mit Ultraschallfrequenz um lau­ fende elektrische Spannung angelegt wird, derart, daß sich an den Stirnflächen der hohlzylindrischen Keramik als Wanderwellen bewegende Deformationen aus­ bilden, die über Reibungskupplung den mit Federkraft angedrückten Rotor antrei­ ben.

Das Prinzip derartiger Motoren geht beispielsweise aus der deutschen Patent­ schrift DE 25 30 045 C2 und der US-Patentschrift 4,019,073 hervor.

Derartige Motoren liefern gegenüber herkömmlichen Elektromotoren ein hohes Drehmoment bei vergleichweise niedrigen Drehzahlen, so daß im Anwendungs­ fall im allgemeinen kein Untersetzungsgetriebe vorgesehen werden muß.

Diesem anwendungstechnischen Vorteil steht gegenüber, daß die Oberflächen­ wellen an der Stirnseite des als hohlzylindrische Piezokeramik ausgebildeten An­ triebskörpers infolge der Härte der Keramik - in Verbindung mit ihrer hohen Fre­ quenz - zu erheblichen mechanischen Verschleißerscheinungen im Kupplungsbe­ reich zwischen Antriebskörper und Rotor und damit zu einer geringen Lebensdau­ er des Motors führen.

Die geringen, im Mikrometerbereich liegenden Amplituden der Oberflächenwellen machen zur Erzielung anwendungstechnisch hinreichend hoher Drehzahlen die Anwendung hoher Frequenzen - z. B. 200 kHz - der Ansteuerspannung und damit einen beträchtlichen Aufwand an Ansteuerelektronik erforderlich.

Zur Erzeugung überhaupt verwertbarer Amplituden werden Eigenschwingungen des Piezokörpers angeregt. Dies bedingt beträchtliche Einschränkungen hinsicht­ lich Baugröße bzw. Drehmoment und Drehzahl der Motoren: Einerseits macht eine gewünschte Steigerung des möglichen Abgabedrehmoments des Rotors eine Vergrößerung des Durchmessers des Keramikzylinders erforderlich, andererseits setzt eine Vergrößerung des Durchmessers die Eigenfrequenz des Zylinders herab, so daß sich rasch ein - im allgemeinen unerwünscht starker - Abfall der er­ zielbaren Drehzahl des Rotors bemerkbar macht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor der eingangs genannten Art zu schaffen, der ein hohes Drehmoment bei vergleichsweise niedri­ gen Drehzahlen liefert, dabei nur sehr geringe mechanische Verschleißerschei­ nungen im Kupplungsbereich zwischen Antriebskörper und Rotor zeigt und damit eine hohe Lebensdauer besitzt, der darüber hinaus mit verhältnismäßig niedrigen Ansteuerfrequenzen auskommt und bei dem sich nur eine mit der Motorbaugröße bzw. dem möglichen Abgabedrehmoment sehr langsam anwachsende Herab­ setzung der erzielbaren Drehzahl des Rotors bemerkbar macht.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben mit den Merkmalen des kennzeichnen­ den Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Antriebskörper ist erfindungsgemäß als ferromagnetischer Ring - vorzugswei­ se aus Eisen - ausgebildet, der von Wicklungen tragenden Statorzähnen abwech­ selnd mit großer Kraft derart angezogen und bewegt wird, daß der Ring Wellenbe­ wegungen zeigt, die über eine kupplungsartige Verbindung den Rotor antreiben, der dabei ein hohes Drehmoment bei vergleichweise niedrigen Drehzahlen ab­ gibt.

Mechanische Verschleißerscheinungen im Kupplungsbereich zwischen Antriebs­ körper und Rotor können dabei sehr gering gehalten werden, so daß eine hohe Lebensdauer des Motors gewährleistet ist. Darüber hinaus ermöglicht die erfin­ dungsgemäße Ausbildung des Motors mit Ring als Antriebskörper und Statorzäh­ nen vergleichsweise große Amplituden der Wellenbewegungen, wodurch er­ wünscht niedrige Frequenzen für die abwechselnde Bestromung der Wicklungen der Statorzähne ermöglicht werden. Die Wellenbewegungen des als Ring ausge­ bildeten Antriebskörpers werden durch starke magnetische Anziehungskräfte zwi­ schen Ring und Statorzähnen erzwungen und sind frei von Eigenschwingungen, wodurch ein rascher Abfall der möglichen Rotordrehzahl mit wachsender Bau­ größe bzw. gesteigertem möglichem Abgabedrehmoment vermieden wird.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem Patentanspruch 1 nachge­ ordneten Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen, jeweils in schemati­ scher Wiedergabe,

Fig. 1 eine Ausführungsform des Grundaufbaus für den erfindungsgemäßen Motor,

Fig. 2 eine Ausführungsform der elektrischen Verknüpfung der Wicklungen des Motors gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausführungsform einer Weiterbildung des Motors,

Fig. 3a eine Erläuterung zu Fig. 3,

Fig. 4 eine Ausführungsform einer Weiterbildung des Motors.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des Grundaufbaus für den erfindungsmäßigen Motor mit einem zylindertrommelartigen, von Zähnen 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 - mit einem Rückschlußbereich 13′ und Wicklun­ gen 1′, 2′, 3′, 4′, 5′, 6′, 7′, 8′, 9′, 10′, 11′, 12′ - gebildeten ferromagnetischen Stator 13 sowie mit einem als ferromagnetischer Ring 15 ausgebildeten, den Stator 13 mindestens teilweise umschlingenden Antriebskörper, der eingesetzte, vorteilhaft als mindestens ein Stift oder Riegel ausgebildete Mitnehmer 15′, 15′′ und 15′′′ auf­ weist, und mit einem ringförmigen Rotor 17 mit - vorteilhaft mindestens mit einer Buchse ausgebildeten - Öffnungen 17′, 17′′ und 17′′′, vorzugsweise Bohrungen oder Schlitze, in die die Mitnehmer 15′, 15′′ und 15′′′ beweglich eingreifen.

Die Zähne sind vorteilhaft von einer dünnen, hohlzylindrischen, nichtferromagneti­ schen Hülse 19′, z. B. aus einem Kunststoffmaterial, umschlossen. Der Rotor 17 besteht vorteilhaft aus einem nichtferromagnetischen Material, z. B. Aluminium.

Der Rückschlußbereich 13′ mit den von ihm getragenen Zähnen 1 bis 12 ist vor­ zugsweise als Paket elektrisch gegeneinander isolierter Eisen- bzw. Stahlblech­ scheiben ausgebildet, der Ring 15 vorzugsweise als Paket elektrisch gegeneinan­ der isolierter Eisen- bzw. Stahlblechringe.

Die Anzahl der Zähne des Stators beträgt vorzugsweise 6 oder ein ganzzahlig Vielfaches hiervon.

Lagerungs- und Befestigungselemente sind in Fig. 1 der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind der Wickelsinn der Wicklungen 1′ bis 12′ und die Bestromungsrichtung an den Anschlüssen 1′′ und 4′′, 5′′ und 8′′, 9′′ und 12′′ der Wicklungen vorzugsweise so gewählt, daß beim Bestromen der Wick­ lungen über die Anschlüsse 1′′ und 4′′, 5′′ und 8′′, 9′′ und 12′′, die Pole 1′′′, 2′′′, 3′′′, 4′′′, 5′′′, 6′′′, 7′′′, 8′′′, 9′′′, 10′′′, 11′′′, 12′′′ der Zähne 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 eine von Zahn zu Zahn abwechselnde Polarität - im Beispiel gemäß Fig. 1 willkürlich als N und S gekennzeichnet - aufweisen, wodurch vorteilhaft eine be­ sonders starke anziehende Kraftwirkung zwischen den Polen der bestromten Wicklungen bzw. Zähnen und dem Ring 15 erzielt wird.

Die Wicklungen sind vorzugsweise als Sternschaltung miteinander verknüpft, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei darstellungstechnisch vereinfachend die jeweils in Reihe geschalteten Wicklungen 1′ bis 4′, 5′ bis 8′ und 9′ bis 12 immer zu einer Wicklung 1*, 5* und 9* zeichnerisch zusammengefaßt sind.

Zum Betrieb des Motors werden - mit dem gemeinsamen Sternpunkt 12′′′′ - zykli­ sch die Anschlüsse 1′′, 5′′, 9′′ bzw. die Wicklungen 1*, 5*, 9* sequentiell bestromt, so daß ein im Bereich der Pole 1′′′ bis 12′′′ umlaufendes, zwischen benachbarten Polen ausgebildetes Magnetfeld entsteht, in das der Ring 15 - zu den Polen hin - gezogen wird.

Fig. 1 zeigt als Beispiel eine Phase mit Bestromung - über den Anschluß 1′′ und den Anschluß 12′′′′ - der aus den Teilwicklungen 1′, 2′, 3′ und 4′ bestehenden Wicklung 1*, wobei der Ring 15 in den Bereich der Pole 1′′′, 2′′′, 3′′′ und 4′′′ gezo­ gen wird.

Nachfolgend wird z. B. die aus den Teilwicklungen 5′, 6′, 7′ und 8′ bestehende Wicklung 5* - über den Anschluß 511 und den Anschluß 12′′′′ - bestromt und die Wicklung 1* abgeschaltet, so daß der Ring 15 in den Bereich der Pole 5′′′, 6′′′, 7′′′ und 8′′′ gezogen wird. Danach wird entsprechend die aus den Teilwicklungen 9′, 10′, 11′ und 12′ bestehende Wicklung 9* - über den Anschluß 9′′ und den An­ schluß 12′′′′ - bestromt und die Wicklung 5* abgeschaltet, so daß der Ring 15 in den Bereich der Pole 9′′′, 10′′′, 11′′′ und 12′′′ gezogen wird.

Die zyklische Bestromung der Wicklungen 1*, 5* und 9* wird während des Motor­ betriebes ständig wiederholt. Im Ergebnis rollt der Laufbereich 16′- vorzugsweise mit einer besonders gleichmäßigen, vorteilhaft als gummiartiger Überzug 16′ aus­ gebildeten Oberfläche - des als Ring 15 ausgebildeten Antriebskörpers auf den Polen 1′′′ bis 12′′′ bzw. auf dem vorteilhaft als Hülse 19′ - vorteilhaft in Kunst­ stoff - ausgebildeten Laufbereich 19 des Stators 13 ab, so daß der als Ring 15 ausgebildete Antriebskörper eine Wellenbewegung ausführt, die eine um den Sta­ tor 13 herum sich ausbreitende fortschreitende Welle darstellt, mit einer bezüglich der von der hohlzylindrischen Hülse 19′ repräsentierten Umhüllenden des Stators 13 weitgehend radialen Amplitude, die durch die Differenz von Innendurchmesser des Ringes 15 und Außendurchmesser der Hülse 19′ gebildet wird und - vergli­ chen mit der Amplitude der Wellenbewegungen piezoelektrischer Antriebskörper - beträchtlich sein kann, z. B. im Zehntelmillimeter- oder Millimeterbereich ausgebil­ det.

Die Frequenz der von der Bewegung des Ringes 15 gebildeten fortschreitenden Welle entspricht der Frequenz der zyklischen Bestromung der Wicklungen 1*, 5* und 9* bzw. der Drehzahl des dabei im Bereich der Pole 1′′′ bis 12′′′ erzeugten magnetischen Drehfeldes, ihre Wellenlänge dem Umfang des durch die Hülse 19′ gegebenen Abrollkreises. Die Frequenz kann für anwendungstechnisch interes­ sante Rotordrehzahlen wegen der großen Amplituden - verglichen mit Ultraschall­ frequenzen - sehr klein gehalten werden.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der von der Bewegung des Ringes 15 gebilde­ ten fortschreitenden Welle bestimmt sich aus dem Produkt von Winkelgeschwin­ digkeit des magnetischen Drehfeldes und Differenz zwischen Innendurchmesser des Ringes 15 und Außendurchmesser der Hülse 19′.

Während des Abrollvorganges des als Ring 15 ausgebildeten Antriebskörpers auf dem Stator 13 bzw. der Hülse 19′ und damit während der Rotation des Rotors 17 bewegt sich die - auf der vom Ring 15 gebildeten Kreisfläche senkrecht stehende - Mitten- bzw. Zylinderachse 21 des auch als Hohlzylinder anzusehenden Ringes 15 auf einem Kreis 21′ um die - auf der von den Statorblechen gebildeten Ebene senkrecht stehende - Mittenachse 23 des Stators 13, wobei der Radius des Krei­ ses 21′ der Differenz von Innendurchmesser des Rings 15 und Außendurchmes­ ser der Hülse 19′ entspricht.

In vorteilhafter Weise wird ein besonders gleichmäßiges Abrollen des Ringes 15 auf dem Stator 13 bzw. der Hülse 19′ erreicht, wenn bei der zyklischen Bestro­ mung der Wicklungen 1*, 5* und 9* die Einschaltphasen jeweils zweier, im Um­ laufsinn benachbarter Wicklungen zeitlich überlappen oder ganz besonders, wenn die Wicklungen 1*, 5* und 9* mit sinusförmigen, gegeneinander - z. B. um 120°-phasenverschobenen Strömen beaufschlagt werden.

Die Wicklungen werden mit Hilfe einer an sich bekannten Impulstreibereinheit be­ stromt. In Verbindung mit einem an sich bekannten Winkelpositionsmelder des Ro­ tors, der mit dem Rotor bzw. der Rotorwelle verbunden ist (nicht dargestellt) und der in Form elektrischer Signale die Winkelposition des Rotors an die Treiberein­ heit meldet, wird der Motor gesteuert und insbesondere die Drehrichtung des Ro­ tors bestimmt.

Während des Abrollvorganges führt der Ring 15 eine der Ausbreitung der von ihm repräsentierten fortschreitenden Welle entsprechende Drehbewegung um den Stator 13 aus, die von die Mitnehmer 15′, 15′′, 15′′′ und die Öffnungen 17′, 17′′, 17′′′ umfassenden Kupplungselementen auf dem Rotor 17 übertragen wird, so daß dieser um eine in der Statorachse 23 liegende Rotationsachse 25 rotiert. Dabei wird die Frequenz der zyklischen Bestromung der Wicklungen 1*, 5* und 9* bzw. die Drehzahl des dabei im Bereich der Pole 1′′′ bis 12′′′ erzeugten magneti­ schen Drehfeldes in eine um das Verhältnis der Differenz aus Innendurchmesser des Ringes 15 und Außendurchmesser der Hülse 19′ zum Außendurchmesser der Hülse 19′ untersetzte Drehzahl des Rotors 17 verwandelt. Die starke Anziehungs­ kraft jeweils zwischen den Polen 1′′′ bis 4′′′, 5′′′ bis 8′′′, 9′′′ bis 12′′′ und dem Ring 15 wird in ein hohes, vom Rotor abgegebenes Drehmoment umgesetzt.

In der ringförmigen Ausbildung des Rotors 17, der den als Ring 15 ausgebildeten Antriebskörper umgibt, gemäß Fig. 1, liegt keine Einschränkung. Vielmehr kann der Rotor beispielsweise auch als Scheibe mit radial verlaufenden Schlitzen aus­ gebildet sein, in die - in radialer Richtung beweglich - in diesem Fall stirnseitig in dem Ring 15 angebrachte Mitnehmer zur Übertragung der Drehbewegung des Rings 15 eingreifen (nicht dargestellt).

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine Weiterbildung des Motors gemäß Ausführungsbeispiel von Fig. 1, die mehrere, z. B. drei, dem Stator 13 entspre­ chende Statoren 31, 33, 35 mit jeweils mehreren Zähnen 38, 40, 42 auf Rück­ schlußbereichen 44, 46, 48 und Wicklungen 38′, 40′, 42′ auf den Zähnen aufweist sowie mehrere, z. B. drei, zugehörige, dem als Ring 15 ausgebildeten Antriebskör­ per gemäß Fig. 1 entsprechende Ringe 37, 39, 41, die über Mitnehmer 37′, 39′, 41′ in Öffnungen 37′′, 39′′, 41′′ eines gemeinsamen ringförmigen bzw. hohlzylindri­ schen Rotors 43 beweglich eingreifen.

Darstellungstechnisch vereinfachend wurde in Fig. 3 zur Kennzeichnung der je­ weils mehreren Zähnen bzw. der zugehörigen Wicklungen eines Stators jeweils nur eine Bezeichnung je Stator eingetragen. Darstellungstechnisch vereinfachend wurden ferner die Mitnehmer und zugehörige Öffnungen umfassenden Kupp­ lungselemente wiedergegeben und für jeden Ring nur ein Mitnehmer mit zu­ gehöriger Öffnung im Rotor eingetragen und bezeichnet.

Der Rotor 43 ist über eine Scheibe 43′ mit der Rotorwelle 43′′ fest verbunden. Die Rotorwelle 43′′ wird über Lagerelemente 51, 51′ in einem Rohr 50 geführt, das gleichzeitig die Statoren 31, 33, 35, mit einer gemeinsamen, in der Rotationsachse 45 des Rotors 43 liegenden Statorachse 36, trägt, die über Kunststoffzwischen­ scheiben 52, 54, 56, 58 und eine Befestigungsplatte 60 von einem Schraubenele­ ment 62 gegen den Anschlagring 50′ des Rohrs 50 fest angedrückt werden. Die Rotorwelle ist mit einem fest aufgesetzten Abschlußelement 64 gesichert.

Die schmalen Ringe 37 und 41 weisen den gleichen Außen- und Innendurchmes­ ser wie der Ring 39 auf, jedoch jeweils die halbe Breite des Ringes 33. Entspre­ chendes gilt für die Statoren 31 und 35 bezüglich Stator 33.

Aufgrund der vorgenannten Abmessungen weisen die zwei Ringe 37, 41 jeweils die halbe Masse des mittleren Ringes 39 auf, so daß ihre Gesamtmasse der Masse des Ringes 39 entspricht.

Die Ansteuerung bzw. Bestromung der Wicklungen der drei Statoren erfolgt nun so, daß die Wellenbewegungen der schmalen Ringe 37 und 41 gleichphasig erfol­ gen, dabei aber eine Phasenverschiebung um 180° gegenüber der Wellenbewe­ gung des breiten Ringes 39 aufweisen, so daß die Mittenachsen 22′ und 22′′′ der Ringe 37 und 41 zusammenfallen und während ihrer gemeinsam mit der Mitten­ achse 22′′ des Rings 39 erfolgenden Bewegung auf einem kleinen, dem Kreis 21′ des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 entsprechenden Kreis 22′′′′ um die Stator­ achse 36, der Mittenachse 22′′ des Rings 39 auf einem Durchmesser des Kreises 22′′′′ gegenüberliegen, wie in Fig. 3a schematisch dargestellt.

Die Anzahl der Zähne der Statoren beträgt vorzugsweise jeweils 6 oder ein ganzzahlig Vielfaches hiervon, z. B. 12, wie in Fig. 1 dargestellt.

Durch die vorgenannte Bestromung wird erreicht, daß der gemeinsame Massen­ mittelpunkt aller drei Ringe 37, 39 und 41 während des gesamten Umlaufs in der Rotationsachse 45 liegt, so daß Unwuchtprobleme vermieden werden.

In Verbindung mit der symmetrischen Anordnung der Statoren 31 und 35 mit ihren Ringen 37 und 41 bezüglich des Stators 33 mit seinem Ring 39 wird durch die vor­ genannte Ausbildung der Ringe und Bestromung der Wicklungen zudem erreicht, daß von dem auf die Ringe wirkenden Anziehungskräften kein störendes Kippmo­ ment auf das Rohr 50 ausgeübt wird.

Über die voranstehend genannten Vorteile hinaus wird durch die Verwendung mehrerer Stator- und Ringeinheiten gemäß Fig. 3 eine beträchtliche Steigerung des vom Rotor abgegebenen Drehmoments erreicht.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Weiterbildung des Motors mit einem zylindertrom­ melartigen Stator 70 gemäß Fig. 1 mit Rückschlußbereich 72, Zähnen 74, 75 und Wicklungen 76, 77 sowie mit einem als Ring 78 ausgebildeten Antriebskörper, der vorteilhaft einen nichtferromagnetischen Ansatz 79 mit einem vorzugsweise ring­ förmigen Bereich 80 und einem vorzugsweise scheibenförmigen Bereich 80′ - z. B. in Kunststoff oder Aluminium ausgebildet - aufweist und der mittels seines An­ satzes 79 über ein Kugelgelenk 82 mit einem zylindrischen Aufnahmezapfen 84 des Stators 70 - und dadurch mit dem Stator 70 - beweglich verbunden ist, so daß der Ring 78 und sein Ansatz 79 Dreh- bzw. Kippbewegungen gegenüber dem Stator 70 ausführen kann, wenn der ferromagnetische Ring 78 mitsamt seinem Ansatz 79 von einem bestromten Statorbereich bzw. dessen Polen 86, 87 angezo­ gen wird, so, wie dies beispielsweise in Fig. 4 für den Pol 86 dargestellt ist, wobei die Mitten- bzw. Zylinderachse 88 des Rings 78 bzw. dessen Ansatzes 79 gegenü­ ber der Statorachse 85 um einen Winkel 88′ verdreht bzw. gekippt wird. Der Win­ kel 88′ kann verhältnismäßig klein gehalten werden und bewegt sich dem Betrage nach vorzugsweise im Bereich unterhalb 10°.

Ein kreisscheibenartiger Rotor 82 wird über eine Rotorwelle 84′ mit einer Anla­ gescheibe 89 von einer Feder 86 gegen eine Auflage 90 gezogen.

Beim zyklischen Bestromen entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und Fig. 2 führt der Ring 78 bzw. dessen Ansatz 79 Bewegungen aus, die bezüg­ lich des Rotors 82 eine umlaufende Wanderwelle darstellen, wobei der Wellengip­ fel bzw. eine kreisförmige Laufzone 92 des Ringes 78 bzw. dessen Ansatzes 79 auf einer kreisförmigen Laufzone 94 des Rotors 82 abläuft.

Dabei bewegen sich die Oberflächenpunkte der Laufzone 92 auf elliptischen Bah­ nen, deren oberer Scheitel mit dem Gipfel der Wanderwelle zusammenfällt. Die Bewegungsrichtung der Oberflächenpunkte ist dabei im Scheitel bzw. Gipfel ent­ gegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Wanderwelle.

Im engeren Kontakt zwischen der gegen die Laufzone 94 des Rotors 82 gedrück­ ten Laufzone 92 des Ringes 78 bzw. Ansatzes 79 und der Laufzone 94 des Rotors 82 nehmen die Oberflächenpunkte im Scheitel ihrer Ellipsenbahn die Laufzone 94 bzw. den Rotor 82 durch Haftreibung mit und kuppeln sich - jeweils über den Zwi­ schenzustand der Gleitreibung - bei ihrer Abwärtsbewegung fortschreitend aus. Benachbarte Oberflächenpunkte treten an ihre Stelle, kuppeln - über den Zwi­ schenzustand der Gleitreibung - vom Wellental kommend zunehmend ein und nehmen im engeren Kontakt des Wellengipfels die Laufzone 94 bzw. den Rotor 82 mit, so daß dieser - entgegengesetzt zum Umlaufsinn der Wanderwelle bzw. des magnetischen Drehfeldes - um die mit der Statorachse 85 zusammenfallende Ro­ tationsachse 96 rotiert.

Der mechanische Verschleiß zwischen als Ring 78 mit Ansatz 79 ausgebildeten - Antriebskörper und Rotor 82 bzw. zwischen deren als Laufzonen 92 und 94 aus­ gebildeten Kupplungselementen kann vorteilhaft durch besondere Formgebung und Werkstoffauswahl sehr gering gehalten werden. Besonders vorteilhaft kann die Laufzone 92 als - beispielsweise gummiartiger - Kupplungsbelag 92′ mit z. B. flachem oder z. B. rundem Querschnitt und/oder die Laufzone 94 als - beispiels­ weise gummiartiger - Kupplungsbelag 94′ mit z. B. flachem oder z. B. rundem Quer­ schnitt ausgebildet werden. Der Ring 78 kann durch nichtferromagnetische Berei­ che unterbrochen sein.

In der obigen Beschreibung enthaltene Angaben zu einer der offenbarten Aus­ führungsformen gelten, soweit sinnvoll und in sinnvoller Übertragung, jeweils auch für andere Ausführungsformen. Insbesondere liegt in diesen Angaben keine Einschränkung.

Beispielsweise kann der Stator - statt vom als Ring ausgebildeten Antriebskörper mindestens teilweise umschlungen angeordnet zu sein - den als Ring ausgebilde­ ten Antriebskörper mindestens teilweise umschlingen. Ferner kann beispielsweise an die Stelle eines Kugelgelenks ein Kreuzgelenk treten. Darüber hinaus kann z. B. der ringförmige Bereich 80 des Ansatzes 79 entfallen und der Ring 78 höher ausgebildet sein, so daß der Ring 78 unmittelbar den Laufbereich 92, 92′ aufweist.

Claims (14)

1. Elektromotor mit durch Wellenbewegungen eines Antriebskörpers ange­ triebenem Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor mindestens einen ferromagnetischen Stator (13, 31, 33, 35, 70) mit einer Statorachse (23, 36, 85) aufweist, wobei der Stator (13, 31, 33, 35, 70) mit einem Rück­ schlußbereich (13′, 44, 46, 48, 72), der mehrere Zähne (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 38, 40, 42,74, 75) mit Wicklungen (1′, 2′, 3′, 4′, 5′, 6′, 7′, 8′, 9′, 10′, 1 2′, 1*, 5*, 9*, 38′, 40′, 42′, 76, 77) und Polen (1′′′, 2′′′, 3′′′, 4′′′, 5′′′, 6′′′, 7′′′, 8′′′, 9′′′ 10′′′, 11′′′, 12′′′, 86, 87) trägt, ausgebildet ist, und mit mindestens einem als ferromagnetischer Ring (15, 37, 39, 41, 78) ausgebildeten An­ triebskörper mit einer Mittenachse (21, 22′, 22′′, 22′′′, 88), wobei der Ring (15, 37, 39, 41, 78) im Bereich der Pole (1′′′, 2′′′, 3′′′, 4′′′′ 5′′′, 6′′′, 7′′′, 8′′′, 9′′′, 10′′′, 11′′′, 12′′′, 86, 87), mit der Mittenachse (21, 22′, 22′′, 22′′′, 88) gegen­ über der Statorachse (23, 36, 85) beweglich, angebracht und mindestens zeitweise an den Rotor (17, 43, 82) gekuppelt ist.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pole (1′′′, 2′′′, 3′′′, 4′′′, 5′′′, 6′′′, 7′′′, 8′′′, 9′′′, 10′′′, 11′,′, 12′′′, 86, 87) der Zähne (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 38, 40, 42, 74, 75) eine von Zahn zu Zahn abwech­ selnde Polarität aufweisen.

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ zahl der Zähne eines Stators (13, 31, 33, 70) jeweils 6 oder ein ganzzahlig Vielfaches hiervon beträgt.

4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (15, 37, 39, 41, 78) über Kupplungselemente (15′, 15′′, 15′′′, 17′, 17′′, 17′′′, 37′, 37′′, 39′, 39′′, 41′, 41′′, 92, 92′, 94, 94′) an den Rotor (17, 43, 82) gekuppelt ist.

5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (15, 37, 39, 41, 78) den Stator (13, 31, 33, 35, 70) im Bereich der Pole (1′′′, 2′′′, 3′′′, 4′′′, 5′′′, 6′′′, 7′′′, 8′′′, 9′′′, 10′′′, 11′′′, 12′′′, 86, 87) der Zähne (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 38, 40, 42, 74, 75) mindestens teil­ weise umschlingt.

6. Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rotationsachse (25, 45, 96) mit der Statorachse (23, 36, 85) zusammenfällt.

7. Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Elektromotor mehrere Statoren (13, 31, 33, 35, 70) und mehrere Ringe (15, 37, 39, 41, 78) mit einem gemeinsamen Rotor (17, 43, 82) aufweist, wobei der gemeinsame Massenmittelpunkt der Ringe in der Rotationsachse (25, 45, 96) des Rotors liegt.

8. Elektromotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Statoren (31, 35) symmetrisch zu einem mittleren Stator (33) und zwei Ringe (37, 41) symmetrisch zu einem mittleren Ring (39) angeordnet sind.

9. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Ringe (37, 41) jeweils die halbe Masse des mittleren Ringens (39) aufweisen.

10. Elektromotor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ring (15, 37, 39, 41) einen Laufbereich (16, 16′) und der Stator (13, 31, 33, 35) einen Laufbereich (19, 19′) aufweist.

11. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (78), mit der Mittenachse (88) gegen die Statorachse (85) um einen Winkel (88′) drehbar, mit dem Stator (70) verbunden ist.

12. Elektromotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (78) über ein Kugelgelenk (82) mit dem Stator (70) verbunden ist.

13. Elektromotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (78) über ein Kreuzgelenk mit dem Stator (70) verbunden ist.

14. Elektromotor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (78)/ein Ansatz (79) des Rings (78) eine Laufzone (92, 92′) und/oder der Rotor (82) eine Laufzone (94, 94′) aufweist.