DE3433768A1 - Piezo-elektrischer motor - Google Patents

Piezo-elektrischer motor

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DE3433768A1
DE3433768A1 DE19843433768 DE3433768A DE3433768A1 DE 3433768 A1 DE3433768 A1 DE 3433768A1 DE 19843433768 DE19843433768 DE 19843433768 DE 3433768 A DE3433768 A DE 3433768A DE 3433768 A1 DE3433768 A1 DE 3433768A1
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    • H02N2/106Langevin motors

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

VON KREISLER SCHONWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER
PATENTANWÄLTE
OHOO /OO Dr.|ng von Kreisler
Dr.-Ing. K.W. Eishold ti981
Hitachi Maxell, Ltd. Dr.-Ing. K. Schönwald
1-1-88, Ushitora, J'^.,, „ ..
TK V Vi' Dipl.-Chem. Alek von Kreisler
IDaraKl-sni Dipl.-Chem. Carola Keller
Osaka-f U DipL-lng. G. Selting
Japan Dr. H.-K. Werner
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
D-5000 KÖLN 1
Sg-Da/Fe
12. September 1984
Piezo-elektrischer Motor
Die Erfindung betrifft einen piezo-elektrischen Motor aus Vibrationselementen, die ein bewegliches Teil antreiben.
Konventionelle piezo-elektrische Motoren sind als sogenannte Woodpecker-Motoren bekannt. Fig. 1 zeigt einen wesentlichen Teil eines Woodpecker-Motors, in dem vier Langevin-Resonatoren 1,2,'3 und 4 zylindrischer Gestalt durch einen Bolzen 5 fest miteinander verbunden sind. Beide Endflächen der Resonatoren 3 und 4 vibrieren in
axialer Richtung, wenn über Anschlüsse 12 und 13 eine Hochfrequenzspannung an die Elektrodenplatten 6 und 7 angelegt wird. Mehrere Stangen 8 sind an einer Seitenfläche eines Rotors 9 befestigt und stehen von diesem schräg ab. Der Rotor 9 wird von einem Lager 10 getra-
gen. Alle freien Enden der Stangen 8 stoßen an die Endfläche des Elementes 4 an, so daß die Stangen 8 bei
Telefon: (0221) 131041 ■ Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompatent Köln
Vibrationen des Resonators 4 mit ihren an die Endfläche des Resonators 4 angedrückten freien Enden bogenförmig gekrümmt werden, wodurch sie zur Drehung des Rotors auf der Welle 11 ein Drehmoment am Rotor 9 erzeugen. Da der Woodpecker-Motor sich durch das Stoßen der Stangen 8 gegen die Endfläche des Resonators 4 dreht, wird die Endfläche des Resonators 4 schnell beschädigt und die Stangen 8 sowie die Endfläche des Resonators 4 sind schnell verschlissen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen piezoelektrischen Motor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Vibrationselemente nicht schnell verschleißen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das bewegliche Teil eine erste ebene Fläche aufweist, daß das Vibrationselement aus mindestens einem Schwingungselement und mindestens einem das Schwingungselement in Schwingung versetzenden piezoelektrischen Element besteht, und daß das Vibrationselement eine zweite ebene Fläche aufweist, die an die erste ebene Fläche anstößt und dabei das bewegliche Teil durch Flächenkontakt antreibt.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
30
Fig. 1 eine Seitenansicht eines konventionellen piezo-elektrischen Motors,
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Spiralform-Resonatoranordnung gemäß der Erfindung,
Fig. 7
Fig. 8
Fig. 9
Fig. 10
Fig. 3 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen Motors,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Spiralform-Resonatoranordnung gemäß Fig. 2,
Fig. 5 eine Seitenansicht eines wesentlichen Teils eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemäßen piezo-elektrischen Motors,
Fig. 6 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen piezo
elektrischen Motors,
einen Querschnitt durch ein drittes Ausführungsbeispiel,
eine Frontansicht eines vierten Ausführungsbeispiels,
eine Seitenansicht von Fig. 8 und
einen Querschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel.
Ein Ultraschall-Spiralform-Resonator 30, dessen Einzelheiten im folgenden beschrieben werden, und ein gabelförmiges Drehteil 40 mit zwei Armen 40a und 40b sind miteinander über einen Verbindungsbolzen verbunden (Fign. 2 und 3).
Der Spiralform-Resonator 30 besteht aus einer Stützplatte 38, die an einem nicht dargestellten feststehenden Rahmen befestigt ist, und aus zwei Drehschwingungskopplern 33 und 34, die mehrere Rippen 33x und 34x aufweisen, die sich jeweils in Richtung auf die Stützplatte 38 unter schrägen Winkeln verlaufen. Die Drehschwingungskoppler 33 und 34 sind zu beiden Seiten der Stützplatte 38 angeordnet. Die Enden der schräggestellten Rippen 33x und 34x sind fest mit der Stützplatte 38
St
verbunden. Jede der linksseitigen Rippen 33x und der rechtsseitigen Rippen 34x kann aus einer durchgehenden einzigen Platte gebildet sein, deren mittlerer Teil in einem radialen Schlitz 38x, der in der Stützplatte 38 gebildet ist, eingefügt ist. Zwei piezo-elektrische Elemente 31 und 32 bzw. Vibrationselemente sind an beiden Außenseiten der Drehschwingungskoppler 33 und 34 angeordnet. Die piezo-elektrischen Elemente 31 und 3 2 bestehen aus einem keramischen Material aus einer Pb(Zr-Ti)O3-Verbindung. Jedes piezo-elektrische Element hat eine zylindrische Form und ist in axialer Richtung polarisiert. Zwei Resonatorelemente 35 und 36 aus hochfestem Aluminium sind an beiden Außenseiten der piezoelektrischen Elemente 31 und 32 angeordnet. Diese Vibrationselemente 31,32,33,34,35 und 36 werden mit einer Kombination aus einem Bolzen und Muttern 37 miteinander fest verbunden. Die Drehschwingungskoppler 33 und 34 sind einstückig geformt. Beim Festziehen dieser Elemente mit Hilfe des Bolzens und Muttern 37 werden die Elemente 31,32,33,34,35 und 36 leicht verdreht und die Gesamtlänge reduziert sich aufgrund einer federnden Deformation der Rippen 33x und 34x. Beim Anlegen einer Hochfrequenzspannung an die piezo-elektrischen Elemente 31 und 32 schwingen diese unter Expansion und Kontraktion mit Ultraschallfrequenz, wodurch die Elemente 33,34,35 und 36 mit einer Resonanzfrequenz, die der Ultraschallfrequenz entspricht, schwingen, so daß die Resonatorelemente 35 und 36 in axialer Richtung der jeweiligen Elemente 31 bis 36 mit einer Drehschwingung gegen die Stützplatte 38 aufgrund der Kontraktion und Expansion der Rippen 33x und 34x schwingen, wodurch der Spiralform-Resonator 30 in Spiralform schwingt. Der Schwingungsweg der Spiralformschwingung ist in Fig. 4 erläutert. Bei Expansion der piezo-elektrischen Elemen-
te 31 und 32 wird die Endfläche des Resonatorelementes 36 in eine durch die strichpunktierte Linie x angedeutete Position gebracht und kehrt in die durch die ausgezogene Linie gezeigte Position zurück, wobei diese Bewegung wiederholt wird. Zusätzlich werden bei Expansion der piezo-elektrischen Elemente 31 und 32 die Rippen 33x und 34x verformt und das Resonatorelement 36 wird in Drehschwingungen versetzt, so daß die Endfläche des Elementes 36 auch in Umfangsrichtung, wie durch die Pfeilmarkierung K gezeigt, schwingt. Die resultierende Bewegung der beiden Schwingungsarten ist durch die Pfeilmarkierung Q angedeutet. Die resultierende Bewegung des Resonatorelementes 36 wird im folgenden als Spiralform-Schwingung bezeichnet. Es sei bemerkt, daß die in Fig. 2 gezeigten Muttern 37 nicht in der Anordnung gemäß Fig. 3 notwendig sind, wenn Gewindebohrungen in den Innenflächen 35y und 36y der Resonatorelemente 35,36 vorgesehen sind, um so diese mit beiden Enden des durch die Elemente 31 bis 34 hindurchgeführten Bolzens zu verschrauben.
Der Spiralform-Resonator 30 gemäß Fig. 3 ist in dem Zwischenraum zwischen den beiden Armen 40a und 40b des Drehteils 40 mit den Endflächen 35a und 36a der Resonatorelemente 35 und 36 eingefügt. Diese Endflächen sind eben und den ebenen Gleitflächen 44,45 der Arme 40a und 40b gegenüber angeordnet. Schrauben 41 werden an den Resonatoren 35 und 36 unter Zwischenlage von Hülsen 46 und Kugellagern 42 derart festgezogen, daß die Arme 40a und 40b gegen die Endflächen 35a und 36a gedrückt werden, wodurch die Gleitflächen 44,45 fest an die Endflächen 35a und 36a unter Reibungen stoßen. Beim Anlegen einer Sägezahn-Hochfrequenzspannung mit 32 KHz und ungefähr 30 V zwischen die Endflächen 35a und 36a
rotiert der Arm 40 um die Achse des Spiralform-Resonators 30 aufgrund der spiralförmigen Schwingung der Resonatorelemente 35 und 36. Im einzelnen wird unter der Annahme, daß das Resonatorelement 36 (oder 35) sich gemäß den in Fig. 4 gezeigten strichpunktierten Linien ausdehnt, das Resonatorelement 36 in die Richtung Kl verdreht. Bei Kontraktion wird das Resonatorelement 36 in die Richtung K2 verdreht. Auf diese Weise wird bei expandiertem Resonatorelement 36 (oder 35) die Endfläche 36a fest gegen die Gleitfläche 45 des Arms 40b in die Richtung Kl drehend gedrückt, wodurch der Arm 40 in die Richtung Kl gedreht wird. Bei Kompression des Resonatorelementes 36 wird der Eingriff der Endfläche 36a mit der Gleitfläche 45 gelöst, wobei sich das Resonatorelement 36 in die Richtung K2, ohne den Arm 40 zu bewegen, dreht. Bei Wiederholung dieses Bewegungsablaufes kann der Arm 40 in die Richtung Kl gedreht werden.
in diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser der Elemente 31,32 30mm, der Durchmesser der Elemente 35,36 50mm und die Länge zwischen den Endflächen 35a und 36a 60mm. Ein Gegenstand mit einem Gewicht von 1,5 Kg, der an einem mit dem Arm 40 verbundenen Hebel aufgehängt ist, kann aufgrund der Rotation des Armes 40 nach oben gehoben werden. Nachdem der Gegenstand hochgehoben ist und die angelegte Spannung ausgeschaltet wird, bleibt der Gegenstand in der hochgehobenen Position. Durch Anlegen einer Gleichspannung an die Arme 40 wird der Eingriff der Endflächen 36a mit der Gleitfläche 45 aufgrund der Kompression des Resonators 36 gelöst. Die Arme 40 sind dann gelöst, so daß der Gegenstand langsam herabgelassen wird. Diese Anordnung
ist ein Beispiel für die Anwendung des piezo-elektrischen Spiralschwingungsmotors in einem Roboterarin.
Das erste Ausführungsbeispiel weist eine Anordnung mit zwei Endflächen (35a,36a) der Resonatorelemente 35 und 36 auf, um ein großes Drehmoment zu erhalten. Der Spiral form-Schwingungsmotor kann auch mit nur einer Endfläche des Vibrationselementes verwendet werden, da der Spiralform-Resonator 30 eine symmetrische Anordnung in bezug auf die Stützplatte 38 aufweist. Fig. 5 zeigt ein piezo-elektrisches Element 51 mit 50mm Durchmesser, einen Drehschwingungs-Koppler 53 mit 50mm Durchmesser und einen Stator 52, die Seite an Seite angeordnet sind und untereinander sowie mit einem Resonatorelement 55 mit 80mm Durchmesser durch einen nicht dargestellten Bolzen verbunden sind. Der Stator 52 ist an einem nicht dargestellten stationären Teil mit einem in einer Aussparung 54 eingefügten Teil befestigt. Eine Gleitfläche 56a eines Rotors 56 mit einer Welle 60 liegt der Endfläche 55a des Resonatorelementes 55 gegenüber, wobei die Welle 60 von einem Lager 57 getragen wird. Eine den Anpreßdruck einstellende Mutter 59 ist auf die Welle 60 aufgeschraubt, um die Länge einer Schraubenfeder 58 durch Verlagerung der Mutter 59 einzustellen, um den Ring 57 und den Rotor 56 anzudrücken. Bei Drehung eines den Anpreßdruck einstellenden Teils 59 zur Verlagerung des Teils 59 in Richtung des Rotors 56 wird die Gleitfläche 56a gegen die Endfläche 55a des Resonatorelementes 55 angedrückt. Durch Anlegen einer Hochfrequenzspannung von 25 KHz und 30 V an den Stator 52 und das piezo-elektrische Element 51 über eine Leitung 61 wird der Rotor mit einer Drehzahl von 300 U/min gedreht. Das dabei entstehende Drehmoment ist so groß, daß der Rotor nicht mit der Hand angehalten werden kann. Aufgrund
einer großen Gleitfläche erhält man ein großes Drehmoment. Die elektrische Eingangsleistung beträgt dabei 35 Watt.
In Fig. 6 ist der in Fig. 3 gezeigte Spiralform-Schwingungsmotor von einem zylindrischen Gehäuse 62 umgeben, wobei die Endflächen der Resonatorelemente 35,36 gegen die jeweiligen Gleitflächen 56a, die Wellen 60 aufweisen, angedrückt werden. Es sei bemerkt, daß in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 die Richtung der schrägstehenden Ebenen der Rippen 33x und 34x der Drehschwingungskoppler 33 und 34 auf beiden Seiten der Stützplatte 63 gleich sind, wodurch sich der Rotor 56R auf der rechten Hälfte in umgekehrter Drehrichtung in bezug auf die Drehrichtung des Rotors 56L auf der linken Hälfte dreht. Die Stützplatte 63 ist fest mit dem zylindrischen Gehäuse 62 verbunden. Dieses Ausführungsbeispiel eines Spiralform-Schwingungsmotors hat also zwei Wellen 60, von denen sich eine in die eine Drehrichtung und die andere in die entgegengesetzte Drehrichtung dreht und die jeweils von dem zylindrischen Gehäuse 62 hervorstehen. Der Anpreßdruck der Gleitfläche ist wesentlich für die Höhe des Drehmomentes. Daher kann der Anpreßdruck mit einem Einstellteil 59 für den Anpreßdruck, wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 gezeigt, eingestellt werden. Das Einstellteil 59 ist innerhalb des Gehäuses 62 angeordnet und die Federspannung der Schraubenfeder 58 wird durch Drehung des Einstellteils 59 eingestellt.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist der Spiralform-Resonator 30 in einem zylindrischen Gehäuse 60a,60b angeordnet, das aus einer rechten Hälfte 60a und einer linken Hälfte 60b besteht. Der Spiralform-
Resonator 30 ist im Gehäuse 60a,60b gegen Drehung gesichert, indem die sechseckigen Muttern 88 in den Aussparungen 86 eingebettet sind, die in der Innenfläche jeder Gehäusehälfte 60a,60b eingelassen sind. Außerdem sind von jeder Gehäusehälfte 60a,60b hervorstehende Stangen 87 in den Resonatorelementen 35 und 36 in Löchern eingefügt. Die Drehschwingungskoppler 33 und 34 bestehen aus mehreren Rippen 33x,34x aus sich biegenden Federplatten, deren jeweilige Enden fest an der Stützplatte 38 befestigt sind, so daß die sich biegenden Federplatten 33x und 34x bei Expansion der piezoelektrischen Elemente 31 und 32 gestaucht oder bogenförmig gekrümmt werden. Die Stützplatte 38 wird von der rechten Gehäusehälfte 60a und der linken Gehäusehälfte 60b über Kugellager 64 drehbar geklemmt. Die piezoelektrischen Elemente 31,32, die Drehschwingungskoppler 33,34 und die Resonatorelemente 35,36 sind über einen nicht dargestellten Bolzen untereinander verbunden und durch die Muttern 88 an beiden Enden des Bolzens befestigt. Die Stützplatte 38 steht radial von dem Gehäuse 60a,60b ab und weist einen Ringflansch 65 aus Bronze auf. Ein Rotor 66 in Form einer ringförmigen Platte ist drehbar um das Gehäuse 60a,60b über ein Kugellager 67' gelagert, das in der inneren Umfangswand des Rotors 66 eingepaßt ist, so daß der Rotor direkt an eine Seitenfläche des Ringflansches 65 anstößt. Der Rotor 66 wird über ein Kugellager 69 gegen den Ringflansch 65 angedrückt. Das Kugellager ist am Ende der jeweiligen piezo-elektrischen Elemente, die als Anpreßelemente 67 dienen und fest an einem stationären Rahmen 68 befestigt sind, angeordnet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser der Resonatorelemente 35,36 35mm und die Länge zwischen
den Endflächen der Resonatorelemente 35,36 44mm. Der äußere Durchmesser des Ringflansches 65 beträgt 60mm und seine Dicke 3mm.
Bei diesem Motor tritt die Torsionsschwingung an der Stützplatte 38 beim Anlegen einer Hochfrequenzspannung an die piezo-elektrischen Elemente 31 und 32 auf. In einem solchen Zustand rotiert der Rotor 66 beim Anlegen einer Hochfrequenzspannung in Phase mit der den piezoelektrischen Elementen 31 und 32 zugeführten Hochfrequenzspannung in eine Drehrichtung durch Wiederholung des Anstoßens des Rotors gegen den Ringflansch 65 aufgrund der Expansion der Anpreßelemente 67 und des Lösens von dem Ringflansch 65 aufgrund der Kontraktion.
Mit diesem Ausführungsbeispiel erreichte der Rotor 66 eine Drehzahl von 500 U/min..
Der Rotor 66 dreht sich in umgekehrter Richtung, wenn an die Anpreßelemente 67 eine Hochfrequenzspannung angelegt wird, die einen entgegengesetzten Phasenverlauf im Vergleich zu der den piezo-elektrischen Elementen 31,32 zugeführten Hochfrequenzspannung aufweist. Die Drehzahl und das Drehmoment des Rotors 66 wird durch die Expansionskraft der Anpreß elemente 67 und von der Phase der den Anpreßelementen 67 zugeführten Hochfrequenzspannung bestimmt.
Obwohl die Anpreßelemente 67 aus laminierten piezoelektrischen Elementen gebildet sind, können andere Bauformen von Schwingungselementen verwendet werden, sofern diese Elemente mit einer Amplitude von mehr als 10 μΐη bei 10 KHz schwingen können.
In Fign. 8 und 9 besteht das bewegliche Element aus einer linearen Schiene 70, die angetrieben wird. Die Schiene 70 ist linear in bezug auf den Stator des Motorgehäuses bewegbar. Piezo-elektrische Elemente 71 und 72 (Breite 10mm, Länge 40mm, Dicke 7mm) sind jeweils auf den Flächen 73a (Breite 10mm, Länge 40mm) des SchlupfVerbindungselementes 73 laminiert, das von Resonatorelementen 74 (Breite 10mm, Länge 60mm, Dicke 7mm) geklemmt wird. Die Resonatorelemente 74 sind fest über Bolzen (Durchmesser 6mm, Länge 50mm) und Muttern 75 bis zu einem solchen Ausmaß festgezogen, daß das Schlupfverbindungselement elastisch um 0,1mm gebogen wird. Beim Anlegen einer Hochfrequenzspannung von 30 KHz und 20 V an die piezo-elektrischen Vibrationselemente 71,72 über die Anschlüsse 77,78 schwingt das Schlupfverbindungselement 73 mit einer Amplitude von 30μΐη. Die Schiene 70 (Breite 5mm, Dicke 2mm) ist in den Spalt zwischen dem Anpreßelement 79 und dem Schlupfverbindungselement 73 eingefügt, dem die Hochfrequenzspannung in Phase mit der den piezo-elektrischen Elementen 71,72 zugeführten Hochfrequenzspannung zugeführt wird, so daß die Schiene 70 mit einer Geschwindigkeit von 40 cm/see. in ihre Längsrichtung bewegt wird.
Beim Umkehren der Phase der dem Anpreßelement 79 zugeführten Hochfrequenzspannung wird die Schiene 70 unmittelbar in die umgekehrte Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit von 40 cm/see. bewegt.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 wird ein Spiralform-Resonatorelement 35 mit einem Gleitzylinder 80 verbunden, der einen vergrößerten Durchmesser aufweist. Der Gleitzylinder 80 befindet sich im Hohlraum eines hohlzylindrischen Rotors 82 und wird von diesem
umschlossen. Die Endflächen 81a,81b des Gleitzylinders 80 sind den Innenflächen 82a,82b des zylindrischen Rotors 82 gegenüber angeordnet. Der Rotor 82 wird von einer Welle 83 getragen, die in einem in den Gleitzylinder 80 eingepaßten Kugellager 84 gelagert ist. Ein Bolzen 90 ist durch die Elemente 31 bis 36 hindurchgeführt. Die den Vibrationselementen entgegengesetzte Seite des Bolzens 90 steht mit vermindertem Durchmesser um 15mm weiter vor als der Befestigungsteil für die Mutter. Der Bolzen 90 ist über ein Kugellager 85 drehbar gelagert. Beim Anlegen einer Hochfrequenzspannung mit 20 KHz und 30 V an das piezo-elektrische Element 3 2 dreht sich der Rotor 82, wenn die Welle 83 nach rechts von dem Teil verschoben wird, in dem das Kugellager 85 angeordnet ist, in einer Drehrichtung und wenn die Welle 83 nach links gezogen wird, in umgekehrter Drehrichtung. Dabei berühren sich in dem einen Fall die Flächen 81a und 82a und in dem anderen Fall die Flächen 81b und 82b.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen können die Resonatorelemente wegfallen, wenn eine ausreichende Vibrationskraft und Vibrationsamplitude allein durch piezo-elektrische Elemente erzielt werden kann.

Claims (12)

ANSPRÜCHE
1. Piezo-elektrischer Motor aus Vibrationselementen, die ein bewegliches Teil antreiben,
dadurch gekennzeichnet,
daß das bewegliche Teil (40,56,56R,58L,66,70,82) eine erste ebene Fläche (44,45,56a,82a) aufweist, daß das Vibrationselement (30) aus mindestens einem Schwingungselement (33,34,53,73) und mindestens einem das Schwingungselement in Schwingung versetzenden piezo-elektrischen Element (31,32,51,71,72) besteht, und daß das Vibrationselement (30) eine zweite ebene Fläche (35a,36a,55a,81a) aufweist, die an die erste ebene Fläche anstößt und dabei das bewegliche Teil durch Flächenkontakt antreibt.
2. Piezo-elektrischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationselement (30) mindestens ein Resonatorelement (35,36,55,74) aufweist und daß die erste ebene Fläche des beweglichen Teils an das Resonatorelement anstößt.
3. Piezo-elektrischer Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Resonatorelement eine der ersten ebenen Fläche des beweglichen Teils gegenüberliegende Fläche und eine der zweiten ebenen Fläche des Vibrationselementes gegenüberliegende Fläche aufweist.
4. Piezo-elektrischer Motor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungselement ein Drehschwingungselement (33,34,53) ist.
V-
5. Piezo-elektrischer Motor nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwxngungselement (33,34,53) mehrere Rippen (33x,34x) aufweist, die schräg in Richtung auf das Stützteil (38,52,63) in der gleichen Richtung verlaufen.
6. Piezo-elektrischer Motor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vibrationselement wenigstens ein zylindrisches piezo-elektrisches Element aufweist, das mit dem Schwingungselement koaxial fest verbunden ist.
7. Piezo-elektrischer Motor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungselement und das piezo-elektrische Element miteinander über ein in der koaxialen Achse verlaufendes Befestigungsmittel verbunden sind.
8. Piezo-elektrischer Motor nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten eines stationären Stützteils (38,52,63) als bewegliches Teil ein Rotor (40,56R,56L) und als Vibrationselement ein piezo-elektrisches Element (31,3 2) und ein Schwingungselement (32,34) angeordnet sind.
9. Piezo-elektrischer Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß einer der beiden Vibrationselemente wahlweise antreibbar ist.
-ys -
10. Piezo-elektrischer Motor nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (56R,56L) auf einer Welle (60) gelagert ist, auf der eine Schraubenfeder (58) zum Einstellen der Anpreßkraft des Rotors gegen das Vibrationselement befestigt ist.
11. Piezo-elektrischer Motor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungselement (33,34,53) aus einer Serie von gekrümmten Federelementen besteht.
12. Piezo-elektrischer Motor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwingungselement ein Linearschwingungselement (73) ist.
DE19843433768 1983-09-16 1984-09-14 Piezo-elektrischer motor Granted DE3433768A1 (de)

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JP58169366A JPS6062882A (ja) 1983-09-16 1983-09-16 辷りモ−ド駆動の圧電モ−タ

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0198183A2 (de) * 1985-04-19 1986-10-22 Hitachi Maxell Ltd. Ultraschallmotor
US4885499A (en) * 1988-02-12 1989-12-05 Ngk Spark Plug Co., Inc. Ultrasonic driven type motor
US4933590A (en) * 1988-03-11 1990-06-12 Nec Corporation Ultrasonic motor
US5162692A (en) * 1986-10-26 1992-11-10 Olympus Optical Company Limited Ultrasonic oscillator and ultrasonic motor using the same
DE19909913A1 (de) * 1999-03-06 2000-10-12 Nmi Univ Tuebingen Elektromechanische Antriebsvorrichtung

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2874762B2 (ja) * 1989-06-05 1999-03-24 キヤノン株式会社 モータ駆動装置
JP2935504B2 (ja) * 1989-07-05 1999-08-16 キヤノン株式会社 モータ
US5051647A (en) * 1989-07-06 1991-09-24 Nec Corporation Ultrasonic motor
JP3015090B2 (ja) * 1990-10-05 2000-02-28 キヤノン株式会社 振動波駆動装置
CA2066084A1 (en) * 1991-05-31 1992-12-01 Gordon Walter Culp Twisting actuators
US5410204A (en) * 1992-02-28 1995-04-25 Olympus Optical Co. Ltd. Ultrasonic oscillator
RU2061218C1 (ru) * 1992-07-22 1996-05-27 Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий Устройство для определения свойств текучих сред
JP3245245B2 (ja) * 1993-02-05 2002-01-07 沖電気工業株式会社 超音波モータ及び超音波搬送装置
JPH08336287A (ja) * 1995-06-07 1996-12-17 Nikon Corp 超音波アクチュエータ
JPH09121570A (ja) * 1995-08-22 1997-05-06 Nikon Corp 振動アクチュエータ
US6166477A (en) * 1997-04-07 2000-12-26 Asmo Co., Ltd. Ultrasonic motor with rotor converting longitudinal vibrations into torque
DE19757139A1 (de) * 1997-12-20 1999-06-24 Philips Patentverwaltung Antriebsvorrichtung für wenigstens zwei Rotationselemente mit wenigstens einem piezoelektrischen Antriebselement
JP4328412B2 (ja) * 1999-05-14 2009-09-09 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータおよび振動型駆動装置
US6373170B1 (en) 2000-03-10 2002-04-16 Edo Electro-Ceramic Products Piezo-electric motor
WO2003056370A2 (en) * 2001-08-09 2003-07-10 Bainbridge Networks, Inc. Fiber optic switch and piezoelectric motor
JP3985866B2 (ja) * 2001-12-05 2007-10-03 富士フイルム株式会社 超音波トランスジューサ及びその製造方法
US20080177268A1 (en) * 2002-02-14 2008-07-24 Wolfgang Daum Minimally-Invasive Approach to Bone-Obstructed Soft Tissue
US20040113519A1 (en) * 2002-12-12 2004-06-17 Charles Mentesana Micro-beam friction liner and method of transferring energy
US7545076B1 (en) 2005-07-11 2009-06-09 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. System and method for tracking drive frequency of piezoelectric motor
JP4780770B2 (ja) * 2006-04-10 2011-09-28 株式会社豊田自動織機 振動アクチュエータ
US8456068B2 (en) * 2009-12-22 2013-06-04 Royal Melbourne Institute Of Technology Piezoelectric actuator for use in micro engineering applications
CN103042281B (zh) * 2012-12-29 2016-01-27 苏州市职业大学 基于纵扭复合模态的超声电火花复合加工振子
TWI563789B (en) * 2015-08-27 2016-12-21 Univ Chung Yuan Christian Single hybrid motor,dual hybrid motor and hybrid motor assembly

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU576648A1 (ru) * 1976-06-02 1977-10-15 Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Малых Электрических Машин Объединения "Эльфа" Вибродвигатель
DE2910699A1 (de) * 1978-04-12 1979-10-25 Sp Pk I T Bjuro Malych Elektri Schwingmotor
DE2910698A1 (de) * 1979-03-19 1980-10-02 Sp Pk I T Bjuro Malych Elektri Schwingmotor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3211931A (en) * 1962-12-10 1965-10-12 Gen Electric Electromechanical transducer motors
SU532947A1 (ru) * 1975-08-11 1976-10-25 Вильнюсский Ордена Трудового Красного Знамени Электротехнический Завод "Эльфа" Вибродвигатель
SU623241A1 (ru) * 1976-11-04 1978-09-05 Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Малых Электрических Машин Производственного Объединения "Эльфа" Вибродвигатель
SU604058A1 (ru) * 1976-12-06 1978-04-25 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса Вибродвигатель вращательного движени
GB2044015A (en) * 1979-03-08 1980-10-08 Sp P Konstrukt I Tekhnolog Bju Piezoelectric vibration motor
US4210837A (en) * 1979-03-08 1980-07-01 Misikov Vitaly M Piezoelectrically driven torsional vibration motor
US4325264A (en) * 1980-03-24 1982-04-20 Toshiiku Sashida Supersonic vibration driven motor device
JPS59117473A (ja) * 1982-12-21 1984-07-06 Canon Inc 振動波モ−タ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU576648A1 (ru) * 1976-06-02 1977-10-15 Специальное Проектно-Конструкторское И Технологическое Бюро Малых Электрических Машин Объединения "Эльфа" Вибродвигатель
DE2910699A1 (de) * 1978-04-12 1979-10-25 Sp Pk I T Bjuro Malych Elektri Schwingmotor
DE2910698A1 (de) * 1979-03-19 1980-10-02 Sp Pk I T Bjuro Malych Elektri Schwingmotor

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0198183A2 (de) * 1985-04-19 1986-10-22 Hitachi Maxell Ltd. Ultraschallmotor
EP0198183A3 (en) * 1985-04-19 1988-07-20 Hitachi Maxell Ltd. Ultrasonic motor
US5162692A (en) * 1986-10-26 1992-11-10 Olympus Optical Company Limited Ultrasonic oscillator and ultrasonic motor using the same
US4885499A (en) * 1988-02-12 1989-12-05 Ngk Spark Plug Co., Inc. Ultrasonic driven type motor
US4933590A (en) * 1988-03-11 1990-06-12 Nec Corporation Ultrasonic motor
DE19909913A1 (de) * 1999-03-06 2000-10-12 Nmi Univ Tuebingen Elektromechanische Antriebsvorrichtung
DE19909913B4 (de) * 1999-03-06 2004-01-15 NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen Elektromechanische Antriebsvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE3433768C2 (de) 1993-02-11
US4947076A (en) 1990-08-07

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