DE3851781T2

DE3851781T2 - Wanderwellenmotor.

Info

Publication number: DE3851781T2
Application number: DE3851781T
Authority: DE
Inventors: Masao Kasuga
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 1987-06-04
Filing date: 1988-05-26
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2008-05-27
Also published as: EP0294102A2; EP0294102A3; US5440192A; HK1007035A1; DE3851781D1; EP0294102B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Wanderwellenmotor, beispielsweise einen kompakten Ultraschallmotor unter Ausnutzung von Ultraschallschwingungen mit einem elektromechanischen Wandler zur Erzeugung einer Wanderwelle und einem durch die Wanderwelle angetriebenen beweglichen Element.
Ein bekannter Ultraschallmotor ist ein Motortyp mit stehenden Wellen, welcher als Antriebsquelle einen Langevin- Oszillator aufweist. Ein derartiger Motor ist in der US-A- 4,019,073 beschrieben. Ein weiterer bekannter Ultraschallmotor ist ein Motortyp mit Wanderwellen unter Ausnutzung einer auf einem Stator erzeugten Wanderwelle zum Antrieb eines auf dem Stator vorgesehenen Rotors. Der Wanderwellenmotor erzeugt eine geringere Abnutzung an der Reibungs- Übertragungsfläche zwischen dem Stator und dem Rotor und kann im Vergleich zum Motortyp mit stehenden Wellen einfacher in Rückwärtsrotationsrichtung angetrieben werden. Ein derartiger Wanderwellenmotor ist in den US-A-4,513,219 (Katsuma et al), US-A-4,562,374 (Sashida) und EP-A-169,297 (Tokushima) beschrieben.
Katsuma et al und Sashida beschreiben einen Wanderwellenmotor unter Verwendung eines piezoelektrischen Elementes vom Ling-Typ. Dieser Typ eines Wanderwellenmotors besteht im wesentlichen aus einem ringförmigen Vibratorkörper und einem darauf vorgesehenen beweglichen Körper. Auf dem Vibratorkörper befindet sich ein ringförmiger piezoelektrischer Vibrator. Der Vibratorkörper ist über einen Lagermechanismus an einer Basis befestigt. Auf dem ringförmigen piezoelektrischen Vibrator ist zwischen zwei Elektrodengruppen ein Spalt mit einer Länge von der Hälfte des Bogens einer Elektrode vorgesehen. Die Wanderwelle wird durch Anlegen eines Wechselsignals mit einer Phasendifferenz von 90 an die beiden Gruppen erzeugt.
Ein anderer Typ eines Wanderwellenmotors unter Verwendung eines scheibenförmigen piezoelektrischen Elementes ist in dem europäischen Patent von Tokushima beschrieben. In einem derartigen Motor wird ein Stator durch einen scheibenförmigen federnden Vibratorkörper mit einem zahnförmigen Vorsprung verwendet. Auf dem Vibratorkörper befindet sich ein scheibenförmiger piezoelektrischer Vibrator. Auf dem Vorsprung des Vibratorkörpers ist ein beweglicher Körper mit einer als Rotationsführung wirkenden zentralen Welle vorgesehen. Auf der zentralen Welle ist zur Erzeugung eines geeigneten Kontaktdrucks zwischen dem Vibratorkörper und dem beweglichen Körper eine Druckregeleinrichtung vorgesehen, so daß die Wanderwellenkomponente wirksam auf den beweglichen Körper übertragen werden kann. Der Vibratorkörper ist auf zwei auf einer Basis ausgebildeten kreisförmigen Vorsprüngen gelagert und befestigt. Der scheibenförmige piezoelektrische Vibrator besteht aus einer Vielzahl von derartig angeordneten Elektroden, daß der piezoelektrische Vibrator um eine halbe Ganghöhe der Bogenlänge gleitet, wobei der piezoelektrische Vibrator eine gerade Anzahl von Elektroden in Umfangsrichtung besitzt, so daß jede Elektrode die gleiche Bogenlänge besitzt.
In einem mit einem ringförmigen Vibratorkörper konstruierten Wanderwellenmotor des oben beschriebenen Typs wird die Wanderwelle aufgrund der vorgesehenen Lagerstruktur bis zu einem gewissen Maß beträchtlich gedämpft, da die durch den piezoelektrischen Vibrator angeregte Biegungsmoden-Wanderwelle keinen Schwingungsknotenpunkt besitzt. Daher ist der elektromechanische Wandlerwirkungsgrad klein. Enthält die Konstruktion des Wanderwellenmotors einen scheibenförmigen Vibratorkörper, so ergibt sich der Vorteil, daß der Vibratorkörper an zwei Stellen in Radialrichtung der Basis an dieser befestigt und durch diese gelagert werden kann, da der Vibratorkörper in einem Sekundäroszillationsmodus in seiner Radialrichtung erregt wird.
Der obengenannte schlechte Wirkungsgrad ergibt sich jedoch aufgrund der Lageänderung der Knotenpunkte und der Größe der Lagerkraft. Werden der Durchmesser und die Dicke verringert, so wird das Problem unvermeidbar größer. Da der Scheibentypmotor einen beweglichen Körper besitzt, welcher einstückig mit den zentralen Wellen ausgebildet ist, müssen darüber hinaus die Wellen mittels eines auf dem beweglichen Körper vorgesehenen Lagerelementes gelagert werden. Besitzt ein Motor vom Ling-Typ einen derartigen beweglichen Körper, so muß in der Basis ein Lagerelement vorgesehen werden. Da der Aufbau eines piezoelektrischen Vibrators des beschriebenen Typs so beschaffen sein muß, daß benachbarte Elektroden in bezug aufeinander in unterschiedlichen Richtungen polarisiert sind, ist es darüber hinaus erforderlich, einen geeigneten Spalt zwischen den Elektroden vorzusehen, um Lecks oder Risse usw. aufgrund der bei der Polarisation in einem hohem elektrischen Feld erzeugten Spannungskonzentration zu verhindern. Daher sind zwischen benachbarten Elektroden Spalte geeigneter Breite vorgesehen. Generell ist eine geeignete Breite für einen derartigen Spalt im wesentlichen gleich der doppelten Dicke des piezoelektrischen Oszillators. Diese Spalte bedingt jedoch, daß die Phasen der Wanderwellen und deren Amplitude nachteilig beeinflußt werden. Da diese Spalte ungesättigte Teile sind, die aufgrund der in unterschiedlichen Richtung geführten Polarisation benachbarter Elektroden verbleiben, tritt darüber hinaus eine ungleichförmige Wellenlänge jeder Wanderwelle auf. Soll eine Einrichtung mit geringem Durchmesser oder eine Einrichtung mit geringem Stromverbrauch geschaffen werden, so ist dies ebenfalls nicht möglich, wenn der größte Teil des Umfangs durch Eingangselektroden eingenommen wird.
In der JP-A-61-18370 ist ein horizontales Lagerelement 7 beschrieben, auf dem aufeinanderfolgend eine ringförmige piezoelektrische Einheit 5, eine ringförmige Vibratoreinheit 6, ein Gleitstück 12 und ein invertierter U-förmiger Rotor 8 montiert sind. Der Rotor wird mittels einer Feder 10 gegen das Gleitstück 12 gedrückt, wobei die Feder mit dem Kopf einer vertikal ausgerichteten an den Lagermitteln 7 befestigten Schraube 9 in Eingriff steht. Wird an die piezoelektrische Einheit 5 eine Spannung angelegt, so wird in der Vibratoreinheit eine den Rotor 8 antreibende Wanderwelle erzeugt. Die Schraube 19 verläuft frei durch die Elemente 5, 6, 12 und 8.
Erfindungsgemäß ist ein Wanderwellenmotor mit Lagermitteln, welche Teil einer festen Struktur sind und einen Vibratorkörper lagern; einem am Vibratorkörper befestigten und von den Lagermitteln beabstandeten piezoelektrischen Vibrator, welcher zur Erzeugung von Wanderwellen im Vibratorkörper dient; einem beweglichen Körper, der vom Vibratorkörper angetrieben wird und mit dem Vibratorkörper in Druckkontakt steht; sowie Druckregelmitteln zur Einstellung des Kontaktdrucks zwischen dem beweglichen Körper und dem Vibratorkörper vorgesehen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Lagermittel eine Welle sind, welche am Vibratorkörper befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet ist, daß der Vibratorkörper und der piezoelektrische Vibrator scheibenförmig ausgebildet sind, und daß der bewegliche Körper drehbar auf der Welle montiert ist.
Der piezoelektrische Vibrator ist vorzugsweise an einer Seite lediglich des Vibratorkörpers befestigt.
Die Druckregelmittel können mit dem beweglichen Körper in Wirkverbindung stehen.
Der Außendurchmesser des piezoelektrischen Vibrators kann kleiner als der des Vibratorkörpers sein.
Die Lagermittel werden vorzugsweise durch eine Lagerwelle gebildet, welche als Rotationszentrum des beweglichen Körpers dient.
Die Druckregelmittel sind vorzugsweise an der Welle befestigt.
Vorzugsweise ist der piezoelektrische Vibrator mit einer Vielzahl von gleichartigen gleichen Winkelabstand aufweisenden Elektroden versehen.
Vorzugsweise ist der Umfangsspalt zwischen benachbarten Elektroden an ihren radial äußersten Teilen gleich 1/2 bis 3/2 mal der Länge des Bogens einer Elektrode.
Der bewegliche Körper oder der Vibratorkörper besitzen vorzugsweise einen mit dem anderen Körper in Kontakt stehenden ringförmigen Ansatz.
Der ringförmige Ansatz kann am Umfang seines entsprechenden Körpers vorgesehen sein.
Ein Wanderwellenmotor gemäß vorliegender Erfindung kann dünn sein und einen kleinen Durchmesser besitzen. Er kann weiterhin so beschaffen sein, daß durch die Lagermittel für den Vibratorkörper keine Störung in der Komponente der Wanderwelle auftritt. Er kann weiterhin so beschaffen sein, daß der Kontaktdruck zwischen dem beweglichen Körper und dem Vibratorkörper leicht einstellbar ist, wobei er lediglich einen geringen Stromverbrauch besitzt und in den Phasen der in ihm erzeugten Wanderwelle kein Schlupf vorhanden ist. Er kann darüber hinaus so beschaffen sein, daß aufgrund einer Störung der Amplitude der in jeder der Elektroden erzeugten Stehwellenkomponente keine Beeinträchtigung der Stärke der Wanderwellenkomponente vorhanden ist.
Wie oben ausgeführt, kann der Vibratorkörper durch eine Lagerwelle gelagert werden und einstückig mit dieser ausgebildet sein. Daraus ergibt sich eine stabile und einfache Lagerung in der Weise, daß Dämpfungen der Wanderwelle im wesentlichen verhindert werden, selbst wenn der Vibratorkörper dünn sein und einen kleinen Durchmesser besitzen kann.
Ein volles Verständnis der vorliegenden Erfindung ergibt sich aus der detaillierten Beschreibung der nachfolgend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen, die jedoch lediglich erläutert sind und nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend anzusehen sind. Es zeigt:
Fig. 1 eine vertikale Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Wanderwellenmotors gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Wanderwellenmotors gemäß vorliegender Erfindung;
Fig. 3(a) und 3(b) die Wirkungsweise eines Vibratorkörpers des Wanderwellenmotors gemäß vorliegender Erfindung bei Betrieb in Radialrichtung;
Fig. 4 den Zusammenhang zwischen der Form des Vibratorkörpers und der mechanischen Resonanzfrequenz;
Fig. 5 eine ebene Ansicht eines piezoelektrischen Vibrators, der in einem Wanderwellenmotor gemäß vorliegender Erfindung verwendbar ist; und
Fig. 6 eine ebene Ansicht eines weiteren piezoelektrischen Vibrators, der in einem Wanderwellenmotor gemäß vorliegender Erfindung verwendbar ist.
Fig. 1 zeigt eine vertikale Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines Wanderwellenmotors gemäß vorliegender Erfindung. Gemäß Fig. 1 ist eine zentrale Lagerwelle 1 einstückig mit einer Basis 2 ausgebildet, welche eine feste Struktur zur Befestigung des Wanderwellenmotors in seiner Lage bilden. Ein scheibenförmiger Vibratorkörper 3 ist einstückig mit der zentralen Lagerwelle in seinem zentralen Bereich so ausgebildet, daß im Betrieb kein nicht vibrierender Teil des Vibratorkörpers 3 mit Ausnahme an der Lagerwelle 1 vorhanden ist. Im vorliegenden Fall ist der Vibratorkörper 3 aus federndem Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, Messing oder Duralumin hergestellt und durch die zentrale Lagerwelle 1 im wesentlichen an seinem zentralen Bereich gelagert.
An einer Seite des Vibratorkörpers 3 ist ein piezoelektrischer Vibrator 4 befestigt, der zur Erzeugung von Wanderwellen im Vibratorkörper dient. Der piezoelektrische Vibrator 4 ist aufgrund einer zentralen Öffnung 4a von der Lagerwelle 1 beabstandet, so daß im Betrieb kein nicht vibrierender Teil des piezoelektrischen Vibrators 4 vorhanden ist. Der piezoelektrische Vibrator 4 wird durch eine oder mehrere jeweils eine zentrale Öffnung 4a aufweisende piezoelektrische keramische Platten oder durch mehrere piezoelektrische keramische Platten gebildet, welche in Umfangsrichtung winkelmäßig beabstandet sind. Auf der Platte oder den Platten sind in Umfangsrichtung mehrere profilierte Elektroden vorgesehen, wobei der piezoelektrische Vibrator 4 polarisiert wird. Ein durch den Vibratorkörper 3 angetriebener beweglicher Körper 5 besitzt in seinem zentralen Teil ein Führungsloch 5a, durch das die zentrale Lagerwelle 1 verläuft, so daß der bewegliche Körper 5 unter Ausnutzung der zentralen Lagerwelle 1 als Rotationszentrum rotieren kann. Der bewegliche Körper 5 besitzt an seinem Umfang einen ringförmigen Ansatz 5b, welcher mit dem Vibratorkörper 3 in Kontakt steht; die umgekehrte Ausgestaltung ist jedoch ebenfalls möglich. Der bewegliche Körper 5 wird durch eine Druckregeleinrichtung, welche durch ein Federelement 6, Abstandshalter 7 und einen Anschlag 8 gebildet wird, unter Druck gesetzt und mit dem Vibratorkörper 3 in Kontakt gebracht, wobei die Druckregeleinrichtung auf dem beweglichen Element 5 montiert ist. Diese Druckregeleinrichtung regelt den Kontaktdruck zwischen dem Vibratorkörper 3 und dem beweglichen Körper 5 so, daß er die Wanderwellenkomponente des beweglichen Körpers 5 zwecks Umwandlung der Wanderwellenkomponente in eine Drehbewegung am wirksamsten führen kann, wobei die Wanderwellenkomponente im Vibratorkörper 3 und im piezoelektrischen Vibrator 4 erzeugt wird. Weiterhin ist die Druckregeleinrichtung auf der zentralen Lagerwelle 1 vorgesehen, wodurch in einfacher Weise eine kleine Einstellung des Kontaktdrucks des beweglichen Körpers 5 gegen den Vibratorkörper 3 möglich wird, wenn der bewegliche Körper 5 unter Druck gesetzt und mit dem Vibratorkörper 3 in Kontakt gebracht wird. Der bewegliche Körper 5 kann daher mit dem geeignetsten Kontaktdruck gedreht werden.
Die Druckregeleinrichtung kann den Kontaktdruck durch Änderung des Federelementes 6, beispielsweise einer Blattfeder oder einer Kreuzfeder, oder durch Vergrößerung oder Verringerung der Anzahl der Abstandshalter 7 regeln. Als Alternative zum Anschlag 8 in Form eines C-Rings oder E-Rings, kann auch eine Kontermutter zur Druckregelung verwendet werden.
Der bewegliche Körper 5 ist so ausgebildet, daß er lediglich mit der Außenseite des Vibratorkörpers 3 in Kontakt gebracht wird. Selbst wenn der Vibratorkörper 3 durch dünnes ebenes Federmaterial gebildet wird, kann daher die durch den Vibratorkörper 3 erregte Wanderwellenkomponente gleichförmig auf den beweglichen Körper 5 übertragen werden. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Struktur können der Vibratorkörper 3 und der bewegliche Körper 5 dünn und mit kleinem Durchmesser ausgebildet werden. Um der Außenseite des Vibratorkörpers 3 die maximale Auslenkung in die Radialrichtung zu geben, kann darüber hinaus die Erregung mit einer Treiberfrequenz erfolgen, bei der eine Resonanz im Primärvibrationsmodus in bezug auf die Radialrichtung auftritt. Dies trägt dazu bei, daß ein Vibrationskreis und ein Antriebskreis realisiert werden, die einen geringen elektrischen Stromverbrauch gewährleisten, weil kleine Frequenzen verwendet werden können.
Fig. 2 zeigt eine Vertikalschnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Wanderwellenmotors gemäß vorliegender Erfindung. Der Vibratorkörper 3 ist in seinem zentralen Teil einstückig durch die zentrale Lagerwelle 1 gelagert, welche ihrerseits einstückig mit der Basis 2 ausgebildet ist. Die Fläche des Vibratorkörpers 3, auf welcher der piezoelektrische Vibrator 4 angeordnet ist, ist dessen Oberseite, so daß die Gesamtbreite verringert wird. Der Außendurchmesser des piezoelektrischen Vibrators 4 ist kleiner als der des Vibratorkörpers 3, so daß die gesamte elektrostatische Kapazität des piezoelektrischen Vibrators 4 verringert wird. Daher ist eine Einrichtung mit geringem elektrischen Stromverbrauch realisierbar.
Da die Dicke des piezoelektrischen Vibrators 4 verringert ist, wird generell die Stärke des elektrischen Feldes erhöht, so daß die Einrichtung mit kleiner Spannung betrieben werden kann. Andererseits wird der elektrische Strom größer, da die elektrostatische Kapazität zunimmt. Aufgrund dessen ist eine derartige Verringerung des Durchmessers des piezoelektrischen Vibrators 4 wünschenswert.
Bei dieser Ausführungsform nutzt die Druckregeleinrichtung die Kraft der Abstoßung zwischen zwei Permanentmagneten. Der Aufbau ist so beschaffen, daß ein auf dem beweglichen Körper 5 vorgesehener Magnet 10 und ein weiterer Magnet 11, welcher am Anschlag 8 anstößt, sich abstoßen, wodurch der bewegliche Körper 5 mit dem Vibratorkörper 3 in Eingriff gebracht wird. Ein Führungselement 9 lagert den Vibratorkörper 3 statisch und wirkt als Drehführung für den beweglichen Körper 5, wobei es so durch die zentrale Öffnung 4a des piezoelektrischen Vibrators 4 verläuft, daß der letztere sich von ihm in Abstand befindet. Abstandshalter 7 regeln den Kontaktdruck.
Fig. 3 zeigt die Wirkungsweise des Vibratorkörpers 3 in Radialrichtung. Der piezoelektrische Vibrator 4 ist an einer Seite des Vibratorkörpers 3 befestigt, dessen zentraler Teil an der zentralen Lagerwelle 1 befestigt ist und von dieser gelagert wird. Der Vibratorkörper 3 und der piezoelektrische Vibrator 4 werden daher einstückig im Primärvibrationsmodus betrieben, in dem die Außenfläche maximal ausgelenkt wird.
Fig. 3(a) zeigt den Fall, in dem der Außendurchmesser des Vibratorkörpers 3 und der des piezoelektrischen Vibrators 4 gleich sind, wobei der Vibratorkörper 3 im Betrieb in der durch die gestrichelte Linie angegebenen Weise über seine Länge gekrümmt wird. Der Umfang des Vibratorkörpers 3 erfährt daher eine maximale Auslenkung von Xa. Fig. 3(b) zeigt dagegen den Fall, in dem der Durchmesser des piezoelektrischen Vibrators 4 kleiner als der des Vibratorkörpers 3 ist.
In dem Teil, in dem der piezoelektrische Vibrator 4 mit dem Vibratorkörper 3 verbunden ist, wird der letztere im Betrieb gekrümmt, während der Vibratorkörper 3 im äußeren Teil wie ein sog. Verschiebungsdehnungselement geradlinig wirkt. In diesem Fall erfährt daher der Umfang des Vibratorkörpers 3 eine maximale Auslenkung von Xb. Die maximale Auslenkung Xa ist größer als Xb. Die in Fig. 3(b) dargestellte Struktur besitzt jedoch ein Verschiebungsdehnungselement, das zur Realisierung einer Einrichtung mit geringem elektrischen Stromverbrauch sehr wirksam ist.
Fig. 4 zeigt den Zusammenhang zwischen der Form des Vibratorkörpers 3 und der mechanischen Resonanzfrequenz. Wie ausgeführt, ist das Material des Vibratorkörpers 3 Messing, wobei der Zusammenhang zwischen dem Außendurchmesser des Vibratorkörpers, mit dem der piezoelektrische Vibrator verbunden ist, und der mechanischen Resonanzfrequenz in einem Fall gezeigt ist, in dem drei Wellen in Umfangsrichtung erzeugt werden, wobei die Kurven nach Fig. 4 sich aus einer Änderung der Dicke des Vibratorkörpers 3 ergeben. Durch Befestigung und Lagerung des zentralen Teils des Vibratorkörpers 3 und Verringerung von dessen Durchmesser nimmt die mechanische Resonanzfrequenz zu. Daher werden der Vibrationskreis und der Antriebskreis, welche den Wanderwellenmotor bilden, belastet. Um einen geringen elektrischen Stromverbrauch zu gewährleisten, sollte daher die mechanische Resonanzfrequenz auf einen geringstmöglichen Wert jedoch wenigstens auf 20 kHz eingestellt werden, wobei es sich um eine Ultraschallwelle handelt. Um dies zu erreichen, kann der Vibratorkörper 3 dünn gemacht werden. Da wie oben beschrieben bei Verringerung der Dicke des piezoelektrischen Vibrators 4 das elektrische Feld verstärkt wird, kann ein Betrieb mit kleiner Spannung erfolgen. Um die Vibration leicht zu realisieren und Risse zu verhindern, liegt die Dicke des Vibratorkörpers 3 vorzugsweise im Bereich von 0,10 bis 0,20 mm. Aus dieser Tatsache ist ersichtlich, daß die Gesamtbreite des Vibratorkörpers 3 auf 0,3 bis 0,6 mm eingestellt wird, wenn sein Durchmesser gleich 10 mm ist. Die Dicke des den Vibratorkörper 3 bildenden federnden Materials ist daher der Dicke des piezoelektrischen Vibrators 4 vorzugsweise gleichartig oder geringförmig größer, um den Wirkungsgrad eines Wanderwellenmotors des oben beschriebenen Aufbaus zu verbessern. Weiterhin wird hinsichtlich der in Umfangsrichtung des Vibratorkörpers 3 erzeugten Biegemodus-Wanderwelle die mechanische Resonanzfrequenz erhöht, wenn die Anzahl der gleichartig geformten Erregerwellen zunimmt. Vom Standpunkt einer stabilen Rotation des beweglichen Körpers 5 ist daher die Anzahl der Wellen vorzugsweise gleich 2 bis 4.
Fig. 5 zeigt eine ebene Ansicht des piezoelektrischen Vibrators 4. Dieser piezoelektrische Vibrator 4 besitzt im zentralen Teil ein Loch und ist auf seiner Oberfläche mit einer Vielzahl von gleichartigen gleichen Winkelabstand besitzenden Sektorelektroden 12a bis 12d versehen. Zwischen den radial äußersten Teilen benachbarter Elektroden ist ein Spalt vorgesehen, der jeweils eine Länge besitzt, welche gleich der halben (oder gegebenenfalls 3/2) Bogenlänge der Elektroden ist. Wenn nach Realisierung einer Polarisation hochfrequente Spannungen mit jeweils unterschiedlichen Phasen in die jeweiligen Elektroden eingespeist werden, so daß die in Fig. 5 dargestellten Polaritäten entstehen, wird eine Wanderwellenkomponente erregt. Die mit + bezeichneten Räume sind diejenigen Räume, welche durch Anlegen eines positiven elektrischen Feldes an die umgekehrten Elektroden polarisiert werden, während die mit - bezeichneten Räume diejenigen Räume sind, welche durch Anlegen eines negativen elektrischen Feldes an die umgekehrten Elektroden polarisiert werden. In diesem Fall können die umgekehrten Elektroden Elektroden an der gleichen Stelle und von der gleichen Form wie diejenigen auf der rechten Seite sein, oder sie können Vollflächenelektroden sein. Werden bei dieser Ausführungsform beispielsweise Sinuswellen in die Elektroden 12a und 12c eingegeben, so können durch Anlegen von hochfrequenten Spannungen, die jeweils eine Phasendifferenz von ± 90º in der Zeitperiode besitzen, Wanderwellenkomponenten mit drei Wellen in unterschiedlichen Ausbreitungsrichtungen in den Umfangsrichtungen der Elektroden erreicht werden. Aufgrund der Konstruktion der Elektroden des piezoelektrischen Vibrators 4 ergibt sich die Anzahl von Wellen der zu erregenden Wanderwellenkomponente zu einem ganzzahligen Vielfachen von Drei. Da die Bogenlänge jeder Einspeisungselektrode der Hälfte der Länge der Wanderwellenlänge äquivalent ist, kann aufgrund der so erregten Wanderwellenkomponente eine Verbesserung im Schlupf der Phasen der Wanderwellen sowie eine geringere Beeinträchtigung der Stärke der Wanderwellenkomponente aufgrund des Überlappens der Wellen erreicht werden, während die Amplitude der in jeder Elektrode erregten Stehwellenkomponente verbessert werden kann. Da jeweils ein gleichförmiger Spalt zwischen den Elektroden vorgesehen ist, kann darüber hinaus eine Einrichtung mit geringem elektrischen Stromverbrauch realisiert werden. Der erfindungsgemäße Motor kann daher in elektronischen Uhren und in Antriebsmotoren für Bandaufzeichnungsgeräte verwendet werden, in denen ein relativ großes Drehmoment erforderlich ist.
Fig. 6 zeigt einen den piezoelektrischen Vibrator nach Fig. 5 gleichartigen piezoelektrischen Vibrator 4, bei dem jedoch in den Spaltbereichen zwischen den auf dem piezoelektrischen Vibrator 4 ausgebildeten Elektroden 12a bis 12d Elektroden 13a bis 13d vorgesehen sind, welche kein Eingangssignal aufnehmen. In diesem Fall werden die Elektroden 13a bis 13d hauptsächlich zu Detektorzwecken verwendet und können durch Ausnutzung der Pegel der Gegenspannung und deren Phasen als Detektorsignale verwendet werden, um der Frequenz des Wanderwellenmotors oder der Geschwindigkeitsänderung zu folgen.

Claims

1. Wanderwellenmotor mit Lagermitteln (1), welche Teil einer festen Struktur (2) sind und einen Vibratorkörper (3) lagern; einem am Vibratorkörper (3) befestigten und von den Lagermitteln (1) beabstandeten piezoelektrischen Vibrator (4), welcher zur Erzeugung von Wanderwellen im Vibratorkörper dient; einem beweglichen Körper (5), der vom Vibratorkörper (3) angetrieben wird und mit dem Vibratorkörper (3) in Druckkontakt steht; sowie Druckregelmitteln (6-8) zur Einstellung des Kontaktdrucks zwischen dem beweglichen Körper (5) und dem Vibratorkörper (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel eine Welle (1) sind, welche am Vibratorkörper (3) befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet ist, daß der Vibratorkörper (3) und der piezoelektrische Vibrator (4) scheibenförmig sind, und daß der bewegliche Körper (5) drehbar auf der Welle (1) montiert ist.

2. Wanderwellenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Vibrator (4) an einer Seite lediglich des Vibratorkörpers (3) befestigt ist.

3. Wanderwellenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregelmittel (6-8) mit dem beweglichen Körper (5) in Wirkverbindung stehen.

4. Wanderwellenmotor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des piezoelektrischen Vibrators (4) kleiner als der des Vibratorkörpers (5) ist.

5. Wanderwellenmotor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagermittel (1) durch eine Lagerwelle gebildet sind, welche als Rotationszentrum des beweglichen Körpers (5) dient.

6. Wanderwellenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckregelmittel (6-8) an der Welle (1) befestigt sind.

7. Wanderwellenmotor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Vibrator (4) mit einer Vielzahl von gleichartigen gleichen Winkelabstand aufweisenden Elektroden (12a-12c) versehen ist.

8. Wanderwellenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsspalt zwischen benachbarten Elektroden (12a-12c) an ihren radial äußersten Teilen gleich 1/2 bis 3/2 mal der Länge des Bogens einer Elektrode ist.

9. Wanderwellenmotor nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnete daß der bewegliche Körper (5) auf dem Vibratorkörper (3) einen mit dem anderen Körper in Kontakt stehenden ringförmigen Ansatz (5b) besitzt.

10. Wanderwellenmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Ansatz (5b) am Umfang seines entsprechenden Körpers vorgesehen ist.