DE2919125A1 - Vibrationsmotor - Google Patents
VibrationsmotorInfo
- Publication number
- DE2919125A1 DE2919125A1 DE19792919125 DE2919125A DE2919125A1 DE 2919125 A1 DE2919125 A1 DE 2919125A1 DE 19792919125 DE19792919125 DE 19792919125 DE 2919125 A DE2919125 A DE 2919125A DE 2919125 A1 DE2919125 A1 DE 2919125A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- rotor
- output
- concentrator
- frequency
- amplitude
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 20
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 5
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 4
- PDLGMYVCPJOYAR-DKIMLUQUSA-N Glu-Leu-Phe-Ala Chemical compound OC(=O)CC[C@H](N)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](C(=O)N[C@@H](C)C(O)=O)CC1=CC=CC=C1 PDLGMYVCPJOYAR-DKIMLUQUSA-N 0.000 claims description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 19
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000010755 BS 2869 Class G Substances 0.000 description 1
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 description 1
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 description 1
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/14—Drive circuits; Control arrangements or methods
- H02N2/142—Small signal circuits; Means for controlling position or derived quantities, e.g. speed, torque, starting, stopping, reversing
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0015—Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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)
909850/0597
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.
909850/0597
ORIGINAL INSPECTED
■ ' copy I
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
909 85 0/0597
eopyl!
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
909850/0597
GOPY ORIGINAL INSPECTED
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-
909850/0597
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--
909850/0597
BAD ORIGINAL
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,
9098 5 0/0597
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
909850/0597
BAD ORIGINAL
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,
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
909850/0597
2919120
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 43f
wobei die Amplitude d^s an einem Ausgang 42 erzeugten Span-
909850/0597
ORIGINAL
INSPECTED
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
909850/0597
BAD ORIGINAL
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-
909850/0597
^ ORIGINAL INSPECTED
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,
909850/0597
COPY
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
909850/0597
OOFY
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-
909850/0597
COPY τϊ BAD
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
909850/0597
BAD ORIGINAL
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~
909850/05.9 7
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
909850/0597
BAD ORIGINAL
(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
909850/0597
BAD ORIGINAL
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
909850/0597
BAD ORIGINAL
-25- 2918125
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
9 0 9850/05 9 7
-, BAD ORIGINAL
-, BAD ORIGINAL
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
909850/0597
ßAD ORlGfNÄL
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
9098 50/05 97
,^; BAD ORIGINAL
,^; BAD ORIGINAL
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 4C.;
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
909850/0597
COPY BAD ORfGINAL
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-
909850/0597
ΘΑΡ ORIGIN^
GQPY
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
909850/0597
COPY
ORIGINAL INSPECTED
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.
COPY
90985Q/0B97
. ,ORIGINAL INSPECTED^·Λ
Claims (1)
- ZELLENTIN - ~ . _2WEIBRÜCKENSTR. 15 ? Q 1 Q 1 9 E8OOO MÜNCHEN2 *■ W I W I 4 OSpezialnoje Projektno-Konstnaktorskoje i Technologi- P 75 361tscheskoje Bjuro Malych Elektritscheskich Maschin Prois- S/hbwodstwennogo 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-H-^.:Λ J&S&.:->.■-- \λ \m.^A.;t\ ;.w|^gj|^g[il- - COPYdrehfrequenz-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-909850/0597rend 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 dem909850/05 97_ 4- —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.909850/0597ORIGINAL INSPECTED
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782608253A SU805476A1 (ru) | 1978-05-12 | 1978-05-12 | Вибродвигатель |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2919125A1 true DE2919125A1 (de) | 1979-12-13 |
Family
ID=20761381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792919125 Withdrawn DE2919125A1 (de) | 1978-05-12 | 1979-05-11 | Vibrationsmotor |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS54164202A (de) |
DE (1) | DE2919125A1 (de) |
FR (1) | FR2432242A1 (de) |
GB (1) | GB2020857B (de) |
NL (1) | NL7903714A (de) |
SU (1) | SU805476A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19648726C2 (de) * | 1996-11-12 | 2003-03-27 | Piezosystem Jena Gmbh | Piezoelektrisches Antriebselement |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT382262B (de) * | 1982-04-16 | 1987-02-10 | Ki Polt I | Piezoelektrischer motor |
JPS59204477A (ja) * | 1983-05-04 | 1984-11-19 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 超音波モーターの駆動制御回路 |
JPS6051478A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-22 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 超音波モータ |
JPS6139870A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-26 | Marcon Electronics Co Ltd | 圧電形直線モ−タ |
JPS63124784A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-28 | Taga Electric Co Ltd | 超音波モ−タの駆動制御方法 |
-
1978
- 1978-05-12 SU SU782608253A patent/SU805476A1/ru active
-
1979
- 1979-04-24 GB GB7914270A patent/GB2020857B/en not_active Expired
- 1979-05-11 DE DE19792919125 patent/DE2919125A1/de not_active Withdrawn
- 1979-05-11 JP JP5793779A patent/JPS54164202A/ja active Pending
- 1979-05-11 FR FR7912128A patent/FR2432242A1/fr active Granted
- 1979-05-11 NL NL7903714A patent/NL7903714A/xx not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19648726C2 (de) * | 1996-11-12 | 2003-03-27 | Piezosystem Jena Gmbh | Piezoelektrisches Antriebselement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2020857B (en) | 1982-09-02 |
FR2432242B1 (de) | 1983-07-22 |
NL7903714A (nl) | 1979-11-14 |
SU805476A1 (ru) | 1981-02-15 |
GB2020857A (en) | 1979-11-21 |
JPS54164202A (en) | 1979-12-27 |
FR2432242A1 (fr) | 1980-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3637026C2 (de) | ||
DE60022836T2 (de) | Drehzahlregelkreis für einen Gleichstrom-Motor | |
DE3037877C2 (de) | Nähmaschinenantrieb | |
CH620554A5 (de) | ||
EP3669452B1 (de) | Verfahren und schaltungsanordnung zur resonanzdämpfung bei schrittmotoren | |
DE3109305C2 (de) | Schaltungsanordnung zur Drehzahlsteuerung eines Elektromotors | |
DE2442570A1 (de) | Vorrichtung zur erzeugung einer geregelten gleichspannung | |
DE2814467A1 (de) | Ultraschall-oszillatorsystem | |
DE2919125A1 (de) | Vibrationsmotor | |
DE3931728A1 (de) | Elektronischer geschwindigkeitsregler | |
DE3025995C2 (de) | Motordrehzahl-Regelschaltung | |
DE69024855T2 (de) | Antriebsvorrichtung für Ultraschallwellenmotor | |
DE2710049A1 (de) | Ultraschall-zahnbehandlungsgeraet | |
DE3237779C2 (de) | Pulswechselrichter für einen Wechselstrommotor | |
DE2509343C3 (de) | Einrichtung zur Regelung der Drehzahl von umlaufenden Maschinen | |
DE2145123A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Steue rung eines Motors | |
EP1473824B1 (de) | Steuereinheit zur Ansteuerung eines Regeltransistors einer Lüfteranordnung | |
EP0610223B1 (de) | Verfahren zur regelung der frequenz eines wanderwellenmotors und regeleinrichtung hierzu | |
DE2649306A1 (de) | Spannungsregler fuer generatoren in kraftfahrzeugen | |
DE3610996A1 (de) | Gleichspannungswandler | |
EP1094592B1 (de) | Verfahren zur Ausgangsspannungsbegrenzung für einen spannungs/frequenzgeführten Umrichter mit Zwischenkreis und einen Umrichter | |
CH627890A5 (de) | Schaltungsanordnung fuer die elektronische regelung der drehzahl eines asynchronmotores, insbesondere zur verwendung fuer den antrieb eines datentraegers. | |
DE2616044A1 (de) | Kollektorloser gleichstrommotor | |
DE3307547A1 (de) | Einrichtung zur drehzahlregelung von gleichstrommotoren | |
DE10009079A1 (de) | Piezoelektrischer Oszillator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OB | Request for examination as to novelty | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |