WO1994007271A1 - Piezo-rotationsmotor - Google Patents

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WO1994007271A1
WO1994007271A1 PCT/EP1993/002551 EP9302551W WO9407271A1 WO 1994007271 A1 WO1994007271 A1 WO 1994007271A1 EP 9302551 W EP9302551 W EP 9302551W WO 9407271 A1 WO9407271 A1 WO 9407271A1
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WO
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elements
expansion element
piezo
stator
rotor
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Application number
PCT/EP1993/002551
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French (fr)
Inventor
Hans Richter
Original Assignee
Hans Richter
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Application filed by Hans Richter filed Critical Hans Richter
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Priority to EP93920784A priority patent/EP0613586A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/101—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using intermittent driving, e.g. step motors

Definitions

  • the invention relates to a piezo rotary motor according to the preamble of claim 1.
  • Such a piezo rotary motor is described in JP-A-2-119 579.
  • a first arrangement of piezo elements and a second arrangement of piezo elements are shown, which are arranged alternately along the circumference of the rotor.
  • Each piezo element arrangement consists of an expansion element and two feed elements arranged thereon, the ends of which are arranged in grooves in the stator.
  • the spreading elements of the two piezo element arrangements are actuated in alternation with one another, the respectively actuated spreading elements coming into contact with the stator.
  • one feed element is then actuated in a contracting manner and the other in an expanding manner, while at the same time in the case of the non-actuated spreading elements one feed element is expanded and the other in a contracting manner.
  • the activated spreading elements lying against the stator are displaced so that the rotor is rotated step by step with respect to the stator.
  • This known arrangement has a number of disadvantages.
  • the rotary step of the rotor carried out in the respective cycle is relatively small and is determined by the expansion or contraction path of the feed elements assigned to each expansion element.
  • Another disadvantage of this known rotary motor is that the torque transmitted by the rotor is relatively low. The reason for this is that the spreading elements cannot be produced exactly identically and can be positioned on the rotor, so that when they are actuated they sometimes do not come into contact with the stator or only with little force against this stator press on so that the effect of the feed elements assigned to these expansion elements does not act on the rotor or only with slip.
  • the object is to improve this piezo-rotary motor in such a way that a high torque acts on the rotor and the angle of rotation which the rotor executes with each actuation cycle is nevertheless relatively large.
  • FIG. 1 shows a cross section through a first embodiment of a rotary motor along the line BB in FIG. 2;
  • FIG. 2 shows a section along the line AA in FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a cross section through a second embodiment of a rotary motor along the line AA in FIG. 4;
  • stator and rotor are interchangeable, because the fixed part of the motor called the stator can also be the rotating part of the motor if the part called the rotor is fixed.
  • the stator 4 according to FIGS. 1 and 2 has two legs 13, 14 running parallel to one another and parallel to the axis of rotation 12. With the inside of the inner leg 14 an elastic ring 5 is rotatably connected via two diametrically opposed tongue and groove connections 6. Between this Ring 5 and the outer leg 13 runs the rotor 9, the driven part 8 protrudes beyond the inner leg 14 and is mounted there on the outer leg 13.
  • This rotor 9 supports two first spreading elements 1, 2 diametrically opposite one another and two second spreading elements 1 ', 1 "and 2', 2" on both sides of these two first spreading elements 1, 2. Seen in the circumferential direction, the first expansion elements 1, 2 are supported with play by the rotor 9, while the two second expansion elements 1 ', 1 "and 2', 2" are viewed in the circumferential direction without play from the rotor 9.
  • Two diametrically opposite abutments 11 are rigidly connected to the rotor 9, each of which forms an angle of 90 ° to the expansion elements 2. Between the two abutments 11 and the expansion elements 1, 2, two rows of feed elements are arranged, each having an equal number of feed elements 3 that are identical to one another. One row assigned to the expansion elements 1, 2 is designated 15 and the other row 16 in each case. Wedges 7 are provided between adjacent feed elements 3, so that the rows rest against the abutments 11 and the expansion elements 1, 2 without play.
  • the spreading elements 1, 1 ', 1 "or 2, 2', 2" lie against the elastic ring 5 if they are not activated.
  • the rotation motor works as follows:
  • the expansion elements 1, 2 are actuated, which expand with them and press against the elastic ring 5, deforming it, so that the expansion elements 1 ', 1 "and 2', 2" come out of contact with the ring 5 .
  • the two legs 13, 14 are thus non-positively connected to one another via the expansion elements 1, 2 and the ring 5.
  • the two rows 15 of the feed elements 3 are driven in an expanding manner, while the other two rows 16 are driven in a contracting manner, with which the abutment 11 and thus the rotor 9 can be turned clockwise.
  • the spreading elements 1 ', 1 "and 2', 2" also perform this rotation.
  • the spreading elements 1 ', 1 "and 2', 2" are actuated, which expand and now press against the ring 5 and deform it.
  • the control of the spreading elements 1, 2 is canceled, which frees them from the ring.
  • the rows 16 are now driven in an expanding manner and the rows 15 are driven in a contracting manner, with the expansion elements 1, 2 being rotated clockwise when the rotor 9 is at a standstill.
  • the cycle described above then begins with the actuation of the spreading elements 1, 2.
  • the rotor 9 is at a standstill when the spreading elements 1 ', 1 "and 2', 2" are activated. This can be avoided if feed elements 3 ', 3 "are also arranged between the spreading elements 1', 1" and 2 ', 2 "and the abutments 11 and the aforementioned spreading elements are also supported with play by the rotor 9 in the circumferential direction. While the non-loaded spreading elements 1, 2 are shifted clockwise from the rows 15, 16, the spreading elements 1 ', 1 "and 2', 2” clamp and the rows 15 ', 15 “expand and the rows 16', 16 "driven in a contracting manner, with which the abutment 11 and thus the rotor 9 are rotated clockwise. While the spreading elements 1, 2 clamp and the spreading elements 1 ', 1" and 2', 2 “are not activated, these are shifted clockwise, in which the rows 15 ', 15 "are contracted and the rows 16', 16" are driven to expand.
  • the elastic ring is connected in a rotationally fixed manner to the rotor 9 via diametrically opposed tongue and groove connections 6.
  • two first expansion element pairs 1, 2 are mounted and two second expansion element pairs 1 ', 2'.
  • the spreading element pairs 1, 2 are located between the spreading element pairs 1 ', 2'.
  • the pendulum axes 20 of the expansion elements 1, 2, 1 ', 2' are located on the outside of the aforementioned expansion elements, as seen from the axis of rotation 12.
  • a row 15 of feed elements 3 is arranged on one side of the expansion elements 1, 2, the last element of which is supported on the stator.
  • the stator support is designated 21.
  • a tappet 22 bears against the other side of the expansion elements 1, 2 and is pressed against the respective expansion element 1, 2 by plate springs 23 which are supported on the stator.
  • rows 15 'of feed elements 3' as well as plungers 22 and disc springs 23 are provided for the pairs of expansion elements 1 ', 2'.
  • rows of feed elements 3, 3 ' can also be provided, corresponding to the rows 16, 16' of the first embodiment, which, however, are also supported on a stator support 21.
  • the pairs of expansion elements 1, 2 are pivoted counterclockwise by the springs 23 against the rows 15.
  • the spreading driven elements 1 ', 2' causing them to expand and deform the ring 5.
  • the pivoted spreading elements 1, 2 are actuated, the actuation in the spreading elements 1 ', 2' is canceled and the feed elements 3 of the rows 15 are also actuated, so that the spreading elements 1, 2 perform a pivoting movement in a clockwise direction counter to the force Execute the springs 23 and take the rotor 9 with them, which thus executes a rotary movement in the counterclockwise direction.
  • the spreading elements 1 ', 2' are actuated, which were previously pivoted by the springs 23 and the control of the spreading elements 1, 2 and the associated feed elements 3 is canceled, so that the spreading elements 1 , 2 are again pivoted counterclockwise.
  • the feed elements 3 'of the rows 15' are actuated, whereby the spreading elements 1 ', 2' are pivoted clockwise and also take the rotor 9 with them in a counterclockwise direction.
  • a lever 24 is arranged, each of which is pivotally mounted on the outside of the stator 4.
  • the ends of the feed elements 3, 3 'facing the respective expansion element 1, 2, 1', 2 ' engage the levers at the bottom and the ends facing the respective stator support 21 at a greater distance from the pivot axis of the levers 24, thus correspondingly increasing the displacement path the lever ratios is reached, namely starting from the expansion element 3, 3 'on the stator support 21 and increasing to the respective expansion element 1, 2, 1', 2 '.
  • the control of the expansion elements 1, 2 and the feed elements 3, 3 ' can of course also take place in the reverse manner.
  • the expansion elements 1, 2 or 1 ', 2' are driven to expand while maintaining the aforementioned cycle sequence and at the same time the feed elements 3, 3 'contract, so that the Spreading elements are pivoted by the springs 23 and the driven spreading elements take the rotor 9 with them this time in a clockwise direction.

Landscapes

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

Abstract

Ein Piezo-Rotationsmotor mit einem Stator (4) und einem Rotor (9) lagert mit seinem Rotor (9) ein erstes Spreizelement (1) und zwei zweite Spreizelemente (1', 1'') zwischen zwei Schenkeln (13, 14) des Stators (4). Beidseits des ersten Spreizelements (1) sind Reihen von Vorschubelementen (3) vom Rotor (9) gelagert. Diese Reihen liegen einerseits gegen das erste Spreizelement (1) an und sind andererseits mit dem Rotor (9) verbunden. Mit dem einen Schenkel (14) ist ein deformierbarer Ring (5) drehfest verbunden. Wird das erste Spreizelement (1) angesteuert, deformiert es den Ring (5) und wird somit zwischen den Schenkeln (13, 14) festgehalten. Gleichzeitig wird die eine Reihe von Vorschubelementen (3) expandierend und die andere Reihe kontrahierend angesteuert, womit der Rotor (9) mit den beiden Spreizelementen (1',1'') gedreht wird. Sodann werden die beiden Spreizelemente (1', 1'') angesteuert, die den Ring (5) deformieren, die Ansteuerung des ersten Spreizelementes (1) beendet und die Reihen der Vorschubelemente (3) zur vorherigen Ansteuerung gegenphasig angesteuert, womit das erste Spreizelement (1) von den Vorschubelementen (3) verschoben wird.

Description

Piezo— Rotationsmotor
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Piezo-Rotationsmotor nach dem Oberbegriff des An¬ spruchs 1.
Ein derartiger Piezo-Rotationsmotor ist in der JP-A-2-119 579 beschrieben. Bei diesem bekannten Rotationsmotor ist eine erste Anordnung von Piezoelementen und eine dazu zweite Anordnung von Piezoelementen gezeigt, die abwechselnd längs des Umfangs des Rotors angeordnet sind. Jede Piezoelementenanordnung besteht aus einem Spreizelement und zwei daran angeordneten Vorschubelementen, deren En¬ den in Nuten des Stators angeordnet sind. Die Spreizelemente der beiden Piezoele- mentenanordnungen werden im Wechsel zueinander angesteuert, wobei die jeweils angesteuerten Spreizelemente zur Anlage an den Stator kommen. Bei den jeweils an¬ gesteuerten Spreizelementen wird sodann das eine Vorschubelement kontrahierend und das andere expandierend angesteuert, während gleichzeitig bei den nicht ange¬ steuerten Spreizelementen das eine Vorschubelement expandierend und das andere kontrahierend angesteuert wird. Die angesteuerten, gegen den Stator anliegenden Spreizelemente werden dabei verschoben, so daß der Rotor schrittweise gegenüber dem Stator verdreht wird.
Diese bekannte Anordnung weist eine Reihe von Nachteilen auf. Der beim jeweili¬ gen Takt ausgeführte Drehschritt des Rotors ist relativ gering und wird bestimmt durch den Expansions- bzw. Kontraktionsweg der jedem Spreizelement zugeord¬ neten Vorschubelemente. Ein weiterer Nachteil dieses bekannten Rotationsmotors besteht darin, daß das vom Rotor übertragene Drehmoment relativ gering ist. Dies hat seinen Grund darin, daß die Spreizelemente nicht exakt identisch herstellbar und am Rotor positionierbar sind, so daß bei ihrer Ansteuerung diese teilweise nicht in Kontakt mit dem Stator treten bzw. nur mit geringer Kraft gegen diesen Stator andrücken, so daß die Wirkung der diesen Spreizelementen zugeordneten Vorschub¬ elemente nicht oder nur mit Schlupf auf den Rotor wirkt.
Es besteht die Aufgabe, diesen Piezo-Rotationsmotor so zu verbessern, daß auf den Rotor ein hohes Drehmoment wirkt und hierbei der Drehwinkel, den der Rotor bei jedem Ansteuerungstakt ausführt, trotzdem relativ groß ist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Rotationsmotors längs der Linie B - B in Figur 2;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A - A in Figur 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Rotationsmotors längs der Linie A - A in Figur 4;
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie B - B in Figur 3 und
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie C -C in Figur 3.
Wenn nachfolgend von Stator und Rotor gesprochen wird, so sind diese Begriffe gegeneinander austauschbar, denn der als Stator bezeichnete feststehende Teil des Motors kann auch der rotierende Teil des Motors sein, wenn der als Rotor bezeichnete Teil feststehend ist.
Der Stator 4 gemäß den Figuren 1 und 2 weist zwei parallel zueinander und par¬ allel zur Drehachse 12 verlaufende Schenkel 13, 14 auf. Mit der Innenseite des inneren Schenkels 14 ist über zwei diametral einander gegenüberliegenden Nut- Federverbindungen 6 ein elastischer Ring 5 drehfest verbunden. Zwischen diesem Ring 5 und dem äußeren Schenkel 13 verläuft der Rotor 9, dessen Abtriebsteil 8 über den inneren Schenkel 14 übersteht und dort am äußeren Schenkel 13 gelagert ist.
Dieser Rotor 9 lagert einander diametral gegenüberliegend zwei erste Spreizelemente 1, 2 und beidseits dieser beiden ersten Spreizelemente 1, 2 zwei zweite Spreizelemente 1', 1" und 2', 2". In Umfangsrichtung gesehen werden die ersten Spreizelemente 1, 2 mit Spiel vom Rotor 9 gelagert, während die jeweils beiden zweiten Spreizelemente 1', 1" bzw. 2', 2" in Umfangsrichtung gesehen ohne Spiel vom Rotor 9 gelagert werden.
Mit dem Rotor 9 starr verbunden sind zwei einander diametral gegenüberliegende Widerlager 11, die zu den Spreizelementen 2 jeweils einen Winkel von 90° einschlie¬ ßen. Zwischen den beiden Widerlagern 11 und den Spreizelementen 1 , 2 sind jeweils zwei Reihen von Vorschubelementen angeordnet, die jeweils eine gleiche Anzahl von zueinander gleichen Vorschubelementen 3 aufweisen. Die den Spreizelementen 1, 2 zugeordnete eine Reihe ist mit 15 und die jeweils andere Reihe mit 16 bezeichnet. Zwischen benachbarten Vorschubelementen 3 sind Keile 7 vorgesehen, so daß die Reihen spielfrei gegen die Widerlager 11 und die Spreizelemente 1, 2 anliegen.
Die Spreizelemente 1, 1', 1" bzw. 2, 2', 2" liegen, wenn sie nicht angesteuert werden, gegen den elastischen Ring 5 an.
Die Arbeitsweise des Rotationsmotors ist folgende:
In einem ersten Arbeitstakt werden die Spreizelemente 1, 2 angesteuert, die da¬ mit expandieren und gegen den elastischen Ring 5 drücken, diesen deformieren, so daß die Spreizelemente 1', 1" und 2', 2" außer Kontakt mit dem Ring 5 kommen. Die beiden Schenkel 13, 14 sind somit über die Spreizelemente 1, 2 und den Ring 5 kraftschlüssig miteinander verbunden. Nunmehr werden die beiden Reihen 15 der Vorschubelemente 3 expandierend angesteuert, während die beiden anderen Reihen 16 kontrahierend angesteuert werden, womit die Widerlager 11 und damit der Rotor 9 im Uhrzeigersinn gedreht werden. Diese Drehung führen auch die Spreizelemente 1', 1" und 2', 2" aus.
Als nächstes werden die Spreizelemente 1', 1" und 2', 2" angesteuert, die expandieren und nunmehr gegen den Ring 5 drücken und diesen deformieren. Die Ansteuerung bei den Spreizelementen 1, 2 wird aufgehoben, womit diese vom Ring freikommen. Nunmehr werden die Reihen 16 expandierend und die Reihen 15 kontrahierend ange¬ steuert, womit bei stillstehendem Rotor 9 die Spreizelemente 1, 2 im Uhrzeigersinn gedreht werden. Danach beginnt der vorbeschriebene Takt mit der Ansteuerung der Spreizelemente 1, 2.
Infolge des elastisch deformierbaren Rings 5 kommen die Spreizelemente, die jeweils angesteuert werden, in kraftschlüssigen Kontakt mit diesem Ring. Der jeweilige Drehwinkel bei jedem Takt wird bestimmt durch die Summe der jeweils zwischen den Spreizelementen 1, 2 und den Widerlagern 11 angeordneten Verschiebeelementen 3. Dies führt zu einer Summenwirkung der von den Vorschubelementen 3 ausgeführten Wegen.
Wie vorbeschrieben, steht der Rotor 9 still, wenn die Spreizelemente 1', 1" und 2', 2" angesteuert werden. Dies kann vermieden werden, wenn zwischen den Spreiz¬ elementen 1', 1" und 2', 2" sowie den Widerlagern 11 ebenfalls Vorschubelemente 3', 3" angeordnet werden und die vorgenannten Spreizelemente in Umfangsrichtung ebenfalls mit Spiel vom Rotor 9 gelagert werden. Während die nicht beaufschlagten Spreizelemente 1, 2 von den Reihen 15, 16 im Uhrzeigersinn verschoben werden, klemmen die Spreizelemente 1', 1" und 2', 2" fest und die Reihen 15', 15" werden expandierend und die Reihen 16', 16" kontrahierend angesteuert, womit die Wider¬ lager 11 und damit der Rotor 9 im Uhrzeigersinn gedreht werden. Während die Spreizelemente 1, 2 festklemmen und die Spreizelemente 1', 1" und 2', 2" nicht an¬ gesteuert werden, werden diese im Uhrzeigersinn verschoben, in dem die Reihen 15', 15" kontrahierend und die Reihen 16', 16" expandierend angesteuert werden.
Damit beim Ring 5 gleiche Deformationskräfte wirken, sind die Spreizelemente 1, 2 doppelt so breit als die Spreizelemente 1', 1" und 2', 2".
Vorstehend wurde eine Verdrehung des Rotors im Uhrzeigersinn beschrieben. Eine dazu gegenläufige Drehung entsprechend dem Doppelpfeil 10 ergibt sich, wenn die Reihen 15, 16 bzw. 15', 15" und 16', 16" zur obigen Beschreibung gegenphasig angesteuert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 3 bis 5 ist der elastische Ring über diametral einander gegenüberliegende Nut-Federnverbindungen 6 mit dem Rotor 9 drehfest verbunden. Im Stator 4 sind pendelnd diametral einander gegenüberliegend zwei erste Spreizelementenpaare 1, 2 gelagert sowie zwei zweite Spreizelementen- paare 1', 2'. Die Spreizelementenpaare 1, 2 befinden sich zwischen den Spreizele- mentenpaaren 1', 2'. Die Pendelachsen 20 der Spreizelemente 1, 2, 1', 2' befinden sich von der Drehachse 12 aus gesehen an der Außenseite der vorgenannten Spreiz¬ elemente.
An der einen Seite der Spreizelemente 1, 2 ist eine Reihe 15 von Vorschubelementen 3 angeordnet, deren letztes Element sich am Stator abstützt. Die Statorabstützung ist mit 21 bezeichnet. Gegen die andere Seite der Spreizelemente 1, 2 liegt ein Stößel 22 an, der von sich am Stator abstützenden Tellerfedern 23 gegen das jewei¬ lige Spreizelement 1, 2 gedrückt wird. In zuvor beschriebener Weise sind Reihen 15' von Vorschubelementen 3' sowie Stößel 22 und Tellerfedern 23 bei den Spreiz- elementenpaaren 1', 2' vorgesehen.
Anstelle der Federn 23 können auch Reihen von Vorschubelementen 3, 3' vorgesehen sein, entsprechend den Reihen 16, 16' der ersten Ausführungsform, die sich jedoch ebenfalls an einer Statorabstützung 21 abstützen.
Die Arbeitsweise ist folgende:
Sind die Spreizelemente 1, 2 und die Reihen 15 der Vorschubelemente 3 nicht an¬ gesteuert, dann werden die Spreizelementenpaare 1, 2 durch die Federn 23 im Ge¬ genuhrzeigersinn gegen die Reihen 15 verschwenkt. Gleichzeitig werden die Spreiz- elemente 1', 2' angesteuert, wodurch diese expandieren und den Ring 5 deformieren. Anschließend werden die verschwenkten Spreizelemente 1, 2 angesteuert, die An¬ steuerung bei den Spreizelementen 1', 2' aufgehoben und weiterhin die Vorschubele¬ mente 3 der Reihen 15 angesteuert, womit die Spreizelemente 1, 2 eine Schwenkbewe¬ gung im Uhrzeigersinn entgegen der Kraft der Federn 23 ausführen und hierbei den Rotor 9 mitnehmen, der somit eine Drehbewegung im Gegenuhrzeigersinn ausführt. Am Ende der Schwenkbewegung der Spreizelemente 1 , 2 werden die Spreizelemente 1', 2' angesteuert, die zuvor durch die Federn 23 verschwenkt waren und die An¬ steuerung bei den Spreizelementen 1, 2 und den zugehörigen Vorschubelementen 3 aufgehoben, so daß die Spreizelemente 1, 2 wiederum im Gegenuhrzeigersinn ver¬ schwenkt werden. Gleichzeitig werden die Vorschub elemente 3' der Reihen 15' ange¬ steuert, womit die Spreizelemente 1', 2' im Uhrzeigersinn verschwenkt werden und den Rotor 9 ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn mitnehmen.
Zwischen benachbarten Vorschubelementen 3, 3' ist jeweils ein Hebel 24 angeord¬ net, die jeweils außen schwenkbar vom Stator 4 gelagert sind. Die dem jeweiligen Spreizelement 1, 2, 1', 2' zugewandten Enden der Vorschubelemente 3, 3' greifen an den Hebeln unten und die der jeweiligen Statorabstützung 21 zugewandten Enden im größeren Abstand zur Schwenkachse der Hebel 24 an, womit eine Vergrößerung des Verschiebewegs entsprechend den Hebelverhältnissen erreicht wird und zwar be¬ ginnend vom Spreizelement 3, 3' an der Statorabstützung 21 und sich vergrößernd bis zum jeweiligen Spreizelement 1, 2, 1', 2'.
Sind weitere Reihen von Spreizelementen 3, 3' entsprechend den Reihen 16, 16', anstelle der Federn 23 vorgesehen, dann werden diese gegenphasig zu den Vorschub¬ elementen 3, 3' der Reihen 15, 15' angesteuert.
Die Ansteuerung der Spreizelemente 1, 2 und der Vorschubelemente 3, 3' kann natürlich auch in umgekehrter Weise erfolgen. Hierbei werden unter Beibehal¬ tung der vorgenannten Taktfolge die Spreizelemente 1, 2 bzw. 1', 2' expandierend angesteuert und gleichzeitig die Vorschubelemente 3, 3' kontrahierend, so daß die Spreizelemente von den Federn 23 verschwenkt werden und dabei die angesteuerten Spreizelemente den Rotor 9 diesmal im Uhrzeigersinn mitnehmen.

Claims

Patentansprüche
1. Piezo-Rotationsmotor mit einem Stator (4) und mit einem Rotor (9) sowie mit einer ersten Anordnung von Piezoelementen, bestehend aus mindestens einem ersten Spreizelement (1) und mindestens einem damit verbundenen er¬ sten Vorschubelement (3), deren Wirkrichtungen im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen, und mit einer zweiten Anordnung von Piezoelementen, die mindestens ein zweites Spreizelement (1') aufweist, das im wesentlichen die gleiche Wirkrichtung wie das erste Spreizelement (1) aufweist, beide Spreizele¬ mente (1, 1') mit ihrem einen Ende sich am Stator (4) abstützen und im Wech¬ sel zueinander angesteuert werden, das erste Vorschubelement (3) zusammen mit dem ersten Spreizelement (1) angesteuert wird und dabei der Rotor (9) gegenüber dem Stator (4) gedreht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spreizelemente (1, 1') längs des Statorumfangs im wesentlichen an der gleichen Stelle angeordnet sind, beide Spreizelemente (1, 1') mit ihren anderen Enden gegen einen elastischen Ring (5) anliegen, der vom jeweils angesteuerten Spreizelement (1 bzw. 1') deformiert wird und dabei das andere Spreizelement (1' bzw. 1) gegenüber dem Ring (5) einen Abstand aufweist und die erste An¬ ordnung mehrere hintereinander und längs eines Teils des Umfangs des Rings (5) angeordnete Vorschubelemente (3) aufweist.
2. Piezo-Rotationsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (4) zwei parallel zueinander verlaufende Schenkel (13, 14) aufweist, der Ring (5) mit einem der Schenkel (13 bzw. 14) drehfest verbunden ist, der Rotor (9) zwischen dem Ring (5) und dem anderen Schenkel (14 bzw. 13) angeord¬ net ist, dieser Rotor (9) die Spreiz- und Vorschubelemente (1, 1', 3) lagert, beidseits des ersten Spreizelements (1) Reihen (15, 16) von Vorschubelementen (3) angeordnet sind, die Enden dieser Reihen (15, 16) einmal mit dem ersten Spreizelement (1) und zum anderen mit dem Rotor (9) (Widerlager 11) in Kontakt stehen und die Reihen (15, 16) im Takt der Ansteuerung des ersten Spreizelements (1) gegenphasig angesteuert werden.
3. Piezo-Rotationsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ansteuerung des zweiten Spreizelements (1') die eine Reihe (15) kontra¬ hierend und die andere Reihe (16) expandierend angesteuert wird und bei einer Ansteuerung des ersten Spreizelements (1) die andere Reihe (16) kontrahierend und die eine Reihe (15) expandierend angesteuert wird.
4. Piezo-Rotationsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Spreizelement (1) vom Rotor (9) mit Umfangsspiel und das zweite Spreizelement (1') ohne Umfangsspiel gelagert werden.
5. Piezo-Rotationsmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des zweiten Spreizelements (1') weitere Reihen (15', 16') von Vorschubelementen (3') angeordnet sind, die Enden dieser weiteren Reihen (15', 16') einmal mit dem zweiten Spreizelement (1') und zum anderen mit dem Rotor (9) (Widerlager 11) in Kontakt stehen und die weiteren Reihen (15', 16') im Takt der Ansteuerung des zweiten Spreizelements (1') gegenphasig angesteuert werden.
6. Piezo-Rotationsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die beiden Schenkel (13, 14) koaxial zur Drehachse (12) des Motors verlaufen und der Ring (5) längs des inneren Schenkels (14) verläuft.
7. Piezo-Rotationsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß zwei zweite Spreizelemente (1', 1") vorgesehen sind, zwischen denen das doppelt so breite erste Spreizelement (1) angeordnet ist.
8. Piezo-Rotationsmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beid¬ seits der zwei zweiten Spreizelemente (1', 1") gleiche weitere Reihen (15', 15", 16', 16") von Vorschubelementen (3', 3") angeordnet sind.
9. Piezo-Rotationsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (5) drehfest mit dem Rotor (9) verbunden ist, das erste Spreizelement (1) schwenkbar vom Stator (4) gelagert wird, an einer Seite dieses Spreizele¬ ments (1) die Vorschubelemente (3) angeordnet sind, deren letztes Element (3) sich am Stator (4) abstützt, auf die andere Seite des Spreizelements (1) eine Druckfeder (23) wirkt und das zweite Spreizelement (1') ebenfalls vom Stator (4) gelagert wird.
10. Piezo-Rotationsmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Spreizelement (1') schwenkbar vom Stator (4) gelagert wird und an diesem zweiten Spreizelement (1') in gleicher Weise wie beim ersten Spreiz¬ element (1) weitere Vorschub elemente (3') und eine weitere Druckfeder (23) angreifen.
11. Piezo-Rotationsmotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß zwischen benachbarten Vorschubelementen (3, 3') sich am Stator (4) abstützende Hebel (24) angeordnet sind, an denen mit kurzem Hebelarm die dem jeweiligen Spreizelement (1, 1') zugewandten Seiten der Vorschub¬ elemente (3, 3') und mit größerem Hebelarm die der Statorabstützung (21) zugewandten Seiten der Vorschubelemente (3, 3') angreifen.
12. Piezo-Rotationsmotor nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ansteuerung des ersten Spreizelements (1) dessen Vorschubelemente (3) angesteuert werden und im Wechsel dazu das zweite Spreizelement (1') und dessen Vorschubelemente (3') angesteuert werden.
13. Piezo-Rotationsmotor nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß beidseits zweier erster Spreizelemente (1) und deren Vorschub¬ elemente (3) zwei zweite Spreizelemente (1') und deren Vorschubelemente (3') angeordnet sind.
14. Piezo-Rotationsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, daß zwei erste Anordnungen von Piezoelementen (1, 2, 3) und zwei zweite Anordnungen von Piezoelementen (1', 2', 3') längs des Statorumfangs punktsymmetrisch zur Rotorachse (12) angeordnet sind.
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