DE4438876A1 - Piezoelektrischer Motor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Motor gemäß der Gattung der Patentansprüche. Sie kann als elektrischer Miniaturmotor verwendet werden, der eine stetige oder stufenweise Drehbewegung ermöglicht. Insbesondere kann sie als piezoelektrische Antriebsvorrichtung in foto- und kinotechnischen Apparaturen, Druckern, Tonbandgeräten, Compact- Disc- und ähnlichen Geräten verwendet werden, in denen Motoren mit kleinen Abmessungen benötigt werden.

Bekannt sind piezoelektrische Motoren, in denen die Umwandlung der elektrischen Energie in die Drehbewegung eines Rotors mit Hilfe piezoelektrischer Oszillatoren erfolgt, die zwei Resonatoren für unter­ schiedliche Typen von stehenden Wellen enthalten, siehe z. B. US-PS 4,019,073. Der Nachteil dieser Motoren besteht darin, daß es schwierig ist, die Resonanzfrequenzen der beiden unterschiedlichen Schwingungen in Übereinstimmung zu bringen, und zwar sowohl über einen großen Temperaturbereich als auch bei Einwirkung von mechani­ schen Kräften. Dies bedingt eine instabile und unsichere Funktion dieser Motoren über einen großen Bereich sich verändernder Einflußfaktoren.

Diesen Nachteil weisen die auf dem Prinzip der Erzeugung von akusti­ schen Longitudinalwellen mit Hilfe zweier gleichartiger stehender Wellen basierenden piezoelektrischen Motoren gemäß US-PS 4,504,760 nicht auf. Der Nachteil dieser Motoren ist jedoch darin zu sehen, daß das die laufenden Longitudinalwellen erzeugende Piezoelement auf dem metalli­ schen Wellenleiter mit Hilfe eines organischen Klebers befestigt ist. Dies verringert wesentlich die vom Motor aufnehmbare Leistung und seine Funktionssicherheit. Außerdem werden die Abmessungen des Motors durch die erforderliche Mindestlänge des Wellenleiters festgelegt.

Weiterhin ist aus der EP 0458 638 A1 ein Motor bekannt, der einen zusammengesetzten Oszillator mit zwei Generatoren für gleiche Ultra­ schalltransversalwellen enthält. Die Generatoren sind als dünne piezoelektrische Scheiben ausgeführt, die zwischen den zwei Metallteilen des Oszillators mit Hilfe einer Schraube geklemmt werden. Die piezoelek­ trischen Scheiben weisen zwei Sektoren auf die in entgegengesetzten Richtungen polarisiert sind. Während des Motorlaufs biegt sich der Oszil­ lator in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen und zum Teil in Richtung seiner Stirnfläche durch, wobei dieser mechanischen Kontakt mit dem Rotor hat und dadurch den Rotor veranlaßt, sich zu drehen. Der Nachteil dieses Motors besteht im geringen Wirkungsgrad der Umwand­ lung von elektrischer in mechanische Energie, was durch das geringe Volumen der piezoelektrischen Keramik im Oszillator im Verhältnis zum Gesamtvolumen des Oszillators begründet ist. Dies erklärt die niedrige Effizienz des Wirkungsgrades des Motors insgesamt. Der aufgeführte Nachteil führt zur Erhöhung der Antriebsspannung, der Senkung des Wirkungsgrades des Motors und der Spannungsquelle. Ein weiterer wesentlicher Nachteil liegt in der komplizierten Konstruktion begründet, wodurch der Motor technologisch schwer beherrschbar und teuer ist. Darüber hinaus müssen alle Oberflächen der untereinander in Kontakt tretenden Bauteile des Oszillators mit großer Genauigkeit gefertigt werden. Beim Zusammenbau des Oszillators muß die Anpreßkraft der Piezoelemente mit ausreichend hoher Genauigkeit vorgegeben werden. Bei einer kleinen Anpreßkraft entwickelt der Motor eine kleine Leistung, die weit unter der nominellen Leistung liegt. Bei einer großen Anpreßkraft kann das Piezoelement während der Montage des Oszillators oder während des Motorlaufs zerstört werden. Dadurch wird die Funktions­ sicherheit des Motors gesenkt.

Durch die Erfindung soll ein piezoelektrischer Motor geschaffen werden, der einen hocheffizienten Oszillator, eine einfache Konstruktion und eine hohe Funktionssicherheit während des Betriebs gewährleistet. Es ist also Zweck der Erfindung, die Entwicklung eines piezoelektrischen Motors mit einer konstruktiven Ausführung zu schaffen, die es aufgrund der Erzeugung eines Typs von stehenden Wellen in einem monolithischen piezoelektrischen zylindrischen Oszillator auf einfache Weise ermöglicht, eine über den Umfang des Oszillatorkörpers sich ausbreitende Longitudi­ nalwelle zu erzeugen, wobei der Oszillatorkörper einen ständigen und elastischen Kontakt mit dem Rotor hat und das Drehmoment dem Rotor aufgrund der Bewegung der Wellenpunkte auf einer geschlossenen Kreis­ bahn im Oszillatorkörper übertragen wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch das Kenn­ zeichen des ersten Patentanspruchs gelöst. Aufgrund dessen, das in dem erfindungsgemäßen piezoelektrischen Motor das gesamte Volumen des Oszillators aus einem piezoelektrischen Werkstoff besteht, ist er in seiner Gesamtheit als aktiv anzusehen und besitzt einen hohen Wirkungsgrad bei oder Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Schwingungs­ energie. Dadurch wird die Erregerspannung wesentlich gesenkt. Außer­ dem ist der Oszillator des erfindungsgemäßen Motors als monolithisches piezoelektrisches Element (Piezoelement) gefertigt, wodurch die Konstruktion, die Herstellungstechnologie und die Montage vereinfacht und insgesamt die Kosten des Motors verringert werden.

Die monolithische Konstruktion des Oszillators erhöht die Ausfallsicher­ heit und die maximal vom Motor lieferbare Leistung, da sie höhere Ener­ giewerte des Oszillators ohne Erhitzen des Piezoelementes zuläßt. Der hohe Wirkungsgrad der Energieumwandlung im Oszillator verringert den Blindstrom des Piezoelementes bis hin zu solchen Werten, bei denen die Frequenzabhängigkeit des Stromes die Frequenzabhängigkeit der Arbeits­ geschwindigkeit des Oszillators widerspiegelt. Dies ermöglicht die Ent­ wicklung einfacher Anordnungen zur Spannungsbereitstellung für den Oszillator, die auf seiner Resonanzfrequenz arbeiten, sowie die Erhöhung der Funktionsstabilität des Motors.

Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Varianten ausgeführt werden. Beispielsweise besteht der Oszillator aus einem piezoelektrischen Zylinder, bei dem die Elektroden für die Generatoren auf seinen zylindri­ schen Oberflächen angeordnet sind, und einem Rotor, der Kontakt mit mindestens einer Stirnfläche dieses Oszillators hat. In dieser Variante sind langgezogene Konstruktionen möglich, die einen ebenen Kontakt und einen kleinen Rotordurchmesser aufweisen. Bei solchen Motoren ändert sich bei Abnutzung des Kontaktes die Resonanzfrequenz des Oszillators nur wenig, was die Stabilität des Motors in einem großen Wirkungs­ bereich erhält. In einer weiteren Variante ist der Oszillator als Ring oder Scheibe ausgeführt. In diesem Fall kann der Rotor mit einem größeren Durchmesser gefertigt werden. Damit werden große Drehmomente und kleine Drehzahlen des Rotors ermöglicht. Für die Herstellung der Ober­ flächen des Oszillators, die Kontakt mit dem Rotor in konischer Form haben, kann der sogenannte Klemmeffekt des Oszillators mit dem Rotor ausgenutzt werden. Damit werden maximale Drehmomente ermöglicht, die nur durch die Materialbestandigkeit der verwendeten Materialien der Kontaktflächen begrenzt werden. Das Aufbringen einer dünnen abrieb­ festen Schicht auf die Oberfläche des Oszillators ermöglicht maximale Standzeiten des Motors ohne Änderung der Parameter des Oszillators.

Entsprechend der Erfindung muß die Anordnung zur Spannungsbereit­ stellung aus zwei Bausteinen bestehen, von denen einer die eigentliche Vorrichtung zur Erzeugung der Spannungen enthält. Einer der Bausteine kann einen positiven Rückkopplungszweig enthalten, der mit einem Impedanzelement verbunden ist, das wiederum in Reihe mit einem der Ausgänge der getrennten Teile des Ultraschallwellengenerators oder mit dem Ausgang des gemeinsamen Teiles geschaltet ist. Im ersten Fall stellt die Anordnung zur Spannungsbereitstellung einen elektrischen Generator dar, der auf die Resonanzfrequenz eines der Generatoren für die stehen­ den Ultraschallschwellen abgestimmt ist. Im zweiten Fall ist es ein Genera­ tor, der auf den Mittelwert der Frequenz der beiden Generatoren für stehende Ultraschallwellen abgestimmt ist. Ein derartiger Aufbau der Anordnung zur Spannungsbereitstellung ermöglicht eine Vorgabe der Arbeitsfrequenz des Motors, die gleich der Resonanzfrequenz des Oszillators ist, dadurch wird die stabile Funktion des Motors mit Hilfe der Frequenzcharakteristik des Oszillators erhöht.

Entsprechend der Erfindung ist auch eine Ausführungsvariante des Motors mit einem Geber auf einer Welle und einer Triggervorrichtung möglich. Außerdem kann eine Frequenzsteuerung des Motors verwirklicht werden. Bei den letztgenannten Varianten arbeitet der piezoelektrische Motor als Schrittmotor mit Amplituden- und Frequenzsteuerung der Schrittgröße.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von fünfundzwanzig in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen piezoelektrischen Motor mit einem dünnwandigen zylinderförmigen Oszillator in Explosionsdar­ stellung,

Fig. 2 einen Oszillator mit einem Zahnrad auf einem Rotor in einem Axialschnitt,

Fig. 3 einen piezoelektrischen Motor in einem hermetischen Gehäuse in Schnittdarstellung,

Fig. 4 eine teilweise Draufsicht auf den Motor gemäß Fig. 3,

Fig. 5 einen Rotor mit einem bewegbaren und einem starren Teil,

Fig. 6 einen Motor mit scheibenförmigen Oszillator im Axialschnitt,

Fig. 7 einen Motor mit ringförmigem Oszillator im Axialschnitt,

Fig. 8 einen piezoelektrischen Motor mit zweischichtigem Oszillator im Axialschnitt,

Fig. 9 den Oszillator in perspektivischer Darstellung,

Fig. 10 sechs Darstellungen verschiedener Oszillatorformen,

Fig. 11 vier Darstellungen von Oszillatoren mit abriebfesten Schichten,

Fig. 12 ein elektrisches Blockschema zum erfindungsgemäßen Motor,

Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Spannungs­ erzeugung,

Fig. 14 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Span­ nungserzeugung,

Fig. 15 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Span­ nungserzeugung,

Fig. 16 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Span­ nungserzeugung,

Fig. 17 eine Schaltung eines im Schrittbetrieb arbeitenden erfin­ dungsgemäßen Motors,

Fig. 18 eine Schaltung eines durchstimmbaren Generators,

Fig. 19 ein Ersatzschaltbild eines Oszillators,

Fig. 20 ein Frequenzdiagramm der Erregerspannungen,

Fig. 21 eine erläuternde Darstellung verschiedener Schwingungs­ formen von Oszillatoren,

Fig. 22 das Prinzip zur Erzeugung einer Longitudinalwelle im Oszillator,

Fig. 23 die Kontaktierung von Rotor und Stator in zwei Ausfüh­ rungsformen und

Fig. 24 zwei Anschlußvarianten der Kompensationselemente.

Gemäß Fig. 1 besteht ein erfindungsgemäßer piezoelektrischer Motor 78 aus einem Statot 1, einem piezoelektrischen Oszillator 2 als zylindrisches Piezoelement 3, das auf seiner Innenfläche mit einer metallischen Schicht 34 versehen ist, und zwei Ultraschallwellengeneratoren 4 und 5 aufweist. Die Ultraschallwellengeneratoren 4, 5 besitzen zwei getrennte Teile 6, 7 und ein gemeinsames Teil 8. Mit dem Oszillator 2 hat ein Rotor 9 Kontakt, der mechanisch mit einer Welle 10 verbunden ist und dessen Ende als Abschlußelement 11 ausgebildet ist. Der Rotor 9 wird über den Abschluß 11 mittels einer Feder 12 an den Oszillator 2 gepreßt. Die Generatoren 4, 5 verfügen über Anschlüsse 13, 14. Das gemeinsame Teil 8 der Generatoren hat einen Anschluß 15. Die Anschlüsse 13, 14, 15 sind mit Anschlüssen 16, 17, 18 einer Anordnung zur Spannungsbereitstellung 19 verbunden. Die Befestigung des Motors 78 auf einem in Fig. 1 nicht dargestellten Gerätechassis erfolgt mit Hilfe eines Gewindes 20 und einer Mutter 21.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch den erfindungsgemäßen piezoelektrischen Motor 78 dargestellt. In dieser Variante ist der Rotor 9 als Einheit mit einem Zahnrad 22 ausgeführt, welches den Kontakt mit einem äußeren Zahnrad 23 herstellt. Der Stator 1 des Motors ist auf einem Gerätechassis 34 mit einer Schraube 35 befestigt.

In einer anderen Ausführungsvariante gemäß den Fig. 3 und 4 hat der Motor 78 ein Gehäuse 26 und wird auf dem Gerätechassis mit Hilfe eines Flansches 27 befestigt.

In Fig. 5 ist eine Variante des erfindungsgemäßen Motors mit einem doppelten Rotor 9 dargestellt, der ein fest mit der Achse 10 verbundenes Rotorteil 28 und ein in Grenzen auf der Achse 10 bewegbares Rotorteil 29 aufweist.

In der Variante gemäß Fig. 6 besitzt der erfindungsgemäße piezoelektri­ sche Motor ein als Scheibe ausgestaltetes Piezoelement 3. In diesem Fall hat der Oszillator 2 eine konische Oberfläche 30, die Kontakt mit dem Rotor 9 hat.

Der erfindungsgemäße Motor kann auch ein ringförmiges Piezoelement enthalten. Ein solcher Motor ist in Fig. 7 dargestellt. Das Anpressen des Oszillators 2 an den Rotor 9 erfolgt in dieser Variante mittels einer elasti­ schen Unterlegscheibe 31.

Die Ausführung des Piezoelementes 3 als zweischichtiger Ring oder als zweischichtige Scheibe, gemäß Fig. 8, ermöglicht es, den Rotor 9 an die Oberfläche des Oszillators 2 zu pressen. Der ringförmige Rotor 9 wird mit Hilfe einer Kraft F, die die Schwerkraft oder eine Magnetkraft sein kann, gegen den Oszillator 2 gedrückt.

Das Grundbauteil des erfindungsgemäßen Motors bildet der Oszillator 2. In Fig. 9 sind sechs Varianten des Oszillators dargestellt. Der Oszillator 2 besteht aus den beiden Ultraschallwellengeneratoren 4, 5, welcher auf der einen und der anderen Seite einer durch eine gerissene Linie gekenn­ zeichneten Achse S-S angeordnet sind. Der Ultraschallwellengenerator 4 wird aus einer Elektrode 32, der Hälfte einer Elektrode 33 und einer gemeinsamen Elektrode 34 gebildet. Der Generator 5 besteht aus einer Elektrode 35, der zweiten Hälfte der Elektrode 33 und der gemeinsamen Elektrode 34. Die Piezokeramik zwischen den Elektroden 32 bis 35 ist in bezug auf diese Elektroden in der in Fig. 9 durch Pfeile angedeuteten Weise normal polarisiert. Das getrennte Teil des Ultraschallwellengenera­ tors 4 befindet sich zwischen der Elektrode 32 und der gemeinsamen Elektrode 34 (Sektor a). Das getrennte Teil des Ultraschallwellengenera­ tors 5 befindet sich zwischen der Elektrode 35 und der gemeinsamen Elektrode 34 (Sektor b). Das gemeinsame Teil der Ultraschallwellengene­ ratoren 4 und 5 ist zwischen der Elektrode 33 und der gemeinsamen Elektrode 34 (Sektor c) angeordnet.

Die Abmessungen der getrennten Teile 6 und 7 müssen untereinander gleich sein. Die Abmessungen des gemeinsamen Teiles 8 können von den Abmessungen der getrennten Teile 6 und 7 abweichen.

Die Konstruktion des Oszillators für den erfindungsgemäßen Motor kann in Abhängigkeit von der Konstruktion der Motoren und der benutzten Typen von akustischen Wellen unterschiedlich sein.

In Fig. 10 sind die vorteilhaftesten Oszillatorformen dargestellt. Ein Oszilla­ tor in Form eines zylindrischen Körpers mit außen angeordneten Elektro­ den für die Generatoren ist mit 36, ein Oszillator als zylindrischer Körper mit innen angeordneten Elektroden für die Generatoren ist mit 37, ein scheibenförmiger Oszillator ist mit 38, ein ringförmiger Oszillator ist mit 39, ein symmetrischer und zweischichtiger Oszillator ist mit 40 und ein unsymmetrischer zweischichtiger Oszillator ist mit 41 bezeichnet.

Die Kontaktfläche jedes Oszillators 2 kann mit einer dünnen abriebfesten Schicht 42 bedeckt sein. Varianten der Anordnung solcher Schichten sind in Fig. 11 dargestellt. Die abriebfeste Schicht 42 kann sich dabei sowohl auf einer ebenen als auch auf einer zylindrischen oder konischen Ober­ fläche des Oszillators 2 befinden.

Das elektrische Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Motors 78 ist in Fig. 12 dargestellt. Es enthält den Oszillator 2 und die an ihm ange­ schlossene Anordnung zur Spannungsbereitstellung 19. Diese Anordnung besteht aus zwei Bausteinen 43 und 44. Der Baustein 43 umfaßt einen Verstärker 45 und eine Erregeranordnung 46. Der Baustein 44 enthält einen Verstärker 47 und eine Anordnung 48 zur Phasendrehung eines Signals um 180°. Der Baustein 43 ist über eine Phasenschieberkette 49 an den Baustein 44 angeschlossen. Beide Bausteine 43, 44 können eine Vorrichtung 50 zum Funktionstausch der Bausteine 43 und 44 enthalten. An die Erregeranordnung 46 ist ein positiver Rückkopplungszweig 51 angeschlossen, welcher entweder mit den Anschlüssen 13, 14 oder dem Anschluß 15 in Verbindung steht. Dabei muß jeder der vorgenannten An­ schlüsse in Reihe mit einem Impedanzelement 52 geschaltet sein, welches einen niederohmigen Widerstand (Shunt) oder einen in Reihe geschalteten LC-Resonanzschwingkreis, der auf die Arbeitsfrequenz des Motors ab­ gestimmt ist, darstellt.

In den Fig. 13 bis 16 sind konkrete Varianten für die Realisierung der Anordnung zur Spannungsbereitstellung 19 dargestellt.

Fig. 13 gibt ein Schaltbild der Anordnung 19 wieder, welche einen Autogenerator darstellt, der auf die Resonanzfrequenz des Oszillators 2 mit Ansteuerung durch ein Impedanzelement 52 darstellt und in Reihe mit den Anschlüssen 13, 14 eines der Ultraschallwellengeneratoren 4 oder 5 geschaltet ist. Die Schaltung der Erregeranordnung 46 enthält einen parallelen LC-Filterkreis 53. Die Vorrichtung 48 zur Phasendrehung um 180° enthält einen Schalter 54.

In Fig. 14 ist ein Schaltbild der Anordnung 19 mit Ansteuerung durch das Impedanzelement 42 als in Reihe geschalteter LC-Kreis dargestellt. Im Kondensatorkreis des parallel geschalteten LC-Kreises befindet sich ein niederohmiger Widerstand 56.

In Fig. 15 ist ein Schaltbild der Anordnung 19 mit Ansteuerung durch das Impedanzelement 52 als in Reihe geschalteter LC-Kreis 57 darge­ stellt, der in Reihe mit dem Anschluß 15 des gemeinsamen Teiles 8 der Ultraschallwellengeneratoren 4, 5 geschaltet ist. Die Schaltung enthält zum Funktionstausch der Bausteine 43 und 44 die Anordnung 50, welche aus einem Schalter 58 und einem Phasenschieberkondensator 59 besteht. In Fig. 16 ist eine auf dem Prinzip der Stromumschaltung basierende elektrische Schaltung der Anordnung 19 mit den Verstärkern 45, 47 und mit als parallel LC-Kreise 60 gestalteter Stromquelle dargestellt.

Eine Variante des als Schrittmotor ausgeführten erfindungsgemäßen Motors 78 ist in Fig. 17 abgebildet. In diesem Fall enthält der Motor zusätzlich eine Triggervorrichtung 61, einen Schalter 62 und einen Lage­ geber 63 für den Rotor 9.

Eine Schaltung zur Frequenz-Schrittsteuerung des Motors 78 ist in Fig. 18 dargestellt. In ihr ist zusätzlich ein durchstimmbarer Frequenzgenerator 64 enthalten.

Der erfindungsgemäße Motor 78 arbeitet wie folgt: an die Anschlüsse 13, 14 der Ultraschallwellengeneratoren 4, 5 und an den Anschluß 15 des gemeinsamen Teiles 8 der Anordnung zur Spannungsbereitstellung werden zwei sinusförmig verlaufende Spannungen gleicher Amplitude angelegt, deren Frequenz gleich der dem Umfang entsprechenden Reso­ nanzfrequenz des Oszillators 2 ist, bei dem die Wellenlänge der Erreger­ wellen gleich oder gleich einem Vielfachen des Umfangs des Oszillators ist. Die Spannungen können untereinander um einen beliebigen Winkel, vorzugsweise um 80 bis 130°, phasenverschoben sein. Die Konstruktion des Oszillators 2 für den erfindungsgemäßen Motor 78 ist so ausgeführt, daß die beiden getrennten Teile 6, 7 der Generatoren 4, 5 und das gemeinsame Teil 8 (Fig. 9) einen Spannungsteiler bilden, dessen Span­ nungen an den Oszillator 2 und an den Summenbildner dieser Spannungen gelegt werden.

In Fig. 19 werden der Spannungsteiler und der Summenbildner durch ein Ersatzschaltbild des Oszillators 2 erläutert. Das Ersatzschaltbild enthält drei Elemente 65, 66, 67. Die Elemente 65, 66 entsprechen den ge­ trennten Teilen 6, 7 und das Element 67 entspricht dem gemeinsamen Teil 8 der Generatoren 4, 5. Die Polarisationsrichtung des Piezoelementes 3 ist auf den Elementen 65, 66, 67 mit Pfeilen P dargestellt. Die an die An­ schlüsse 13, 14 gegebenen Spannungen V₁ und V₂ werden durch die Elemente 65, 66 geteilt und mit dem Element 67 summiert. Im Ergebnis liegen an jedem Teil des Oszillators 2 die Erregerspannungen V₃, V₄, V₅ an. Wenn die ohmschen Widerstände und die Blindwiderstände aller Elemente 65, 66, 67 untereinander gleich sind, so sind auch die Amplitu­ den der Spannungen V₃ und V₄ gleich; die gleichen Widerstandswerte sind durch die gleichen geometrischen Abmessungen der Elemente be­ dingt. Die Amplitude der Spannung V₅ ist etwas kleiner als die Amplitude der Spannungen V₃ und V₄, der Phasenwinkel zwischen den Spannungen V₅ und/oder den Spannungen V₃ und V₄ ist gleich der Hälfte des Phasenwinkels zwischen den Spannungen V₃ und V₄. Das Zeitdiagramm der Spannungen V₃, V₄, V₅ der Elemente 65, 66, 67 ist für den Fall der Phasenverschiebung zwischen V₁ und V₂ in Fig. 20 dargestellt, wobei der Verschiebungswinkel größer als 100° ist. Jede der Spannungen V₃, V₄, V₅ erzeugt unabhängig von der anderen im Oszillator 2 eine stehende akustische Welle.

In Fig. 21 ist diese Welle für den als Zylinder 68 und als Ring 69 ausge­ führten Oszillator 2 bei anliegender Erregerspannung an einem der Gene­ ratoren 4, 5 oder an dem gemeinsamen Teil 8 dargestellt. In Positionen 70, 71 ist der Zustand der Oszillatoren zum Zeitpunkt t, gleich der halben Periodendauer T, und in Position 72, 73 zum Zeitpunkt t, gleich der Periodendauer T, abgebildet.

Der zylinderförmige Oszillator 68 (Fig. 21) schwingt mit maximaler Amplitude in Längsrichtung, und der ringförmige Oszillator 69 schwingt längs zu seinem Radius. Beim Übergang des Zylinders in einen Ring gleichen sich die Schwingungen an. Die Schwingungsachse X verläuft durch das Zentrum der Elektroden, und ist starr.

In Fig. 22 ist der zeitliche Verlauf der Deformation des ringförmigen Oszillators 69 bei Einwirkung der in Fig. 20 dargestellten Spannungen V₃, V₄, V₅ auf die Teile der Ultraschallwellengeneratoren 4, 5 und des gemeinsamen Teiles 8 dargestellt. Aufgrund dieser Spannungen schwingt der Oszillator 2 unabhängig um die drei Achsen X₁, X₂, X₃. Zu Beginn des Zeitpunktes t₁ ist die an die Elektroden des Teiles 6 (Element 65) angelegte Spannung V₃ gleich dem maximalen Amplitudenwert. Sie wirkt dabei in Richtung der Polarisation P, wobei der Punkt a₁ zu diesem Zeit­ punkt die Position a₁′einnimmt. Zum Zeitpunkt t₂ hat die Spannung V₅ den maximalen Amplitudenwert. Sie liegt am Teil 8 (67) an und ist gegen - den Polarisationsvektor P gerichtet. Deshalb bewegt sich der auf der dem Teil 8 gegenüberliegenden Seite befindliche Punkt a₂ in die Position a₂'. Zum Zeitpunkt t₃ bat die Spannung V₄ den maxmalen Amplitudenwert. Diese Spannung liegt am Teil 7 (66) an und führt mit dem Polarisations­ vektor P zusammen. Aufgrund dieser Spannung bewegt sich der Punkt a₃ in die Position a₃′. Zum Zeitpunkt t₄ ist die Phase der Spannung V₃ entge­ gengesetzt zur Phase zum Zeitpunkt t₁. Deshalb bewegt sich der Punkt a₄ in die Position a₄′usw . . Bei der Analyse des zeitlichen Verlaufs der Deformation des Oszillators 2 ist erkennbar, daß durch die auf den Oszil­ lator 2 einwirkenden Spannungen V₃, V₄, V₅ der Bereich mit der jeweili­ gen maximalen Deformation im Verlauf einer Schwingungsperiode eine Drehung von 360° vollzieht, das heißt im Bereich der jeweils kontak­ tierenden Oberfläche des Oszillators 2 wird eine den Oszillator defor­ mierende und umlaufende Welle erzeugt. Die sich im Scheitelpunkt der Welle befindlichen Punkte des Oszillators bewegen sich dabei auf einer kreisförmigen Bahn.

Beim Anpressen der Oberfläche des Rotors 9 an die Oberfläche des Oszillators 2 übertragen die sich auf einer geschlossenen Kreisbahn bewegenden Punkte des Oszillators 2 durch Reibung ein Drehmoment an den Rotor 9, was ihn zur Drehung veranlaßt, und zwar in der in Fig. 23 durch die Positionen 74 und 75 dargestellten Weise.

In der dargelegten Funktion des erfindungsgemäßen Motors 78 wird eine Welle im Körper des Oszillators 2 erzeugt. Die ermöglicht die Konstruk­ tion von Motoren mit minimalen Abmessungen. Auch ist die Erzeugung von zwei oder mehreren Wellen im vorgeschlagenen Oszillator denkbar. Dafür müssen zwei oder mehrere Systeme von erfindungsgemäßen Ultra­ schallwellengeneratoren auf den Umfang des Oszillators angeordnet sein, die in analoger Weise getrennte und gemeinsame Teile haben. Auch solche Lösungen liegen im Rahmen der Erfindung.

Es wird zusätzlich angemerkt, daß der erfindungsgemäße Motor in einem großen Bereich von Phasenverschiebungen der Erregerspannungen an den Eingängen der Ultraschallwellengeneratoren arbeitet, weshalb der Ver­ schiebungswinkel unterschiedliche Werte, die vorzugsweise zwischen 80 und 130° liegen, annehmen kann.

Kleinere an das gemeinsame Teil angelegte Spannungen üben nur einen unwesentlichen Einfluß auf die Funktionschakteristik des Motors aus. Zur Fertigung des Oszillators wird Piezokeramik mit hoher mechanischer Güte verwendet. Die dabei im Oszillator entstehende umlaufende Welle hat auf der gesamten Oberfläche des Oszillators die gleiche Amplitude. Falls jedoch verringerte Spannungen an dem gemeinsamen Teil 8 der Ultraschallwellengeneratoren 4, 5 sich auf die gleichmäßige Drehbe­ wegung des Rotors auswirken, können die geometrischen Abmessungen des gemeinsamen Teiles entsprechend vergrößert werden. Dies erhöht die Effektivität der Schwingungserzeugung im gemeinsamen Teil 8 der Ultra­ schallwellengeneratoren 4, 5. Außerdem kann, wie in Fig. 24 dargestellt, parallel zum gemeinsamen Teil 8 eine kompensierende Induktivität 76 oder können parallel zu den Generatoren 4, 5 zwei Kompensations­ kondensatoren 77 geschaltet werden.

Die Fertigung des gesamten Oszillatorkörpers aus piezoelektrischem Material gewährleistet einen hohen Wirkungsgrad der Energieumwand­ lung im Oszillator des erfindungsgemäßen Motors. Dies hat zur Folge, daß die Frequenz-Strom-Diagramme sich als Resonanzdiagramme dar­ stellen und daß in den Frequenz-Phasen-Diagrammen die Nulldurchgänge der Phasen bei Frequenzen erfolgen, die in der Nähe der Strommaxima der Frequenz-Strom-Diagramme liegen. Die Frequenz-Strom-Diagramme der Generatoren 4, 5 spiegeln die Frequenz-Geschwindigkeits-Diagramme ausreichend genau wider. All das ermöglicht es, hinreichend einfache Erregeranordnungen zu konstruieren, die auf die Resonanzfrequenz des Oszillators abgestimmt sind.

Die beschriebene Funktionsweise gilt für alle dargestellten Ausführungs­ varianten des erfindungsgemäßen Motors, wobei jedoch die einzelnen Varianten nachfolgen zu beschreibende Besonderheiten aufweisen.

In der nach Fig. 1 gebauten Variante des piezoelektrischen Motors 78 stützt sich der Oszillator auf den aus Plaste bestehenden Stator 1 ab, der gleichzeitig das Kugellager für die Welle 10 beinhaltet. Der eine metalli­ sche Scheibe darstellende Rotor 9 wird durch die flache Feder 12 an den Oszillator 2 gepreßt. Die Einzelteile des Motors sind einfach in der Her­ stellung und dadurch billig. Die gesamte Konstruktion ermöglicht einen schnellen Zusammenbau.

Der nach Fig. 2 gestaltete Motor ist auf dem Gerätechassis 24 befestigt. Der Rotor 9 besteht wieder aus Plastematerial und bildet mit dem Zahnrad 22 und der Welle 10 eine Einheit. Dieser Motor kann Teil einer Geräte­ konstruktion und im Inneren einer nicht dargestellten Apparatur angeord­ net sein.

Der Motor nach Fig. 3 und 4 besitzt ein hermetisches Gehäuse 26 und ist als Zukaufteil für verschiedene Geräte gedacht. Stator und Gehäuse des Motors sind aus Plastematerial gefertigt.

Der in Fig. 5 gezeigte piezoelektrische Motor besteht aus einem Rotor 9 mit einem in Längsrichtung beweglichen und einem in der gleiche Richtung starren Rotorteil 28 bzw. 29. In dieser Variante wird der Rotor 9 von zwei Seiten an den Oszillator 2 gepreßt. Ein solcher Motor entwic­ kelt ein doppelt so großes Drehmoment als Motoren mit einseitig ange­ preßtem Rotor.

In der Motorvariante nach Fig. 6 wird ein scheibenförmiger Oszillator 2 verwendet. Der Oszillator hat eine konische Oberfläche 30. Aufgrund des Klemmeffektes zwischen dem Oszillator und dem Rotor 9 kann der Motor ein ausreichend großes Drehmoment entwickeln.

In der Variante nach Fig. 7 kommt ein ringförmiger Oszillator 2 zum Einsatz. Diese Variante ermöglicht es, einen erfindungsgemäßen Motor als Ring mit großer Öffnung im Zentrum zu fertigen.

In dem in Fig. 8 dargestellten piezoelektrischen Motor wird ein zwei­ schichtig aufgebauter Oszillator 2 verwendet, dessen Piezoelement aus zwei Schichten 2′, 2′′ mit entgegengesetzter Polarisation besteht. In einem solchen Oszillator werden während des Betriebs des Motors Longitudi­ nalwellen erzeugt. Diese Variante gestattet es, den Rotor 12 als flache Scheibe herzustellen, was eine technologisch günstige Motorenfertigung in Ringform ermöglicht.

Konstruktive Varianten des Oszillators 2 für den erfindungsgemäßen Motor gibt Fig. 10 wider. Die Oszillatoren 36 und 37 stellen ein zylindri­ sches Piezoelement mit außen und innen angeordneten Elektroden für die Ultraschallwellengeneratoren 4, 5 dar. Die Oszillatoren 38, 39 sind als ring- oder scheibenförmige Piezoelemente ausgeführt. Dabei besteht der Oszillator 38 aus einem gemeinsamen Teil 8, das in seinen geometrischen Abmessungen größer als die getrennten Teile 6, 7 ist. Das ermöglicht, evtl. unterschiedliche Erregerspannungen auszugleichen. Die Oszillatoren 40, 41 stellen zweischichtige Piezoelemente dar. Der Oszillator 40 ist ein symmetrisches Element, und der Oszillator 41 hat eine passivierende Schicht in Form eines Metall- oder Keramikrings. Alle im erfindungs­ gemäßen Motor verwendeten Oszillatoren 2 können auf ihren Kontakt­ flächen eine in Fig. 2 dargestellte dünne abriebfeste Schicht aufweisen. Eine solche Schicht schützt den Oszillator 2 vor Abrieb und ermöglicht so maximale Standzeiten für den Motor. Die abriebfeste Schicht 42 kann eine Keramikschicht auf Al₂O₃-Basis bzw. eine Metallschicht, z. B. aus Cr, Ni, W oder deren Verbindungen mit einem anderen Element sein, die eine hohe Abriebfestigkeit der Schicht 42 und einen hohen Reibungs­ koeffizienten ermöglichen.

Der erfindungsgemäße Motor besteht gemäß Fig. 12 aus der Anordnung zur Spannungsbereitstellung 19, die die Spannungen V₁, V₂ aufbereitet und an die Anschlüsse 13, 14 der Ultraschallwellengeneratoren 4, 5 und den Anschluß 15 des gemeinsamen Teiles 8 weiterleitet. Die Anordnung zur Spannungsbereitstellung 19 beinhaltet zwei Bausteine 43 und 44. Der Baustein 43 besteht seinerseits aus dem Verstärker 45 und der Erreger­ anordnung 46, mit der der positive Rückkopplungszweig 51 verbunden werden kann. Dieser Kanal dient der Aufbereitung und Verstärkung des Erregersignals zur Gewinnung einer der Erregerspannungen. Der Baustein 43 dient der Bereitstellung der zweiten Erregerspannung. Dafür enthält er den Verstärker 47 und die Anordnung 48 zur Phasendrehung um 180°. Die Verbindung zwischen den Bausteinen 43 und 44 erfolgt über die Phasenschieberkette 49, die die erforderliche Phasenverschiebung zwischen den Erregerspannungen V₁ und V₂ gewährleistet. Die Erreger­ anordnung 46 kann wie ein unabhängiger Generator oder wie ein Genera­ tor, dessen Frequenz durch das Frequenzdiagramm des Oszillators 2 vor­ gegeben wird, aufgebaut sein. Im zweiten Fall muß die Erregeranordnung 46 einen positiven, mit den Anschlüssen 13, 14, 15 des Oszillators 2 ver­ bundenen Rückkopplungszweig 51 enthalten. Zum Signalaustausch zwischen der Erregeranordnung 46 und dem Oszillatorstromkreis ist das Impedanzelement 52 in die Anschlußleitungen 13, 14, 15 geschaltet. Dieses besteht entweder aus einem niederohmigen Widerstand 56 oder einem Reihen-LC-Kreis 57 und ist auf die Resonanzfrequenz des Oszilla­ tors 2 abgestimmt. Die beiden Bausteine 43, 44 können die Anordnung 50 zum Funktionstausch zwischen diesen Bausteinen enthalten.

Nachfolgend werden konkrete Ausführungsvarianten für die Spannungs­ aufbereitung betrachtet.

In der in Fig. 13 dargestellten Anordnung zur Spannungsaufbereitung 19 dient der Baustein 43 als Autogenerator. Die von ihm bereitgestellte Frequenz entspricht der Resonanzfrequenz eines der Ultraschallwellen­ generatoren 4, 5 und ist wiederum praktisch gleich der maximalen Dreh­ frequenz des Rotors 9. Zur Stabilisierung der Erregerfrequenz auf den Wert der Resonanzfrequenz des Oszillators dient das Phasen-Frequenz- Diagramm des Stromes von einem der Ultraschallwellengeneratoren 4, 5, dessen Phase bei eben dieser Frequenz ihren Nulldurchgang hat. Der Resonanz-LC-Kreis 53 in der Erregeranordnung 46 ist auf die Erreger­ frequenz abgestimmt und dient der Frequenzbereichsbegrenzung des Verstärkers 45 und damit zur Unterdrückung einer Eigenerregung durch parasitäre Resonanzfrequenzen des Oszillators 2. Der Baustein 44 ist über die Phasenschieberkette 49 mit dem Baustein 43 verbunden, wodurch die Phasenverschiebung von 90° zwischen den Spannungen V₁ und V₂ gewährleistet ist. Die Anordnung 48 zur Phasendrehung besteht aus dem Schalter 54, mit dem die Phase des Verstärkers 47 gedreht und damit die Drehrichtung des Rotors 9 geändert werden kann.

In der Schaltung nach Fig. 14 werden die beiden Impedanzelemente 52 in dem auf die Resonanzfrequenz des Oszillators 2 abgestimmten Reihen- LC-Kreis 55 eingesetzt. Die Reihen-LC-Kreise 55 sind mit den Anschlüs­ sen 13, 14 des Oszillators 2 und den Ausgängen der Verstärker 45, 47 verbunden. Eine solche Verknüpfung ermöglicht einen hohen Wirkungs­ grad des Verstärkers, der mit dem piezoelektrischen Oszillator in einem Schaltregime arbeitet. Die für den Rückkopplungszweig 51 benötigte Spannung wird vom Kondensator eines der Kreise 55 abgenommen. Dies ermöglicht eine bedeutende Erhöhung der Spannung für die Rück­ kopplung. Jedoch erfolgt gleichzeitig eine unerwünschte Drehung der Spannung um 90°. Diese Drehung wird durch den LC-Kreis 53 der Erregeranordnung 46 kompensiert, wobei die auf den Verstärker ge­ gebene Spannung von dem in Reihe mit dem Kondensator des LC-Kreises 53 geschalteten Widerstand 56 abgenommen wird.

In der Schaltung nach Fig. 15 ist das als Reihen-LC-Kreis 57 ausge­ führte Impedanzelement 52 mit dem Anschluß 15 des gemeinsamen Teiles 8 der Ultraschallwellengeneratoren 4, 5 verbunden. Dies ermöglicht mit Hilfe nur eines Reihen-LC-Kreises eine Entkopplung der Verstärker 45 und 47 vom Oszillator 1, die im Schalterbetrieb arbeiten. Der Kondensa­ tor des Schwingkreises 57 dient gleichzeitig zur Bereitstellung der Span­ nung für den Rückkopplungszweig 51. Aufgrund dessen, daß durch den Schwingkreis 57 der Strom der Ultraschallwellengeneratoren 4 und 5 fließt, spiegelt die Spannung auf dem Kondensator 57 eine gemittelte Resonanzcharakteristik der beiden Generatoren wider; in der Praxis unterscheiden sich die Resonanzchakeristika voneinander. Durch diese Maßnahme ist es möglich, einen Autogenerator zur realisieren, der auf dem Mittelwert der Resonanzfrequenzen der beiden im Oszillator 2 ver­ einigten Generatoren schwingt.

Außerdem ist in Fig. 15 die Anordnung 50 zum Funktionstausch der Bausteine 43 und 44 untereinander vorgesehen. Diese Anordnung besteht aus dem Schalter 58 mit dessen Hilfe der Phasenschieberkondensator 59 umgeschaltet wird. Der Baustein, von dem der Phasenschieberkonden­ sator 59 elektrisch getrennt ist, wirkt als Autogenerator; der Baustein aber, mit dem der Phasenschieberkondensator 59 verbunden ist, wirkt als phasendrehender Verstärker. Mit der Anordnung 50 wird dadurch die Änderung der Drehrichtung des Motor 78 realisiert.

Alle bisher betrachteten Verstärkerschaltungen dienen der Spannungs­ umschaltung; deshalb kann die Ausgangsspannung auch nicht größer als die halbe Betriebsspannung sein. In dem Fall, in dem unbedingt höhere Erregerspannungen für den Oszillator 2 nötig sind, können Stromschalter eingesetzt werden. Eine solche Anordnung zur Bereitstellung der Erreger­ spannung mit Stromschaltern ist in Fig. 16 dargestellt. In dieser Schal­ tung werden als Stromschalter Feldeffektransitoren 79 verwendet, deren Source-Anschlüsse mit den LC-Schwingkreisen 60, die als Konstant­ stromquellen dienen, verbunden sind.

In Fig. 17 ist eine Schaltung für den erfindungsgemäßen Motor als Schrittmotor dargestellt. Diese Schaltung funktioniert folgendermaßen: Auf den Steuereingang der Triggervorrichtung 61 wird ein Startimpuls gegeben. Die Triggervorrichtung 61 geht dabei in den Zustand über, in dem der Schalter 62 geschlossen ist. Dabei wird der Rückkopplungszweig 51 (Fig. 16) geschlossen, was den Generator der Bausteine 43 bzw. 44 der Spannungsquelle 19 zum Schwingen veranlaßt. An den Ausgängen 16, 17 der Spannungsquelle 19 erscheinen die Spannungen V₁ und V₂. Der Rotor 9 des Motors beginnt sich zu drehen und dreht sich solange, bis am Ausgang des Lagegebers 63 ein Steuerimpuls zum Anhalten des Motors gebildet wird. Dieser Impuls gelangt am den zweiten Eingang der Triggervorrichtung 61 und führt diese in die Ausgangslage zurück, so daß der Schalter wieder geöffnet ist. Dieser Vorgang führt zum Öffnen des Rückkopplungszweiges 51 und zum Stillstand des Rotors 9.

Die Frequenzsteuerung des erfindungsgemäßen Motors als Schrittmotor ist in Fig. 18 dargestellt. In dieser Schaltung ist der Ausgang der Triggervorrichtung 61 mit dem durchstimmbaren Generator 64 verbunden, welcher beim Setzen der Triggervorrichtung 61 durch deren Startimpulse eingeschaltet wird. Durch das Signal des Lagegebers 63 wird der Betrieb des durchstimmbaren Generators 64 unterbrochen. Die Frequenz des Generators 64 ändert sich während des Betriebs und durchläuft die Reso­ nanzcharaktstik des Motors, was eine Drehung des Rotors 9 zur Folge hat. Die Abschaltung des Generators 64 führt zum Abbruch der Dreh­ bewegung des Rotors 9.

Der Oszillator im erfindungsgemäßen piezoelektrischen Motor stellt ein Bauteil einfachster Form dar, welches in einer Richtung polarisiert ist und eine einfache Gestaltung der Elektroden ermöglicht. Die Abmessungen des Oszillators unterliegen keinen konkreten Toleranzen. Dadurch wird ein technologisch einfacher und preiswerter Oszillator für den erfindungs­ gemäßen Motor ermöglicht. Die anderen Bestandteile des piezoelektri­ schen Motors können im Gießverfahren aus Plastematerial gefertigt werden und sind damit auch technologisch günstig herstellbar. Der Motor ist einfach zu montieren und bedarf keiner langwierigen Nacharbeit. Die genannten Faktoren machen den erfindungsgemäßen Motor preiswerter als die Vergleichsgeräte. Der Oszillator des erfindungsgemäßen Motors wird vollständig aus piezokeramischen Material gefertigt; deshalb sind die Frequenz-Strom-Diagramme in Resonanz, wobei das Strommaximum dem Maximum der Drehfrequenz des Motors entspricht. Der Nulldurchgang der Phase im Frequenz-Phasen-Diagramm sowohl des Stromes als auch der Spannung entspricht dem Strommaximum bzw. der maximalen Dreh­ frequenz. Damit ist möglich, einfache Anordnungen zur Spannungs­ bereitstellung zu konstruieren, die als Autogeneratoren auf der Resonanz­ frequenz des Oszillators schwingen, die zugleich Drehfrequenz des Rotors ist. Die monolithische Konstruktion des Oszillators 2 ermöglicht höhere Standzeiten für den erfindungsgemäßen Motor als die Vergleichs­ motoren des Standes der Technik.

Bezugszeichenliste

1 - Stator
2 - Oszillator
3 - zylindrisches Piezoelement
4, 5 - Ultraschallwellengeneratoren
6, 7 - getrennte Teile der Ultraschallwellengeneratoren
8 - gemeinsames Teil der Ultraschallwellengeneratoren
9 - Rotor
10 - Welle
11 - Abschlußelement
12 - Feder
13, 14 - Anschlüsse der getrennten Teile
15 - Anschluß des gemeinsame Teiles
16, 17, 18 - Anschlüsse an der Anordnung zur Spannungsbereitstellung
19 - Anordnung zur Spannungsbereitstellung
20 - Gewinde
21 - Mutter
22 - Zahnrad auf Rotor
23 - äußeres Zahnrad
24 - Gerätechassis
25 - Befestigungsschraube
26 - Gehäuse
27 - Flansch
28, 29 - Rotorteile
30 - konische Kontaktoberfläche
31 - elastische Unterlegscheibe
32, 33, 34, 35 - Elektroden
36 - Oszillator mit den äußeren Elektroden der Generatoren
37 - Oszillator mit den inneren Elektroden der Generatoren
38 - scheibenförmiger Oszillator
39 - ringförmiger Oszillator
40 - zweischichtiger Oszillator
41 - unsymmetrischer zweischichtiger Oszillator
42 - abriebfeste Schicht
43, 44 - Bausteine der Anordnung 19
45, 47 - Verstärker
46 - Erregeranordnung
48 - Anordnung zur Phasendrehung
49 - Phasenschieberkette
50 - Anordnung zum Funktionstausch
51 - Rückkopplungszweig
52 - Impedanzelement
53 - paralleler LC-Kreis für die Erregeranordnung 46
54, 58, 62 - Schalter
55 - Reihen-LC-Kreis zum Impedanzelement 52
56 - niederohmiger Widerstand
57 - Schwingkreis
59 - Phasenschieberkondensator
60 - LC-Kreis
61 - Triggervorrichtung
63 - Lagegeber
64 - durchstimmbarer Generator
65, 66, 67 - Elemente der Ersatzschaltung des Oszillators 2
68 bis 73 - Variante von Piezoelementen und zugehörige Schwingungsformen
74, 75 - Positionen
76 - Induktivität
77 Kompensationskondensatoren
78 - Motor
79 - Feldeffektransistor
X-X - Drehachse des Rotors
S-S - Achse
X₁, X₂, X₃ - Schwingachsen
a, b, c - Sektoren
a₁ bis ₆ - Punkte
a′₁ bis a′₆ - Positionen
t₁ bis t₇ - Zeitpunkte
P - Polarisationsvektor
T - Periode

Claims (15)

1. Piezoelektrischer Motor bestehend aus einem Stator mit einem auf ihm befestigten piezoelektrischen Oszillator in Form eines zylindrischen Piezoelementes mit zwei Ultraschallwellengeneratoren, wobei jeder Ultraschallwellengenerator einen Anschluß aufweist, der ihn mit den Anschlüssen einer Anordnung zur Spannungserzeugung verbindet, und einem Rotor, mit dem der Oszillator Kontakt hat, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ultraschallwellengeneratoren zwei getrennte Teile und ein geineinsames Teils aufweisen, die einen Teiler für die Spannungserzeugung bilden, wobei das gemeinsame Teil der Ultra­ schallwellengeneratoren gleichzeitig einen Summenbildner für einen Teil der Spannungen darstellt und damit die Funktion eines dritten Ultraschallwellengenerators erfüllt.

2. Piezoelektrischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement die Form eines Zylinders hat und aus piezo­ elektrischem Material besteht und die Elektroden der Ultraschall­ wellengeneratoren auf seinen Zylinderflächen angeordnet sind, wobei der Rotor die Form einer Scheibe hat und sich mit den Stirnflächen des Piezoelementes in Kontakt befindet.

3. Piezoelektrischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Piezoelement aus einem Ring oder einer Scheibe aus piezoelektrischem Material besteht.

4. Piezoelektrischer Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Piezoelementes Kontakt mit dem Rotor hat, der eine konische Form aufweist.

5. Piezoelektrischer Motor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Oberfläche des Piezoelementes, die mit dem Rotor Kontakt hat, mit einer dünnen Schicht eines abriebfesten Materials versehen ist.

6. Piezoelektrischer Motor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anordnung zur Spannungserzeugung so ausge­ führt ist, daß an zwei ihrer Ausgänge Spannungen entstehen, die gleiche Amplituden und Frequenzen und eine von Null verschiedene Phasenverschiebung aufweisen.

7. Piezoelektrischer Motor nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anordnung zur Spannungserzeugung zwei Bau­ steine aufweist, von denen einer eine Erregungsvorrichtung und der zweite mit dem ersten Baustein über eine Phasenschieberkette verbun­ den ist.

8. Piezoelektrischer Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Baustein eine Vorrichtung zur Phasendrehung um 180° enthält.

9. Piezoelektrischer Motor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur Spannungserzeugung einen Umschalter zum Vertauschen der Funktionen der zwei Bausteine enthält.

10. Piezoelektrischer Motor nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anordnung zur Spannungserzeugung eine posi­ tive Rückkopplung aufweist, die mit der Erregungsvorrichtung des einen Ultraschallwellengenerators verbunden ist.

11. Piezoelektrischer Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Rückkopplung mit einem Impedanzelement verbun­ den ist, welches in Reihe mit dem Anschluß eines der Ultraschall­ wellengeneratoren geschaltet ist.

12. Piezoelektrischer Motor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Rückkopplung mit einem Impedanzelement verbun­ den ist, welches in Reihe mit den Anschlüssen des gemeinsamen Teiles der zwei Ultraschallwellengeneratoren geschaltet ist.

13. Piezoelektrischer Motor nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich einen Geber zur Lagebestimmung des Rotors enthält und die Anordnung zur Spannungserzeugung eine Einschaltmöglichkeit aufweist, deren Eingang mit dem Ausgang einer Triggervorrichtung verbunden ist, wobei ein Eingang der Trigger­ vorrichtung mit dem Geber zur Lagebestimmung verbunden ist und ein zweiter den Eingang zur Steuerung des Motors darstellt.

14. Piezoelektrischer Motor nach den Ansprüchen 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anordnung zur Spannungserzeugung einen durchstimmbaren Generator mit einer Frequenz darstellt, die im Bereich der Arbeitsfrequenz des Motors liegt.

15. Piezoelektrischer Motor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor zusätzlich einen Geber zur Lagebestimmung des Rotors enthält, wobei der durchstimmbare Generator an denjenigen Ausgang der Triggervorrichtung angeschlossen ist, dessen erster Ein­ gang mit dem Geber zur Lagebestimmung verbunden ist und dessen zweiter Eingang den Eingang zur Steuerung des Motors darstellt.