DE2919125A1

DE2919125A1 - Vibrationsmotor

Info

Publication number: DE2919125A1
Application number: DE19792919125
Authority: DE
Inventors: Gabrieljus Vitautas La Bekscha; Vitautas Antano Kaminskas; Prantsischkus-A Klimavitschjus; Aleksandr Vassiljev Kondratjev; Juosas Juos Matsjukjavitschjus; Pjotr Jegorovitsch Vassiljev
Original assignee: SP PK I T BJURO MALYCH ELEKTRI
Current assignee: SP PK I T BJURO MALYCH ELEKTRI
Priority date: 1978-05-12
Filing date: 1979-05-11
Publication date: 1979-12-13
Also published as: GB2020857B; FR2432242B1; NL7903714A; SU805476A1; GB2020857A; JPS54164202A; FR2432242A1

Description

PATENTANWÄLTE ZELLENTIN

. 1ö 8OOO MÜNCHENS

Spezialnoje Projektno-Konstruktorskoje i ρ 75 ₃₆₁

Technologitscheskoje Bjuro Malych Elektri- s/hb

tscheskich Maschin Proiswodstwennogo 11 Mai

Objedinenija po Wypusku Elektrcx3wigatelnei '

"ELFA"

7IBR&TIOKSMOTOR

Die Erfindung "betrifft elektrische Motoren, insbesondere Vibrationsmotoren,

Die Krfindun^ kann'mit Ecfol^ für Einrichtungen zur Aufnahme und Wiedergabe der Information, beispielsweise in Heim-"ieder^abegeräten benutzt werden·

Bekannte Vibrationsmotoren enthalten ein mit dem Ausgang eines elektrischen Schwingungsgenerators verbundenes Arbeits-Piezoelement sowie ein mit diesem konüaktierendes und mit dem Synchronisationseintiang desselben Generators verbundenes Äickkopplurys-Piezoelement, wobei eines dieser Piezoelemente eine Stufe eines Ultraschallkonzentrators berührt, dessen Antriebsstufe an einen Oberflächenteil des Rotors angedrückt ist (vgl. die sowjetische Urheberkunde Nr. 526012, Klasse G 11B 25/00, veröffentlicht im Jahre 1976).

In den beschriebenen Vibrationsmotoren wird ein stabförmige er Ultraschallkonzentrator benutzt, der mit seiner Antriebsstufe (schwingendes Element)

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mittels eines Elektromagneten an die Seitenfläche des Rotors angedrückt wird, wo"bei die andere Stufe des Ultraschallkonzentrators mit dem Rückkopplungs-Fiezoelement in Kontakt

sich \in Kontakt befindet,

steht, das/seinerseits mit dem Arbeits-Piezoelement J

Bei dieser Ausführung der Vibrationsmotoren ist es schwierig, eine niedrige Langzeit-Instabilität und eine geringe Ungleichmäßigkeit der Rotordrehfrequenz infolge von zeitlichen Änderungen der Kennwerte des Piezoelements, von Änderungen der Anstoßzone des Konzentrators und des Rotors und wegen der Instabilität elektrischer Parameter des Schwingungsgenerators zu erzielen.

Zur Erhöhung der Langzeit-Stabilifcät der Rotordrehfrequeue muß entweder der Einfluß von Störgrößen beseitigt werden oder die automatische JPrequenzregelung eingeführt werden.

Die Ungleichmäßigkeit der Rotordx^ehfrequenz kann durch Verringerung der Kraft herabgesetzt werden, die den Konzentrator an den Rotor drückt, wobei die nützliche Rotorträgheit in größerem Maße zur Wirkung kommt.Die Verringerung der Andruckkraft hat aber schlechtere Anlaufkennlinien des Vibrationsmotors und eine größere Langzeit-Instabilität der Drehfrequenz zur i'olge, da die Störeinwirkungen auf den Rotor stärker zur Geltung kommen. Die Verringerung der Andruckkraft führt außerdem zu einem engeren Punktionsbereich der Rotordrehfrequenz-Regelung, da die Erhöhung der Motorträgheit die Dauer der Ubergangs-Be— triebszustände verlängert.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vibrationsmotor mit einem Mittel zu entwickeln, das eine Verringerung der Laiig ze it-Ins tab ilität der Rotordrehfrequenz ermöglicht und bessere Anlauf Charakteristiken sowie eine Erweiterung des iTunktionsbereichs der Rotordrehfrequenz^-Regelung gewährleistet.

Das 'Wesen der Erfindung liegt darin, daß in einem Vibrationsmotor, der ein mit dem Ausgang eines elektrischen Schwingungsgenerators verbundenes Arbeits-Piezoelement sowie ein mit

in Kontakt stehendes

diesem \ und mit dem Synchronisationseingang desselben Generators verbundenes Rückkopplungs-Piezoelement enthält, wobei eines dieser Piezoelemente eine Stufe eines liltraschallkonzentrators berührt, dessen Antriebsstufe an einen Oberflächenteil des Rotors angedrückt ist, - erfindungsgemäß ein Mittel zur Regelung.der Rotordrehfrequenz vorgesehen ist, mit dessen Hilfe die Regelung der Rotordrehfrequenz durch Änderung der Andruckkraft der Konzentrator-AnUriebsstufe an die Oberfläche des Rotors und/oder durch Stabilisierung der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Aiitriebsstuf e auf einem vorgegebenen Uiveau oder durch Änderung der auf die überfläche des liotors einwirkenden Andruckkraft der Konzenti'ator-Antriebsstufe bei gleichzeitiger Änderung der Ulbraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-üntriebsstufe erfolgt,

Zwecks Änderung der Andruckkraft, mit der die Konzentrator-Antriebsstufe an die Rotoroberfläche gedrückt wird, kann das Mittel zur Regelung der Rotordrehfrequenz vorzugsweise folgende in Reihe geschaltete Bestandteile enthalten: einen

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Rotordrehfrequenz-Geber, einen Frequenzdiskriminator, eine gesteuerte GIeichspannungsquelle und einen Elektromagnetexi, dessen Anker durch den Ultraschallkonzentrator gebildet wird.

Zur Stabilisierung der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe auf einem vorgegebenen Niveau ist der Aufbau des Mittels zur .Regelung der Rotordrehfrequenz mit folgenden in .Reihe geschalteten Baueinheiten vorteilhaft: ein Begrenzer, dessen Eingang mit dem Rückkopplungs-Piezoelement verbunden ist, ein Amplitudendetektor, ein Differenzverstärker und ein Leistungsverstärker, dessen Ausgang an den Steuereingang des elektrischen Schwingungsgenerators angeschlossen ist.

Für die Änderung der Andruckkraft, mit der die Antriebsstuf ■· des Ultraschallkonzentrators gegen die Rotoroberfläche gedrückt wird, bei gleichzeitiger Änderung der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe kann das Mittel zur ■^gelung der Rotordrehfrequenz zweckmäßigerweise folgende in Reihe geschaltete Baueinheiten enthalten: einen .Rotordrehfrequenz Geber, einen Irequenzdiskriminator mit zwei Ausgängen, wobei die Amplitude des an einem Ausgang erzeugten Spannungspegels eine von der Rotordrehfrequenz abhängige Relaischarakteristik hat, während die am anderen Ausgang erscheinenden Impulse eine V-förmige Abhängigkeit ihrer Dauer von der Rotordrehfrequenz aufweisen; einen Impulswandler, dessen Eingang an den zur Ausgabe der Impulse mit V-förmiger Abhängigkeit ihrer Dauer von der Rotordrehfrequenz bestimmten Ausgang des Frequenzdiskriminators

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angeschlossen ist, und einen am Ausgang des Impulswandlers anliegenden Elektromagneten, dessen Anker durch den Ultraschallkonzentrator gebildet wird, wobei der Ausgang des irequensdiskriminators, dessen Spannungsamplitu.de

die von der Drehfrequenz des Rotors abhängige Relaischarakteristik hat, über einen Verstärker an den Steuereingang des elektrischen Schwingungsgenerators angeschlossen ist,

Zweckmäßigerweise enthält der Frequenzdiskriminator einen Bipolar-Eeferenzimpulsgenerator und zwei logische Glieder, bei denen die einen Eingänge an die Aufgänge des Bipolar-Referenzimpulügenerators entsprechend geschaltet sind, sowie eir Flipflop, dessen Eingang mit dem Rotordrehfrequenz-Geber elektrisch verbunden ist und dessen Ausgänge, von denen ein Ausgang am Triggerungseingang des Bipolar-Referenzimpulsgenerators liegt, an die anderen entsprechenden Eingänge der logischen Glieder angeschlossen sind, und ein drittes logisches Glied bei dem die Eingänge mit den Ausgängen der erwähnten zwei logischen Glieder verbanden sind und der Ausgang am j^in^ang des

an

Impulswandlers\Liegt, sowie ein anderes Flipflop, dessen Eingänge mit den entsprechenden Ausgängen der erwähnten zwei ersten logischen Glieder verbunden sind und dessen Ausgang an den Bipolar-Referenzimpulsgenerator. ,sowie über den Verstärker an den Steuereingang des elektrischen Schwingungs^enerators angeschlossen ist.

. vorzugsweise , _ .. ,_ _ . .. ., Weiterhin wird V eier Impulswandler als eine Reihen-

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schaltung aufgebaut, die einen Trapezspannungsformer enthält, der mit dem für die Impulse mit der V-förmigen Abhängigkeit ihrer Dauer von der Rotordrehfrequenz vorgesehenen Ausgang des Frequenzdiskriminators elektrisch verbunden ist, sowie einen Amplitudendetektor und einen an den Elektromagneten angeschlossenen Leistungsverstärker aufweist.

Diese erfindungsgeinäße Ausführung des Vibrationsmotors gestattet es, die Langzeit-Instabilität und die Ungleichmäßigkeit der ßotordrehfrequenz herabzusetzen, die Anlaufcharakteristiken des Vibrationsmotors zu verbessern und einen breiten Funktionsbereich der liotordrehfrequenz-Kegelung zu gewährleisten.

Die iürfindung wird in der nachstehenden Beschreibung der konkreten Auüführungsbeispiele und anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 ein allgemeines Funktionsbild des Vibrationsmotors gemäß der Erfindung j

Fig. 2 ein allgemeines Funktionsbild der anderen Ausführungr> variante des Vibrationsmotors gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild des Mittels zur Regelung der Rotordrehfrequenz für den Vibrationsmotor nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Vibrationsmotor nach Fig. 2 und ein Prinzipschaltbild des Mittels zur Regelung der Hotordrehfreguenz nach Fig. 3;

Fig. 5 ein allgemeines Funktionsbild einer weiteren Ausführ UiigsVariante des Vibrationsmotors gemäß der üJrfindung; Fig. 6 ein allgemeines Funktionsbild noch einer Ausführung--

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variance des Vibrationsmotors gemäß der Erfindung ;

Fig· 7 einen Vibrations motor nach Fig. 6 mit einem Prinzipschalfbild des Mittels zur Regelung der Rotordrehf requenz i

Fig. 8 ein Prinzipschaltbild des elektrischen Schwingungsgenerators für die Vibrationsmotoren nach Fig. 1 bis 7,

Der erfindungsgemäß.ausgeführte Vibrationsmotor enthält einen Rotor 1 (Fig. 1) uud einen an die Seitenfläche des Rotors 1 mit der Antriebsstufe- 2 andrückenden Ultraschal!konzentrator 2, dessen andere Stufe 4 das Arbeits-Piezoelement 5 kontaktiert, Dasürbdts-Piezoelement 5 ist mit dem Ausgang eines elektrischen Schwingungsgenerators 6 verbunden und steht seinerseits mit einem Rückkopplungs-Piezoelement 7 in Kontakt, das mit dem Synchronisationseingang des elektrischen Schwingungsgenerators 6 verbunden ist» Lie Pieζoelemente 5 und 7 werden

mittels

an die Stufe 4 des Konzentrators 5 I einer weiteren Stufe 8 angedrückt, die als frequenzerniedrigende Auflage wirkt. Der Konzentrator J ist an dem nicht gezeigten Motorgehäuse mittels einer Blattfeder 9 einseitig befestigt.

Der Vibrationsmotor enthält erfindungsgemäß ein Mittel 10 zur Regelung der Rotordrehfrequenz durch Änderung der Kraft, die die Antriebsstufe 2 des Konzentrators 3 gegen die Seitenfläche des Rotors 1 drückt. Dieses Mittel 10 umfaßt in Reihenschaltung einen Rotordrehfrequenz-Geber 11, einen Frequenzdiskriminator 12, eine gesteuerte GIeichspannungsquelle 13 und einen Elektromagneten 14 mit einer Wicklung 15 und einem Anker,

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der durch den Ultraschallkonzentrator 3 gebildet wird. Dem Steuereingang des elektrischen Schwingungsgenerators 6 wird eine Gleichspannung U mit entsprechendem Pegel zugeführt.

Die Benutzung der "beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführung svariante des Vibrationsmotors ist in elektrischen Wiedergabegerät en höherer Klasse vorteilhaft«

■j?ür elektrische Wiedergabegeräte der niedrigen Klasse wird vorzugsweise der erfindunjsgemäß aufgebaute Vibrationsmotor benutzt, in dem ein Mittel 16 (^ig. 2) zur Regelung der Rotordrehfrequenz durch Stabilisieruiiu der Ultraschallschwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe 2 auf einem vorgegebenen Niveau vorgesehen ist.

Dieses Mittel 16 (Fig. 3)» das zur Regelung der Rotordrehfrequenz durch Stabilisierung der Ultraschali-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe 2 auf ein vorgegebenes Niveau bestimmt ist, stellt eine Reihenschaltung folgender Baueinheiten dar: eines Regelbegrenzers 17» dessen Eingang mit dem Rückkopplungs-Piezoelernent 7 verbunden ist, eines Amplitudendetektors 18, eines Differenzverstärkers 19 mit einem Einstellglied 20 und eines Leistungsverstärkers 21, dessen .ausgang an den Steuereingang des elektrischen Schwingungsgeneratox's 6 angeschlossen ist©

Der Regelbegrenzer 17 (Figt 4-) enthält eine Halbleiterdiode 22, die einerseits mit dem Rückkopplungs-Piezoelement 7 sowie über einen Widerstand 2J mit dem Schleifer eines Ke^elv/iderstandes 24 verbunden ist und andererseits an der Basis eines

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an
Transistors 25 \liegt. Der Segelwiderstand 24 ist zwischen den Minuspol der Spannungsquelle und Masse eingeschaltet. Zwischen dem Schleifer des Regelwiderstandes 24 und Masse liegt ein Kondensator 26. Der Minusanschluß der Halbleiterdiode"22 ist über einen Widerstand 27 ebenfalls mit Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors 25 ist an die Speiseleitung angeschlossen, und sein üimitter liegt über einen Widerstand 28 an Masse,

Mit dem Emitter des Transistors 25 steht der Plusanschluß einer Halbleiterdiode 29 vom Amplitudendetektor 18 in Verbindung.Der andere Anschluß der Halbleiterdiode 29 ist an die Basis des 'Transistors 50 im Differenzverstärker 19 und über ein Parallelnetzwerk mit einem Widerstand 5'· und einem Kondensator 52 an Mause angeschlossen» Der Kollektor des zum Differenzverstärker 18 gehörenden Transistors 50 ist über einen Widerstand 53 mit der Speiseleitung und sein Emitter über einen anderen Widerstand 54 mit Masse verbunden. An den Emitter des Transistors 50 ist der Emitter eines Transistors 55 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 55 liegt an der Speiseleitung und an seine Basis ist der Schleifer eines weiteren £ege!Widerstandes 56 angeschlossen, der mit einem Widerstand 57 das Einstellglied 20 bildet. Ein Anschluß des Regelwiderstandes 56 liegt an Masse und der andere über den Widerstand 57 an der Speiseleitung.

Mit dem Kollektor des zum Differenzverstärker 19 gehörenden Transistors 50 ist die ^asis des Transistors 58 verbunden, der im Leistungsverstärker 21 arbeitet. Der Kollektor des x'ransistors

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38 liegt an der Speiseleitung, und sein Emitter ist über einen Widerstand 39 mit Masse und mit dem Steuereingang des elektrischen Schwingungsgenerators 6 verbunden.

In den elektrischen Wiedergabegeräten höherer Klassen kann mit Erfolg ein erfindangsgemäü ausgeführter Vibrationsinotor angewandt werden, der ein Mittel zur gemeinsamen .Regelung der Drehfrequenz des Roters 1 CI"i&· 5) durch Änderung der die Konzentrator-Antriebsstufe 2 gegen die Seitenfläche des Rotors 1 drückenden Kraft und durch Stabilisierung der Ultraschallschwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe 2 auf ein· . vorgegebenes Niveau besitzt. Dieses Mittel vereinigt praktisch das Mittel 10 und das Mittel 16.

In den Präzisionsgeräten zur Aufnahme und Wiedergabe von Informationen und in den elektrischen Abspielgeräten der höchsten Klasse kann mit Erfolg ein Yibrationsmotor benutzt werden, in dem ein Mittel 40 (Fig. 6) zur Regelung der Drehfrequenz des Rotors 1 durch Änderung der die Konzentrator-Antriebsstufe 2 gegen die Seitenfläche des Rotors 1 drückenden Kraft bei gleichzeitiger Änderung der Ultraschall-Schwingungsamplitude der -^ntriebsstufe 2 des Konzentrator 3 vorgesehen ist.

Bei dieser Ausführungsvariante des Vibrationsmotors gemäß der Erfindung enthält das Regeluiigsmittel 40 einen Rotordrehfr equenz-vieber 11 und einen mit dem Greber 11 in Reihe geschalteten Frequenzdiskriminator 41 mit zwei Ausgängen 42 und 43_f wobei die Amplitude d^s an einem Ausgang 42 erzeugten Span-

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nungspegels eine von der Drehfrequenz des Rotors 1 abhängige Relaischarakteristik hat, während die am anderen Ausgang 43 erscheinenden Impulse eine V-förmige Abhängigkeit ihrer Dauer von der Drehfrequenz des Rotors 1 aufweisen. Das Mittel 40 enthält auch einen Impulswandler 44, dessen iiingang 45 am Auüganj 43 des Irequenzdiskriminators 41 liegt, und einen Elektromagneten 14 mit der Wicklung 15, die an den Ausgang di_-s Impulswondlers 44 angeschlossen ist» ßer Ausgang 42 des Jrequenzdiskriminators 41 ist über den Verstärker 46 mit dem üteuereingang dec elektrischen öchwingungsgenerators 6 verbunden.

Bei dieser AusführungsVariante des Vibrationsmotors steht die Stufe 4 des Konzentrators 3 unmittelbar mit dem Rückkopplungs-Piezoelement 7 in Kontakt, das seinerseits . das Arbeits-Piezoelement 5 kontaktiert·

Der ffr equenzdiskriminator 41 (#ig. 7) enthält einen Bipolar-Referenzimpulsgenerator 47,zwei logische NAND-Glieder 48 und 49, "bei denen die einen Eingänge an den Ausgängen 52 bzw. 53 des Generators 47 liegen, und ein Plipflop 54» dessen Zähleingang über einen Impulsformer 55 für Drehfrequenzimpulse mit dem Rotordrehfrequenz-vieber 11 elektrisch gekoppelt ist und dessen Ausgänge 56 und 57 an die anderen Eingänge 58 und 59 der logischen NAND -Glieder 48 bzw. 49 angeschlossen sind. Der Sriggeruugseingang 60 des Bipolar-Referenzimpulsgenerators 47 liegt am Ausgang ^7 des Flipflops 54·· Der Frequenzdiskriminator 41 enthält außerdem ein drittes ^^AND -Glied 61, bei

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dem die Eingänge 62 und 65 mit den Ausgängen der logischen

NAND -Glieder- 48 bzw«, 49 verbunden sind und der Ausgang am Eingang 45 des Impulswandlers 44 liegt, sowie ein weiteres Flipflop 64, dessen Eingänge zur getrennten Auslösung an die Ausgänge der logischen NAND -Glieder 48 bzw. 49 angeschlossen sind und dessen Ausgang mit dem Bipolar-Referenzimpulsgenerator 47 und über den Verstärker 46 mit dem Steuereingang des elektrischen Schwingungsgenerators 6 verbunden ist.

Der Impulswandler 44 stellt eine Reihenschaltung eines 'Irapezspannungsformers 65i eines Amplitudendetektors 66 u_id eines LeistungsVerstärkers 67 dar, dessen Ausgang an die Wicklung 15 des Elektromagneten 14 angeschlossen ist.

Der Ausgang 4j5 des irequenzdiskriminators 41 steht über ein logisches Glied 68 und einen mit diesem in Reihe liegenden Widerstand 69 mit der Basis des zum Trapezspannungsformer 65 gehörenden '.Transistors 70 in Verbindung, Der Emitter des Transistors 70 liegt an Masse, und an seinen Kollektor ist ein Pegelwiderstar 71 zur Itegelung der Steilheit der Flanken der trapezförmigen Spannungssignale ai geschlossen, bei dem ein Anschluß an der Speiseleitung liegt. Am Kollektor des 'Transistors 70 liegt auch ein Kondensator 72, bei dem ein Anschluß über einen Rollwiderstand 7.5 zur Einstellung der Andruck-Nennspannung mit Masse verbunden ist. Weiterhin liegt am Kollektor des !Transistors 70 eine Diode 74» deren Minusanschluß an den Schleifer eines Regelwiderstandes 75 zur Einstellung des Maximalwertes der £capezspannung geführt ist. Beim letz-

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teren ist ein Anschluß mit der Speiseleitung unü der andere über den Widerstand 76 mit Masse verbundene Der Kollektor des Transistors 70 ist an die Basis des als Emitterfolger betriebenen Transistors 77 im Amplitudendetektor 66 verbunden. Der Kollektor des Transistors 77 steht mit der Speiseleitung und sein Emitter über einen 'Widerstand 78 mit Masse in Verbindung, Am Emitter des Transistors 77 liegt die Halbleiterdiode 79 des Amplitudendetektors 66, deren anderer Anschluß an die Basis des in der ersten Stufe des Leistungsverstärkers 67 eingesetzten Transistors 80 und über einen Kondensator 81 sowie einen mit diesem parallel liegenden Widerstand 82 an Masse angeschlossen ist. Der Kollektor des in der ersten Stufe des Leistungsverstärkers 67 betriebenen Transistors 80 ist mit der Speiseleitung und sein Emitter über einen Widerstand 8^ mit Masse verbunden. Am Emibt«'-des Transistors 80 liegt die Basis des in der zweiten ütui'e de: Leistungsverstärkers 67 arbeitenden Transistors 84, Der KoI¹ vektor des Transistors 84 ist an die Speiseleitung und sein Emitüur über einen Widerstand 85 an Masse angeschlossen. Mit dem Emitter des 'Transistors 84 ist die Wicklung 15 des Elektromagneten 14 verbunden, dessen Anker durch den Ultraschallkonzentrator j> gebildet wird.

In allen beschriebenen Ausführungsvarianten des Vibrationsmotors kann ein elektrischer Schwingungsgenerator 6 (i'ig· 8) angewandt werden, der eine Synchronisationsstufe 86 enthält, deren Eingang an das Rückkopplungs-Piezoelement 7 geschaltet ist,

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und weiter in Reihe liegend einen Treibergenerator 87, einen Leistungsverstärker 88 sowie ein Anpassungsfilter 89 aufweist, dessen Ausgang mit dem Arbeitspiezoelement 5 verbunden ist.

Die Synchronisationsstufe ist mit einem Transistor 90 aufgebaut, dessen Basis an eine Diode 91 und über einen Widerstand 92 an das ßückkopiJlungs-Piezoulement 7 angeschlossen ist. Der Plusanschluß der Diode 91 und der Emitter des Transistors 90 liegen an Masse, Der Kollektor des Transistors 90 ist über einen Widerstand 93 niit der Speiseleitung und über einen Kondensator 94 mit der Basis eines Transistors 95 des Treibergenerators 87 verbunden. Der 'Ireibergenerator 87 ist als symmetrischer selbstschwingender Multivibrator mit den Transistoren 95 und 96 aufgebaut. Die Emitter der Transistoren 95 und 96 liegen an Masse, und die Kollektoren sind über entsprechende Widerstände 97 und 98 mit der Speiseleitung und mit den Kondensatoren 99 bzw, 100 verbunden. Je ein Anschluß der Kondensatoren 99 und 100 ist an die Basis der Transistoren 96 bzw, 95 angeschlossen, die anderen Anschlüsse sind mit d'en Widerständen 101 bzw. 102 verbunden. Die 'Widerstände 101 und 102 sind einseitig ausammengeschaltet und an den Kondensator 103 sowie über einen Widerstand 104 an die Speiseleitung angeschlossen. Ein Anschluß des Kondensators 103 liegt an Masse, Der Kollektor des Transistors 96 ist über einen Widerstand 105 mit der Basis des Transistors 106 im Leistungsverstärker 88 verbunden. Der Leistungsverstärker 88 enthält den Transistor 106 und eine komplementärsymmetrische Emitterfolgerstufe

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mit Transistoren 107 und 108 von unterschiedlichem Leitungstyp· Der Kollektor des Transistors 106 ist an die zusammengeschalteten Basen der Transistoren 107 und 108 und über einen Widerstand an den Kollektor des Tranaistors 108 angeschlossen. Der Kollektoranschluß des Transistors 108 .bildet den Steuereingang des elektrischen Schwingungsgenerators 6. Der Emitter des Transistors 106 und der Kollektor des Transistors 107 liegen an Ma^se. Die Emitter der Transistoren 107 und 108 sind zusanwmengeschalbet und über eine Induktionsspule 110 des Anpassungsfilters 89 mit dem Arbeits-Piezoelemeiib 5"sowie mit einem Kondensator 111 verbunden, dessen anderer Anschluß an Masse liegt. Der erfindungsgemäß aufgebaute 7ibrationsmotor, der vorstehend beschrieben wurde, enthält einen stabformigen Ultra*« schall-Schwingungskonzentrator, Dieiirf indung kann aber mit J3rfolg auch für einen Yibrationsmotor benutzt werden, in dem ein Konzentrator für Ultraschall-Torsionsschwingungen angewandt wird.

Der in Fig. 1 gezeigte Yibrationsmotor funktioniert wie folgt.

Bei Erregung des Arbeits-Piezoelements 5 vom elektrischen Schwingungsgenerator 6 entstehen in diesem Piezoelement 5 die ^ltraschallschwingungen, die sich im Konzentrator 3 fortpflanzen. Zwecks Abstimmung des elektrischen Schwingungsgenerators

auf die Ultraschalleigenfrequenz des Konzentrator.-

3 werden dem Synchronisutionseingang des Generators 6 Signale vom KückkopixLungs-Piezoelement 7 zugeführt.Sobald in die Wick-

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lung 15 des Elektromagnet en 14· von der gesteuerten Gleichspannungsquelle 13 Strom eingespeist wird, drückt der Konzentrator 3 an den Rotor 1 , der durch die SchwInnungsenergie des Konzentrators 3 in Drehung versetzt wird. Bei der "betreffenden Ausführung des Vibrationsinotors liefert der Generator 6 elektrische Schwingungen mit konstanter Amplitude. Die Amplitude der elektrischen Schwingungen wird durch die Größe der an den St euere In₀ ang des Generators 6 angelegten Gleichspannung U₀ bestimmt.Die Drehfrequenz des Rotors 1 hängt von der auf den Rotor 1 einwirkenden Andruckkraft des Konzentrator 3 ab und kann durch Änderung dieser Kraft geregelt werden.

Die vom Rotordrehfrequenz-Geber 11 erzeugten Signale werden dem Srequenzdiskriminator 12 zugeführt. Bei einer Abweichung der Rotordrehfrequenz vom Nennwert wird im irequenzdiskriminator 12 eine Verstimmungsspannung erzeugt, die zur gesteuerten Gleichspannungsquelle 13 gelangt. In dieser GIeichspannungsquelle 13 wird die Verstimmungsspannung verstärkt und gelangt als Regelspannung zur Wicklung 15 des Elektromagneten 14·, dessen Anker durch den Ultraschallkonzentrator 3 gebildet wird.

Im Zeitpunkt der Einbehaltung des Vibrationsmotors, wenn der Rotor 1 noch stillsteht, ist die Re gel spannung, u.id folglich auch die am Rotor 1 anliegende Andruckkraft der Antriebsstufe 2 des Konzentrator 3 maximal. Dadurch ergeben sich günstige Bedingungen für ein schnelles Anlaufen des Rotors 1 bis zur Nenn-Rotationsfrequenz. Mit der Annäherung der Rotationsfrequenz des

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Rotors 1 an den Nennwert werden die Regelspannung und somit auch die Andruckkraft der Konzentrator-Antriebsstufe 2 kleiner und nähern sich ihrem Sollwert. Wird die Rotationsfrequenz des Rotors 1 infolge von Störeinwirkungen größer oder kleiner als die Wennfrequenz, so werden die Regelspannung und die Andruckkraft entsprechend kleiner oder größer. Im Ergebnis bleibt die die Rotationsfreguenz des Rotors 1 konstant.

In dieser Ausführung weist der \fibratiünsmotor gute Aulaufkennwerte, d.h. eine geringe j£instelldauer der Uenii-Rotationsfrequenz sowie eine hohe Langzeit-ütabilität der Umlauffrequenz auf. Die Rotation des Rotors 1 bei der Nenn-Umdrehungszahl erfolgt bei minimaler Andruckkraft für die betreffende Rotationsfrequenz, wobei sich der nützliche Effekt der Rotorträgheit mehr auswirkt und die Ungleichmäßigkeit der Umlauffrequenz wesentlich verringert.

Bei der behandelten Ausführung des Vibrationsmotors sind aber den Funktionsmöglichkeiten der Rotationsfrequenzregelung für den Rotor 1 engere Grenzen gesetzt. Beim Übergang von einer höheren Rotationsfrequenz zu einer niedrigeren sinken die Regelspannung und die Andruckkraft auf ihre Minimalwerte, wobei für die Umstellung auf eine niedrigere vorgegebene Rotationsfrequenz infolge von Auswirkungen der Rotorträgheit eine bestimmte Zeit erforderlich ist.

Beim Vibrationsmotor nach Fig. 2 wird die Antriebsstufe 2 des UltraschalIkonzentrators 3 gegen den Rotor 1 durch eine Blattfeder 9 gedrückt. Der Rotor 1 wird durch die Schwingungs~

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energie des Konzentrators 2 iⁿ Drehbewegung versetzt. Der Andruck der Konzentrator-Antriebsstufe 2 an den Rotor 1 bleibt konstant, während die Stabilisierung der Drehfrequenz des Rotors 1 durch ausgleich von Störeinwirkungen auf die Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe 2, also durch Stabilisierung der Ultraschall-Schwingungsamplitude auf einem vorgegebenen Niveau erfolgt. Diese Stabilisierung der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe auf einem vorgegebenen Niveau wird mit Hilfe des Mittels 16 zur Regelung der Drehfrequenz des Rotors 1 bewerkstelligt.

Dem Eingang dieses zur .Regelung der Rotordrehl'requenz bestimmten Mittels 16 wird vom Rückkopplungs-Piezoelement 7 ein Signal zugeführt, das der Ultraschall-SchwingungSamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe 2 entspricht. Im Mittel 16 wird die Rückkopplungsspannung mit einem vorgegebenen Heferenzpogel verglichen. Das Mittel 16 zur Regelung der Rotordrehfrequenz erzeugt die Verstimmungsspannung, die auf den Steuereingang des elektrischen Schwingungsgenerators 6 einwirkt und seine Amplitude so ändert, daß die Ultraschall-Schwingungamplitude der Antriebsstufe 2 des Konzentrators 5 auf dem vorgegebenen Niveau konstant gehalten wird. Die Drehfrequenz des Rotors 1 hängt vom Stabilisierungsgrad ab und kann durch Änderung des letzteren geregelt werden.

Das der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe 2 des Konzentrators 3 entsprechende Signal gelangt vom Rückkopplungs-Piezoelement 7 zum Regelbegrenzer 17

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(Fig. 4-) mit einer Halbleiterdiode 22. Dieser Begrenzer 17 dient zur JNormierUiig des Rückkopplungssignals. Das Begrenzungsniveau wird mit einem Reg.elwiderstand 24- eingestellt, der den Pegel der negativen Vorspannung regelt. Das begrenzte Rückkopplungssignal gelangt über einen mit dem Transistor 25 bestückten iinittea?folger zum Amplitudendetektor 18, der aus einer Halbleiterdiode 20, einem Widerstand 31 und einem Kondensator 32 besteht. Das gleichgerichtete Signal wird einem Eingang des Differenzverstärkers 19 zugeführt, der mit Transistoren 30 und 35 aufgebaut ist. An den anderen üin^ang des Differenzverstärkers 19 wird vors Einstellglied 20 die regelbare Referenzspannung angelegt, deren Größe mittels eines Regelwiderstandes 36 in Verbindung mit einem Widerstand 37 eingestellt wird. Am Widerstand 33 des Differenzverstärkers 19 erscheint die verstärkte Verstimmungsspannung, die über den als Emitterfolger mit einem Transistor 38 ausgeführten Leistungsverstärker 21 dem Steuereingang des elektrischen Schwinguugsgenerasors 6 zugeführt wird.

Das Mittel 16 zur Regelung der Rotordrehfrequenz bildet somit einen Gegenkopplungszweig, der die Stabilisierung der Amplitude des vom Rückkopplungs-Piezoelement 7 jelieferten Signals und folglich der Amplitude der Ultraschallschwingungen der Konzentrator-Antriebsstufe 2 auf dem vorgegebenen Niveau gewährleistet und dadurch auch die Drehfrequenz des Rotors 1 stabilisiert. Dem vorgegebenen Niveau der Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe 2 entspricht eine bestimmte Drthfrequcnz des Rotors 1, die mit dem Regelwidex^stand 36 des

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Einstellgliedes 20 eingestellt wird.

Die Stabilität der Rotordrehfrequenz des Vibrationsmotors nach Fig· 2 ist etwas niedriger als die des Vibrationsmotors nach J¹Ig. 1 und beträgt höchstens + 1,8%, Vorteilhaft ist aber die Vereinfachung des Motoraufbaus infolge des Portfalls des Rotorärehfrequenz-Gebers. Das Mittel 16 zur Regelung der Rotordrehfrequenz gleicht nicht nur verhältnismäßig langsame Änderungen der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-An- ' triebsstufe 2 aus, welche die Langzeitstabilität der ürehfrequenz des Rotors 1 beeinflussen, sondern schließt auch schnelle, durch Ungleichmäßigkeit der Kontaktzone hervorgerufene Amplitudenfluktuationen aus, wobei die Ungleichmäßigkeit der Rotordrehfrequenz bei diesem Vibrationsmotor wesentlich verringert wird.

Im Vibrationsmotor nach Pig, 5 ist ein Mittel zur Regelung der Rotordrehfrequenz durch Änderung des Andrucks der Konzentrator-Antriebsstufe 2 an die Seitenfläche des Rotoi*s 1 sowie durch Stabilisierung der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe 2 auf einem voi'gegebenen Niveau vorgesehen. Bei dieser AusführungsVariante des Vibrationsmotors wird neben einer hohen Langzeit-Stabilität der Rotordrehfrequenz infolge der Regelung der Andruckkraft der Konzentrator-Antriebsstufe 2 auch die Ungleichmäßigkeit der Rotordrehfrequenz durch Stabilisierung der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator- Antriebsstufe 2 wesentlich verringert.

Im Vibrationsmotor nach Pig. 6 erfolgt die Regelung der

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Drehfrequenz des Rotops 1 sowohl durch Änderung des Andrucks der Konzentrator-Antriebsstuf e 2 an die Seitenfläche des Rotors als auch durch Änderung der Ultraschall-Schwingungsamplitude dieser Stufe 2»

Die Signale des Rotordrehfrequenz-Gebers 11 werden dem irequenzdiskriminator 4-1 zugeführt. Durch Vergleich der Periode der Rotordrehfrequenz-Signale mit der Dauer des der vorgegebenc. Rotationsfrequenz entsprechenden Referenzimpulses wird im #requenzdiskriminator 41 eine Spannung geformt, deren Höhe die Relaisabhängigkeit von der Drehfrequenz des Rotors 1 aufweist, wobei der Umschaltzeitpunkt bei der vorgegebenen Rotationsfrequenz liegt. Im ^requenzdiskriminator 41 entstehen auch Impulse, deren Dauer eine V-förmige Abhängigkeit von der Drehfrequenz des Rotors 1 mit einem Extremura bei der vorgegebenen Rotationsfrequenz aufweist. Die geformte Spannung mit der Relaisabhängigkeit ihrer Größe von der Rotordrehfrequenz gelangt vom Ausgang 42 des Erequenzdiskriminators 41 über einen Verstärker 46 zum Steuereingang des elektrischen Schwingungsgenerators 6. Die erzeugten Impulse mit dör V-förmigen Abhängigkeit ihrer Dauer von der Rotordrehfrequenz werden vom Ausgang 4j5 des i'requenzdiskriminators 41 auf den Impulswandler 44 gegeben. Hier werden sie in eine der Impulsdauer entsprechende Gleichspannung umgewandelt. Diese Spannung wird verstärkt und gelangt an die Wicklung 15 des Elektromagneten 14, b'ei dem als Anker der Ultraschallkonzentrator 3 dient.

Beim Anlassen des Vibrationsmotors werden dem Steuereingang

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des elektrischen Schwingungsgenerators 6 und der Wicklung 15 des Elektromagneten 14 maximale Spannungen zugeführt. Folglich sind die elektrische SchwingungSamplitude des Generators 6 und somit die Ultraschall-Schwinguiigsamplitude der Konzentrator-Anüriebsstufe 2 sowie der Andruck dieser Stufe 2 an die Seitenfläche des Rotors 1 maximal. Damit entstehen günstige Bedingungen für einen schnellen Anlauf des Rotors 1 im Vibrationümotor. Beim Erreichen der vorgegebenen Drehfrequenz durch den Rotor 1 sinkt die vom Generator 6 geregelte Spannung und dadurch auch die ültraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-.antriebsstufe 2. Mit der Annäherung der Drehfrequenz des Rotors 1 an den vorgegebenen Wert wird der Druck der Konzentrator-Antriebsstufe 2 auf den Rotor 1 entsprechend der V-förmi^en Steuer kennlinie immer kleiner, und beim Erreichen der vorgegebenen Drehfre.quenz wird dieser Druck minimal. Wenn die Drehfrequenz des Rotors 1 infolge von Störeinwirkungen kleiner als der Sollwert wird, werden die Steuerspannuxigen und somit auch die ültraschall-Schwingungaamplitude der Konzentrator-.antriebsstufe 2 sowie der Druck dieser Stufe 2 auf die Seitenfläche des Rotors

1 höher uud streben danach, die Rotordrehfrequenz auf den Sollwert zurückzubringen. Beim Überschreiten der vorgegebenen Drehfrequenz durch den Rotor 1 wird die Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe 2 infolge der Steuereinwirkung des Mittels 40 herabgesetzt, während der Andruck dieser Stufe

2 an die Seitenfläche des Rotors 1 stärker wird, wobei sich eine Bremswirkung ergibt, die den Rotor 1 auf die vorgegebene

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Drehfrequenz zurückbringt. Im Ergebnis wird die Rotordrehfrequenz im Yibrationsmotor auf dem Sollwert konstant^ehalten.

In dieser Ausführung weist der Vibrationsmotor eine jute Anlaufkennlinie auf. Infolge der Helais-Steuercharakterictik der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstuf e 2 wird bei diesem Motor eine hohe Drehfrequenzstabilität des Rotors 1 in einem breiten Inderungsbereich der Rotorbelastung erreicht. Die notation des Rotors 1 bei der Nenn-Drehzahl erfolgt mit minimalem Andruck der Konzentrator-iuitriebsstufe 2 an die Seitenfläche des Hotors 1, wobei die Ungleichmäßigkeit der Rotationsfrequenz in diesem Yibrationsmotor wesentlich verringert wird. Da der Andruck der Konzentrator-Antriebsstufe an den Rotor 1 sowohl bei Verringerung als auch bei Vergrößerung der Rotationsfrequenz in Bezug auf den Sollwert ansteigt, ergibt sich beim Vibrationsmotor ein breiter Funktionsbereich der Rotordrehfrequenz-Regelung»

Im folgenden wird die Arbeit des Vibrationsmotors nach Fig« 6 näher betrachtet.

Die vom Rotordrehfrequenz-Geber 11 (Fig. 7) gelieferten Signale gelangen über den Impulsformer 55 zum Zähleingang des Flipflops 54. An den Ausgängen f?6 und 37 dieses Flipflops 54· erscheinen bipolare Impulse, deren Dauer der Folgeperiode der Rotordrehfrequenz-Signale entspricht. Mit der negativen Flanke des am Ausgang 37 geformten Impulses oder mit der positiven Flanke des vom Ausgang 56 des Flipflops" 54 abgegebenen Impulses (die

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gleichsimpulses. Die Ausgänge der logischen NAND-Glieder 48 und 49 sind mit den Eingängen zur getrennten Auslösung des Flipflopu 64 verbunden. Bei der Abgabe eines Impulses vom logischen NAND -Glied 48 (d.h. bei einer unter dem Sollwert liegenden Drehfrequenz des Rotors 1) stellt sich am Ausgang des Flipflops 64 der logische Eins-Pegel ein. Bei der Impuls-

abgabe vom logischen NAND -Glied 49 (d.h. bei einer über

dem üollwerb liegenden Drehfrequenz des Rotors T) ergibt siel· am Ausgang des Flipflops 64 der logische Null-Pegel. I.!it Hilfe

■ des Flipflops 64 wird die Relais-Abhängigkeit des fcipannungspegels von der Rotordrehfrequenz erreicht. Zur Erhöhung der

' Stabilität des Kegelvorganges dient ein vom Ausgang des Flipflops 64 zum Bipolar-Reierenzimpulsgenerator.A? führender Gegen kopplungszweig·

Von den Ausgängen der logischen NAND -Glieder 48 und 4^C.;

gelangen die Signale auch zu den Eingängen 62 und 63 des· lojischen NAND -Gliedes 61.Am Ausgang des NAND - Glieder

61 erscheint ein Signal nur falls ein negativer Impuls an einem beliebigen Eingang dieses Gliedes 61 anliegt, am Ausgang des logischen Gliedes 61 erscheinen positive Impulse, deren Dauer der Abweichung der .Rotordrehfrequenz vom tJollwert entspricht. Hierbei wird also die V-förmige Abhängigkeit der ausgangsirapulsdauer von der Drehfrequenz des Rotors 1 erreicht. Vom Ausgang des logischen NAND -Gliedes 61 werden

diö Impulse dea 'Jxapezspannungsformer 65 zugeführt, in dem die Impulsdauer in die entsprechende Amplitude der '.Trapezspannung

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letztere Verbindung ist in der Zeichnung nicht gezeigt) wird der Bipolar-Referenzimpulsgenerator 47 angestoßen. Die !teuer der Referenzimpulse wird entsprechend der erforderlichen Drehfrequenz des Rotors 1 ,eingestellt. Der geformte positive Referenzimpuls wird vom Ausgang 53 des Generators 47 dem Eingang 51 des logischen NAND -Gliedes 4-9 zugeführt. Auf den anderen Eingang 59 desselben logischen Gliedes 49 wird der negative Vergleichsimpuls vom Ausgang 57 des Flipflops 54 gegeben. Am Ausgang des logischen Gliedes 49 erscheint ein negativer Impuls nur in dem Falle, wenn die Dauer des Vergleichsimpuls kleiner als die des Referenzimpulses ist, d.h. die Drehfrequenz des Rotors 1 über dem Sollwert liegt. Die Dauer des am Ausgang des logischen NAND-Gliedes 49 erscheinenden Impulses entspricht der Längendifferenz des positiven Referenzimpulses und des negativen Vergleichsimpulses.

Der negative Referenzimpuls gelangt vom Ausgang 52 des Generators 47 zum Jüingang 50 des logischen NAND -Gliedes 48. Dem anderen Eingang 58 dieses Gliedes 48 wird der positive Vergleichsimpuls vom Ausgang 56 des Flipflops 54- zugeführt. Am Ausgang des logischen NAND -Gliedes 48 erscheint ein negativer Impuls nur in dem Falle, wenn die Dauer des Vergleichsimpulses größer als die Länge des Referenzimpulses ist, d.h. die Drehfrequenz des Rotors 1 kleiner als die vorgegebene Drehfrequenz ist.Die Dauer des am Ausgang des logischen NAND-Gliedes 48 jeweils erscheinenden Impulses entspricht der Längendifferenz des negativen Referenzimpulses und des positiven Ver-

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umgewandelt wird. Die Trapezbasispannung, die den Wenn-Andruck bestimmt, wird mit einem üegelwiderstand 73 eingestellt. Der HegeIwiderstand 71 dient zur Einstellung dtr Steilheit der Trapezspannuiig und somit der Steilheit der V-förmigen Kennlinie, welche die Anstie.gsgeschwindigkeit der Andruckkraft bei Abweichungen der Hotordrehfrequenz vom Nennwert bestimmt. Der die Anlaufkennlinie des Vibrationsmotors bestimmende Maximalwert der Trapezspannunj wird mit dem Hegelwiderstand 75 mit Hilfe einer Diode 74 eingestellt.

Die eingestellte Trapezspannuiig, die den Vorgang der Andrucksteuerung bestimmt, wird im Amplitudendetektor 66 gleichgerichtet, im Leistungsverstärker 67 mit den Transistoren 80 und 84 verstärkt und der Wicklung 15 des Elektromagneten 14 zugeführt.

In allen beschriebenen Ausführungsvarianten des Vibrationsmotors funktioniert der elektrische Schwingungsgenerator 6 folgendermaßen:

Der mit den Transistoren 95 und 36 (Fig. 8) als symmetrischer selbstschwingender Multivibrator ausgeführte Treibergenerator 87 erzeugt Hechteckimpulse, deren Frequenz nahe der Eigenresonanzfrequenz des Ultraschallkonzentrators 3 liegt. Diese Impulse gelangen über einen Widerstand 105 zum 'Transistor 106. Vom Widerstand 109 werden die Impulse auf die Transistoren 107 und 108 geführt. Die verstärkten Impulse werden dem Anpassungsfilter 89 zugeführt;'.Dieses ,.Filter 89 besteht aus einer Induktionsspule

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110 und einem Kondensator 111, die einschließlich der Kapazität des Arbeits-iPiezoelements 5 auf die Resonanzfrequenz des Konzentrators 2 abgestimmt sind. Mit Hilfe des Anpassungsfilters 89 wird die Impulsfolge in ein sinusförmiges Signal umgewandelt;. Vom iUipassuii^sfilter 89 wird das Signal dem .arbeitsT-Piezoelemen·. 5 zugeführt, in dem Schwingungen erregt werden, die sich im Konzentrator 3 fortpflanzen. An das .Rückkopplungs-Piezoelemerit 7 wird eine Sinusspannung angelegt, deren Erequenz der Eigenfrequenz des Konzentrators 3 gleich ist. Das Mickkopplungssignal gelangt zum Transistor 90 der Synchronisationsstufe 86, die als Begrenzerverstärker funktioniert. Vom vViderstand 93 werden die erhaltenen Impulse über einen Kondensator 94· auf die Basis des Transistors 95 im Treibergenerator 87 gegeben, wobei sie den letzteren mit der Srequenz .synchronisieren, die der Eigenfrequeji: des Konzentrators 3 entspricht.

Die Amplitude der vom Generator 5 erzeugten elektrischen Schwingungen wird mit Hilfe der an seinem Steuereingang (am Kollektoranschluß des Transistors 108 im Leistungsverstärker 8b) anliegenden Spannung geregelt.

tfie oben erwähnt, gibt der Vibrationü-

motor die Möglichkeit, die Langzeit-Instabilität Und die Ungleichmäßigkeit der .Rotordrehfrequenz herabzusetzen, die ünlaufkennlinien des Vibrationsmotors zu verbessern und einen breiten Funktionsbereich der Kotordrehfrequenz-Itegelung zu gewährleisten.

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Claims

ZELLENTIN - ~ . _

2WEIBRÜCKENSTR. 15 ? Q 1 Q 1 9 E

8OOO MÜNCHEN2 *■ W I W I 4 O

Spezialnoje Projektno-Konstnaktorskoje i Technologi- P 75 361

tscheskoje Bjuro Malych Elektritscheskich Maschin Prois- S/hb

wodstwennogo Objedinenija po Wypusku Elektrodwigateljej 11. Mai 1979 "ELFA"

f 1· JVi'brationsmotor, der ein mit dem Ausgang; eines elektrischen Schwingungsgenerators verbundenes Arbeits-Piezoelement sowie ein " dieeeffckpjataktierendes und mit dem Synchronisationseingang desselben lieneratoz¹» verbundenes Rückkopplunjs-Piezoelement enthält, wobei eines dieser Piezoelemente eine iJtufe eines Ultraschallk<^ijpentrators berührt, dessen Anfcriebsstuf· an eintn Obtrilächpiiteiil· des Rotors angedrückt ist, gekennzeichnet .durxjh ein Mittel (10, 16, 40) zur Regelung der Äotordr^lifrtcLueÄZ," mit dessen Hilfe die Regelung der Drehfrequtnz de« Rotors 4$) durch Änderung der an die Oberfläche des Rotors (1) angelegisejlvAnäruckkraft der Konzentrator-Antriebsstuf· (2) und/oder durch Stabilisierung der Ultraschallschwingung Samplitude der ^onzentrator-Aatriebsstufe (2) auf einem vorgegebenen. Wivtau 04P¹" durch Änderung der auf die Oberfläche des Rotors (1) einwirkenden Andruckkraft der Konzentrator-Antriebsstufe (2) bei gleichzeitiger Änderung der Ultrascha^l-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe (2) erfolgt.

2· YibrationsmotQr n|.ch Aiispruch 1, dadurch gekennze ichnet., daß das Mittel (10), welches zur itegelung.dür ΛΗοϋοϊφΜφί^β^αβηζ durch Änderung der auf die Oberfläche des Rotors (Ί) erwirkenden Andruckkraft der Konzentrator-An trifbsstufe (.2) vorgesehen ist, mit folgenden in Reihe ^eachaltfttejyB. ße^ajj£^fgi"'^n aufgebaut ist: einem xiotor-

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drehfrequenz-Geber (11), einem Frequenzdiskriminator (12), einer gesteuerten Gleichspannungsquelle (13) und einem üilektromagneten (14), dessen Anker durch den Ultraschallkonzentrator (3) gebildet wird,

3«, Vibrations motor nach Ansprüchen 1 oder 1 und 2, d a durch gekenn'zeichnet, daß das Mittel (16),

welches zur Regelung der Rotordrehfrequenz durch Stabilisierung der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe (2) auf einem vorgegebenen !Niveau vorgesehen ist, mit folgenden in Reihe geschalteten Bestandteilen aufgebaut ist: einem Begrenzer (17)» dessen Eingang mit dem Rückkopplungs-PiezoeIement (7) verbunden ist, einem .Amplitudendetektor (18), einem Differenzverstärker (19) und einem Leistungsverstärker (21), dessen Ausgang an den Steuereingang des elektrischen üchwingung-sgenerators (6) angeschlossen ist«

4«Vibrationsmotor nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß das Mittel (4-0), das zur Regelung der Rotordrehfrequenz durch Änderung der auf die Oberfläche des Rotors (1) einwirkenden Andruckkraft der Konzentrator-Antriebsstufe (2) bei gleichzeitiger Änderung der Ultraschall-Schwingungsamplitude der Konzentrator-Antriebsstufe (2) vorgesehen ist, aus folgenden in Reihe geschalteten Baueinheiten besteht: einem Rotordrehfrequenz-ueber (11), einem Prequenzdiskriminator (41) mit zwei Ausgängen (42 und 43), wobei die Amplitude des an einem Ausgang (42) erzeugten Spannungspegeis eine von der Drehfrequenz des Rotors 1 abhängige Relaischarakteristik hat, wäh-

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rend die am anderen Ausgang (4J) erscheinenden Impulse eine V-förmige Abhängigkeit ihrer Dauer von der Drehfrequenz des Rotors 1 aufweisen; einem Impulswandler (44), dessen Eingang (45) an den zur Ausgabe der Impulse mit V-förmiger Abhängigkeit ihrer Dauer von der Roiordrehfrequenz bestimmten Ausgang (45) des Irequenzdiskriminators (41) angeschlossen ist, und einem am Ausgang des Impulswandlers (44) liegenden Elektromagneten (14), des.sen Anker durch den Ultraschallkonzentrator gebildet wird, wobei der Ausgang (42) des Irequenzdiskriminators (41), an dem die Amplitude des erzeugten Spannungspegels die von der Drehfrequenz des Rotors (1) abhängige Relaischarakteristik hat, über einen Verstärker (46) an den Steuereingang des elektrischen Schwingungsgenerators (6) angeschlossen ist,

5.Vibrationsmotor nach Anspruch 4, dadurch g e kennze ichne t, daß der Irequenzdiskriminator (41) einen Bipolar-Referenzimpulsgenerator (47) und zwei logische Glieder (48 und 49.) enthält, "bei denen die einen Eingänge (50 und 51) an die Ausgänge (52 bzw. 53) des Bipolar-Referenzimpulsgenerators (47) geschaltet sind, sowie ein Plipflop (54) aufweist, dessen Eingang mit dem Rotordrehfrequenz-Geber (11) elektrisch verbunden ist und dessen Ausgänge (56 und 57)» von denen ein Ausgang (57) am Triggerungseingang (60) des Bipolar-Heferenzimpulsgenerators (47) liegt, an die anderen Eingänge (58 bzw. 59) der logischen Glieder (48 und 49) angeschlossen sind, und ein drittes logisches ijlied (61) besitzt, bei dem

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die Eingänge (62 und 63) mit den Ausgängen- der erwähnten zwei logischen Glieder (48 bzw. 49) verbunden sind-, und der Ausgang am Eingang (45) des Impulswandlers (4-4) liegt, sowie ein anderes Flipflop (64) enthält, dessen Eingänge mit den entsprechenden Ausgängen der erwähnten zwei ersten logischen Glieder (48 und 49) verbunden sind und dessen Ausgang an den Bipolar-Referenzimpulsgenerator (47) sowie über den Verstärker (46) an den bteuereingang des elektrischen üchwingungsgenerators (6) angeschlossen ist.

6. Vibrations mot or nach Anspruch 4 oder 5> cL a -

durch gekennzeichnet, daß der Impulswandler (44) aus einer Reihenschaltung besteht, die einen Trapez» Spannungsformer (65) enthält, der mit dem für die Impulse mit V-förmiger Abhängigkeit ihrer Dauer von der Drehfrequenz des ίΐο-tors 1 vorgesehenen Ausgang (43) des Frequenzdiskriminators (41) elektrisch verbunden ist, sowie einen Amplitudendetektor (66) und einen Leistungsverstärker (67) aufweist, der an den Elektromagneten (14) angeschlossen ist.

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