DE3600008A1 - Ultraschallmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallmotor, bei dem ein Rotor durch Nutzung von Ultraschallschwingungen in Drehung versetzt wird.

Es ist bekannt, daß Motoren, die Ultraschallschwingungen als Antriebskraft nutzen, im Vergleich mit konventionellen Motoren, deren Rotoren durch elektro­ magnetische Kräfte angetrieben werden, Vorteile haben, da einige Komponenten überflüssig sind, wozu die Magnete, Siliziumstahlplatten und dgl. aus magne­ tischem Material sowie Spulen gehören. Dadurch ist eine kompakte und leicht­ gewichtige Bauweise erreichbar mit dem zusätzlichen Vorteil niedriger Her­ stellungskosten.

Bei bekannten Ultraschallmotoren (JA-P-OS 5 51 25 052 (1980), 5 61 38 469 (1981)) sind ein Vertikalschwingungselement und ein Rotor einander gegenüber angeordnet und an einer Endfläche eines dieser beiden Teile ist ein plattenförmiger Schwin­ gungsbereich integral ausgebildet, und zwar so, daß ein vorgegebener Neigungs­ winkel gegenüber der Drehachse eingehalten wird. Eine elliptische Schwingung dieses Schwingungsbereichs, die durch die hin- und hergehende Bewegung des Vertikalschwingungselements erzeugt wird, wird in eine Drehbewegung des Rotors umgewandelt. Bei diesem System wird die elliptische Schwingung des Schwingungs­ bereichs am vorderen Ende nur in einer einzigen durch den Gesamtmechanismus vorgegebenen Richtung ausgeführt. Die Drehung ist daher nicht umkehrbar sofern nicht eine passende Umschaltung mit Hilfe eines Hebels od. dgl. ausgeführt wird. Auch ist die Ellipsenform der Schwingungen nicht kontrolliert veränder­ bar, so daß es schwierig ist,eine zufriedenstellende Drehbewegung bei wirk­ samer Kraftübertragung zu erhalten. Weitere Nachteile der zuvor erläuterten Konstruktionen sind eine beachtliche Lärmentwicklung und ein erheblicher Ver­ schleiß in den Kontaktbereichen.

Bei einer anderen Konstruktion (JA-P-OS 5 81 48 682 (1983)) werden in der Ober­ fläche eines elastischen Teils Wanderwellen erzeugt und die Wanderwellenenergie, die aus den elliptischen Schwingungen abgeleitet wird, wird in eine drehende oder lineare Bewegung umgesetzt, und zwar durch Druckkontakt mit einem sich bewegenden Teil. ln diesem System kann die Bewegungsrichtung (Drehrichtung) des sich bewegenden Teils durch Steuerung der Phase der am Antriebselement angelegten Spannung umgekehrt werden. Gleichwohl besteht hier immer noch ein Problem darin, daß die Funktion auf einen Bereich relativ niedriger Geschwin­ digkeiten beschränkt ist. Außerdem ist der Wirkungsgrad der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie ziemlich niedrig.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallmotor anzugeben, der bei optimal hohem Umwandlungs-Wirkungsgrad entsprechend seiner Geschwindig­ keit, Drehrichtung und Belastung betreibbar ist und bei dem Lärm und Verschleiß minimal sind.

Der erfindungsgemäße Ultraschallmotor, bei dem die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß ferner ein Torsionsschwingungs­ element und ein diametral bzw. longitudinal schwingender Resonator vorgesehen sind, daß der Resonator in einem Knotenbereich des Torsionsschwingungselements angeordnet, senkrecht zu dessen Längsachse ausgerichtet und integral mit die­ sem verbunden ist und daß die Resonanzfrequenz des Resonators auf die Resonanz­ frequenz der Torsionsschwingungen abgeglichen ist. Weitere bevorzugte Ausge­ staltungen und Weiterbildungen dieses Ultraschallmotors ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 6.

Bei dem erfindungsgemäßen Ultraschallmotor wird eine elliptische oder kreis­ förmige Schwingung am Abtriebsende eines Schwingungsteils als zusammengesetzte Schwingung eines Torsionsschwingungselements und eines diametral bzw. longi­ tudinal schwingenden Resonators erzeugt. Der dem Abtriebsende des Schwingungs­ teils gegenüber angeordnete Rotor wird durch Kombination der Anlage am Ab­ triebsende mit der Überlagerungsschwingung in Drehung versetzt. Entsprechend der Erfindung können die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit des Rotors leicht gesteuert werden entsprechend der Belastung des Ultraschall­ motors od. dgl., und zwar durch Änderung der Ellipsenform (der Abplattung bzw. des Halbachsenverhältnisses), und/oder der Richtung bzw. des Winkels der elliptischen Schwingung, welche durch Veränderungen der Schwingungsamplituden und der relativen Phase beeinflußbar sind.

Weitere Besonderheiten der Lehre der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. ln der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung im Vertikalschnitt, ausschnittweise einen Ultraschallmotor,

Fig. 2 in vereinfachter Darstellung die Grundkonstruktion des erfindungsgemäßen Ultraschallmotors,

Fig. 3 den Gegenstand aus Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 4 den Gegenstand aus Fig. 2 bzw. Fig. 3 mit dazu eingezeichneten Verlage­ rungsverläufen und Spannungsverläufen,

Fig. 5 grafische Darstellungen zur Erläuterung dessen, wie Überlagerungs­ schwingungen erzeugt werden,

Fig. 6 verschiedene Schwingungsformen am Abtriebsende,

Fig. 7 ein Blockschaltbild und

Fig. 8 in einer perspektivischen Darstellung einen Ultraschallmotor mit einem modifizierten Resonator.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt die Grundstruktur eines Ultraschall­ motors, bei dem ein Torsionsschwingungselement 1 als grundlegende Komponente zur Erzeugung von Torsionsschwingungen dient. Das Torsionsschwingungselement 1 ist so aufgebaut, daß zwei, jeweils als Antriebselemente zur Erzeugung von Torsionsschwingungen dienende Elektrostriktivelemente 3 an beiden Oberflächen einer Steuer-Elektrodenplatte 2 angebracht sind, daß ein Schwingungsteil 4 und ein zylindrisches, mit seinem Boden dem Schwingungsteil 4 zugewandtes Schwingungsteil 5 mit in der Längsachse angeordneten Gewindebohrungen 4 a bzw. 5 a vorgesehen sind und daß die beiden Schwingungsteile 4, 5 mittels eines Mittelbolzens 6 miteinander verspannt sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwischen dem Elektrostriktivelement 3 und dem Schwingungsteil 5 ein Plattenreso­ nator 7 und ein weiteres Elektrostriktivelement 8 zum Antrieb des Plattenreso­ nators 7 eingesetzt. Der Plattenresonator 7 ist im hier dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel als Scheibe ausgeführt und geeignet und bestimmt dazu, in dia­ metraler Richtung Resonanzschwingungen auszuführen. Alle Komponenten dieser Anordnung sind mittels des Mittelbolzens 6 integral miteinander verspannt. Eine Elektrodenplatte 9 ist zwischen zwei Elektrostriktivelementen 8 einge­ setzt und eine weitere Elektrodenplatte 10 ist zwischen dem Elektrostriktiv­ element 3 und dem gegenüberstehenden Elektrostriktivelement 8 eingesetzt. Schließlich ist zwischen dem Schwingungsteil 5 und dem Plattenresonator 7 ein Gehäuseverankerungsteil 11 vorgesehen.

An einem Ende des Mittelbolzens 6 ist eine Eindrehung 6 a mit kleinerem Durch­ messer ausgebildet und auf den Umfang der Eindrehung 6 a ist ein Lager 12 auf­ gepaßt. Koaxial zum Mittelbolzen 6 ist ein Rotor 13 angeordnet. Ein Ansenk­ bereich an einem Ende des Rotors 13 ist auf den Umfang des Lagers 12 aufge­ paßt und eine Achse 13 a am anderen Ende des Rotors 13 ist über ein Lager 14 in ein Gehäuse 15 eingepaßt, so daß dadurch der Rotor 13 drehbar gelagert ist. Der Rotor 13 hat einen Bereich 13 b mit großem Durchmesser, der dem Ab­ triebsende 5 b des Schwingungsteils 5 gegenüber angeordnet ist und an diesem unter Druck zur Anlage kommt. Zur Druckübertragung dient ein Druckkontaktteil 16, das aus verschleißfestem, hohe Reibungskräfte übertragendem Gummi od. dgl. be­ steht. Das Gehäuse 15 ist am Gehäuseverankerungsteil 11 mittels Schrauben 17 befestigt und eine Kappe 18 ist am Gehäuse 15 mittels Schrauben 19 angebracht. Ein Anschlußkabel 20 dient dem Anschluß der Elektrodenplatten 2, 9, 10 und einer nicht dargestellten Masseelektrode der Schwingungsteile 4, 5 und ist aus der Kappe 18 hinausgeführt.

Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Plattenresonator 7 durch die Elektrostriktivelemente 8 so angetrieben, daß diametral gerichtete Reso­ nanzschwingungen erzeugt werden. Der Plattenresonator 7 ist im Knotenbereich des Torsionsschwingungselements 1 angeordnet und senkrecht zu dessen Längsachse ausgerichtet. Die gesamte Konstruktion ist so gewählt, daß ein Zusammenfallen der Resonanzfrequenz des Plattenresonators 7, der von den Elektrostriktiv­ elementen 8 angetrieben wird, und der Resonanzfrequenz der Torsionsschwingungen erreicht wird. Die Torsionsschwingungen sind durch die axiale Länge der An­ ordnung bestimmt, die aus dem Schwingungsteil 4, den Elektrostriktivelementen 3, 8, dem Plattenresonator 7, dem Gehäuseverankerungsteil 11 und dem Schwingungsteil 5 besteht.

Im folgenden wird nun die Funktionsweise und die Steuerung einer solchen An­ ordnung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 7 näher erläutert. Die grundlegende Konstruktion des Torsionsschwingungselements 1 mit dem Plattenresonator 7 usw. aus Fig. 1 kann in äquivalenter Weise so dargestellt werden, wie das in Fig. 2 und Fig. 3 erfolgt ist. Nimmt man an, daß die Elektrodenplatte 9 an eine An­ triebsstromquelle angeschlossen ist und daß die Frequenz mit der Resonanz­ frequenz für diametral gerichtete Resonanzschwingungen des Plattenresonators 7 übereinstimmt, so wird der Plattenresonator 7 angetrieben und in ihm werden Resonanzschwingungen erzeugt. Fig. 4 zeigt nun den Verlagerungsverlauf und den Spannungsverlauf für einen solchen Fall. Fig. 4 zeigt dabei, daß die Amplitude der Verlagerung am Umfang des Plattenresonators 7, hier als Scheibe ausgeführt, am größten ist. Aufgrund des Poissoneffekts werden auch entsprechende axiale Schwingungen erzeugt und die maximale Amplitude für axiale Schwingungen - die maximale Amplitude der axialen Verlagerung - tritt an den beiden Stirnflächen der Schwingungsteile 4, 5 auf. Auch das ist in Fig. 4 dargestellt. Von wesent­ licher Bedeutung ist, daß die axialen Schwingungen nicht durch eine axiale - vertikal gerichtete - Resonanzschwingung erzeugt wird, sondern Folge der dia­ metralen Resonanzschwingungen des Plattenresonators 7 ist.

Wird nun die Elektrodenplatte 2 parallel an die zuvor erläuterte Antriebsstrom­ quelle angeschlossen und wird das Torsionsschwingungselement 1 vom Elektro­ striktivelement 3 her so angetrieben, daß die Resonanzfrequenz der Torsions­ schwingungen mit der Resonanzfrequenz diametraler Resonanzschwingungen über­ einstimmt, so erzeugt das Torsionsschwingungselement 1 Resonanzschwingungen in Richtung des Pfeils 21 in Fig. 2. Die Richtung dieser Resonanzschwingungen er­ gibt sich daraus, daß die Torsionsschwingungen mit den zuvor erläuterten axialen Schwingungen an jedem Punkt des Umfangs der Stirnflächen der Schwingungsteile 4, 5 überlagert werden, beispielsweise am Punkt A des Abtriebsendes 5 b, wie in den Fig. 2 und 3 der Zeichnung dargestellt.

Fig. 5 zeigt nun diagrammartig die Überlagung der beteiligten Schwingungen. Die Amplitude und die Phase der Axialschwingungen 22 sind durch eine erste Kurve dargestellt, die Amplitude und Phase der Torsionsschwingungen 23 zeigt eine zweite Kurve. Die gleichphasige Überlagerungsschwingung 24 ist, gleiche Amplituden vorausgesetzt, eine gerade Linie, ebenso die gegenphasige Über­ lagerungsschwingung 26 bei Vorliegen einer gegenphasigen Axialschwingung 25, also einer um 180° invertierten Axialschwingung, in Fig. 5 gestrichelt darge­ stellt. Bei lediglich um 180° gedrehter Phase liegen die Überlagerungsschwin­ gungen 24, 26 in der in Fig. 5 gezeigten Weise symmetrisch um 90° versetzt zu­ einander. Der Neigungswinkel der Überlagerungsschwingungen 24, 26 läßt sich durch die Amplitudenverhältnisse der beiden Ausgangsschwingungen 22, 23 ver­ ändern. Die Form der Überlagerungsschwingungen kann in einer beliebigen Weise modifiziert werden, beispielsweise zur Form eines Kreises, einer Ellipse, einer geneigten Ellipse od. dgl. Schließlich können auch Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit durch Änderung der Amplitudenverhältnisse und Phasenver­ hältnisse gesteuert werden.

Fig. 6 zeigt typische Bilder von Überlagerungsschwingungen (loci), aufgenommen am Punkt A, wobei die relative Amplitude und/oder Phase der Ausgangsschwin­ gungen geändert wird. In Fig. 6A ist eine horizontale Überlagerungsschwingung gegeben, wozu die Amplitude der Axialschwingung 22 zu Null gemacht worden ist. Die in Fig. 6B dargestellte vertikale Überlagerungsschwingung ergibt sich aus einer Reduzierung der Amplitude der Torsionsschwingung 23 auf Null. Geneigte Überlagerungsschwingungen sind in den Fig. 6C und 6D dargestellt, entsprechend den Überlagerungsschwingungen 24, 26 in Fig. 5. Eine kreisförmige Überlagerungs­ schwingung wie in Fig. 6E dargestellt, wird durch Verschiebung der relativen Phase der Ausgangsschwingungen 22, 23 um 90° bei übereinstimmenden Amplituden erzeugt. Durch entsprechende Änderungen der Amplituden und Phasen der Ausgangs­ schwingungen 22, 23 wird eine horizontale elliptische Überlagerungsschwingung wie in Fig. 6F, eine vertikale elliptische Überlagerungsschwingung wie in Fig. 6G, eine geneigte elliptische Überlagerungsschwingung wie in Fig. 6H und eine ent­ gegengesetzt geneigte elliptische Überlagerungsschwingung wie in Fig. 6I er­ zeugt.

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild eines Steuerungssystems für eine Antriebsstrom­ quelle, mit dem die zuvor erläuterten verschiedenen Steuerungsmaßnahmen ausge­ führt werden können. Ein Vibrator 27 hat etwa die Struktur wie in Fig. 2 dar­ gestellt, bei der eine Elektrodenplatte 9 als Anschluß in diametraler Richtung eines Plattenresonators 7 angetrieben wird. Ein Vibrationsgeschwindigkeits­ signal 28 wird vom Vibrator 27 erzeugt und einem Phasenkoppler 30 zugeleitet. Der Phasenkoppler 30 (PLL) hält die Phase des Ausgangssignals eines spannungs­ gesteuerten Oszillators 29 auf einer vorgegebenen Phasendifferenz zum Signal 28, so daß der Oszillator 29 der Resonanzfrequenz der diametral gerichteten Schwin­ gungen folgt. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 29 wird einer Amplitudensteuerung 31 eingespeist und darin auf eine vorgegebene und erforderliche Amplitude gebracht. Dann wird dieses amplitudengesteuerte Signal einem Verstärker 32 zugeleitet. Auf diese Weise werden diametral gerichtete Resonanzschwingungen vorgegebener Amplitude axial beispielsweise am Punkt A erzeugt. Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Osziliators 29 wird teilweise auch über einen Umschalter 33 einer Phasensteuerung 34 zugeleitet, durch die die Phase im Bereich von +180° bis -180° gesteuert wird. Das Ausgangssignal der Phasensteuerung 34 wird ebenfalls einer Amplitudensteuerung 35 zugeleitet und nach gewünschter Einstellung der Amplitude einem Verstärker 36 zugeleitet. Von dort aus wird ein Steuersignal für die Torsionsschwingungen der Steuer- Elektrodenplatte 2 (Anschluß) zugeleitet. Auf diese Weise kann im hier darge­ stellten Ausführungsbeispiel also die Phase und die Amplitude der Torsions­ schwingungen eingestellt werden, während für die Axialschwingungen nur die Amplitude eingestellt werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, dies umgekehrt vorzusehen oder in beiden Verstärkerzweigen eine Phasensteuerung ein­ zusetzen. Die Phase des Torsionsschwingungssignals kann im übrigen invertiert werden durch wahlweise Einschaltung eines Phasenwenders 37 über den Umschalter 33.

Aus den voranstehenden Erläuterungen ergibt sich, daß der Vibrator 27 hier mit ein und derselben Resonanzfrequenz sowohl hinsichtlich Torsionsschwingungen als auch hinsichtlich diametral gerichteter Schwingungen betrieben wird. Dadurch werden die Bewegungen der Schwingungsteile 4, 5 so kombiniert, daß Überlagerungs­ schwingungen in einer der verschiedenen in Fig. 6 dargestellten Formen auf­ treten. Der Neigungswinkel und die Abplattung bzw. das Halbachsenverhältnis bei elliptischer Form der Überlagerungsschwingungen lassen sich ebenso wunsch­ gemäß steuern wie die Umlaufrichtung und Größe (Durchmesser) des Kreises oder der Ellipse.

Nun kehren die Erläuterungen zurück zum Ultraschallmotor aus Fig. 1. Bei die­ sem Ultraschallmotor können die verschiedenen Formen von Überlagerungsschwin­ gungen am Abtriebsende 5 b des Schwingungsteils 5 erzeugt werden, indem man die Axialschwingungen und die Torsionsschwingungen in der erläuterten Weise mitein­ ander kombiniert. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Rotor 13 durch Nutzung ellipsenförmiger Schwingungen einschließlich kreisförmiger Schwingungen in Drehung versetzt, Schwingungen wie sie in den Fig. 6E bis 6I dargestellt sind. Zum Zwecke der Erläuterung wird vorausgesetzt, daß die horizontale elliptische Schwingung (Kurve 38) von Fig. 6F am Abtriebsende 5 b des Schwingungsteils 5 erzeugt wird. Die Drehrichtung wird hier durch den Pfeil in durchgezogener Linie angedeutet. Daraus ergibt sich, daß beim Schwingungstakt α → β, das Ab­ triebsende 5 b des Schwingungsteils 5 in Umfangsrichtung schwingt und gleich­ zeitig in Richtung auf den gegenüberliegenden Bereich 13 b des Rotors 13 ver­ lagert wird. Über das dazwischenliegende Druckkontaktteil 16 wird eine solche Schwingung durch Reibung auf den Rotor 13 übertragen, so daß dieser in Drehung versetzt wird. Beim Schwingungstakt β → α schwingt das Abtriebsende 5 b in Umfangsrichtung aber axial kontrahiert, also vom Bereich 13 b des Rotors 13 weggezogen, so daß auf den Rotor 13 kein Effekt ausgeübt wird. Daraus folgt, daß der Rotor 13 in einer Richtung gedreht wird durch Zusammenwirken der Schwin­ gung im Takt α → β und des Reibungsschlusses dabei. Wird die Drehrichtung der Kurve 38 durch Phasensteuerung umgekehrt, so wird der Rotor 13 in entgegenge­ setzter Richtung in Drehung versetzt. Die Drehrichtung der elliptischen Schwin­ gung kann durch Umkehrung der relativen Phase der Ausgangsschwingungen 22, 23 umgekehrt werden, wie zuvor im einzelnen erläutert worden ist, so daß dadurch eine Umkehrung der Drehrichtung des Rotors 13 möglich ist. Die Drehgeschwindig­ keit des Rotors 13 kann durch Steuerung der Antriebsamplitude in Torsionsrich­ tung verändert werden. Durch Steuerung der Abplattung bzw. des Halbachsenver­ hältnisses und/oder der Neigung in Übereinstimmung mit der jeweiligen Drehmo­ mentbelastung kann das Abtriebsdrehmoment über einen weiten Bereich von Dreh­ geschwindigkeiten optimiert und bei optimalem Reibungsschluß erzeugt werden. Des weiteren besteht ein Vorteil darin, daß die vollständige Stirnfläche des Abtriebsendes 5 b des Schwingungsteils 5 in Anlage am gegenüberstehenden Be­ reich 13 b des Rotors 13 gehalten wird, so daß die Lärmentwicklung und der Ver­ schleiß erheblich reduziert sind.

In einer alternativen Ausführungsform kann ein Druckregler in Reihe mit dem Druckkontaktteil 16 angeordnet sein.

Wenn auch im zuvor erläuterten Ausführungsbeispiel der Plattenresonator 7 im Torsionsschwingungselement 1 als Scheibe ausgeführt ist, so kann auch ein recht­ eckiger Plattenresonator 39 anstatt dessen verwendet werden. In einem solchen rechteckigen Plattenresonator 39, angetrieben von einem Elektrostriktivele­ ment 8, können longitudinal gerichtete Resonanzschwingungen erzeugt werden, wozu auf Fig. 8 verwiesen werden darf. Wird ein solcher rechteckiger Platten­ resonator 39 bei seiner longitudinalen Resonanzfrequenz betrieben, so werden der Verlagerungsverlauf und der Spannungsverlauf so, daß, ähnlich zum voran­ stehend erläuterten Ausführungsbeispiel mit einem scheibenförmigen Plattenreso­ nator 7, die maximale Amplitude an den Enden des rechteckigen Plattenresona­ tors 39 und die maximale Spannung an der Achse erzielt werden. Auch hier wird also eine axiale Schwingung aufgrund des Poissoneffekts erzeugt mit maximalen Amplituden an den beiden Enden der Schwingungsteile 4, 5 in axialer Richtung. Wird also das Torsionsschwingungselement 1 vom Elektrostriktivelement 3 mit einer Torsionsschwigungsfrequenz angetrieben, die mit der longitudinalen Reso­ nanzfrequenz übereinstimmt, so ergibt sich eine Überlagerungsschwingung der Ausgangsschwingungen an den Abtriebsenden der Schwingungsteile 4 und 5, so daß dort elliptische Schwingungen erzeugt werden.

Wie zuvor erläutert worden ist, wird erfindungsgemäß ein diametral oder longi­ tudinal schwingender Resonator in einem Knotenbereich eines Torsionsschwin­ gungselements angeordnet, senkrecht zu dessen Längsachse ausgerichtet und inte­ gral mit diesem verbunden, wobei die jeweiligen Resonanzfrequenzen aneinander angeglichen werden. Ein Rotor ist dem Abtriebsende eines Schwingungsteils gegenüber angeordnet und kommt an jenem unter Druck zur Anlage, so daß der Rotor in Drehung versetzbar ist, und zwar durch eine Kombination der über­ lagerten elliptischen Schwingungen am Abtriebsende und der dort auftretenden Reibung. Die Neigung, das Halbachsenverhältnis, die Drehrichtung und die Größe der elliptischen Schwingungen sind veränderbar, ganz wie gewünscht durch Ände­ rung der Amplituden und/oder der relativen Phasen mit Hilfe elektrischer Steuerungsmaßnahmen. Im Ergebnis ist es möglich, eine vorwärts und rückwärts gerichtete Drehung des Rotors ebenso zu steuern, wie die Drehgeschwindigkeit. Dies kann über einen weiten Steuerungsbereich mit maximalem Wirkungsgrad der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie erfolgen. Zusätzlich er­ gibt sich der strukturelle Vorteil geringeren Lärms und geringeren Verschleißes.

Claims (6)

1. Ultraschallmotor mit mindestens einem Schwingungsteil und einem Rotor, wobei der Rotor dem Abtriebsende des Schwingungsteils gegenüber angeordnet ist und an jenem unter Druck zur Anlage kommt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ferner ein Torsionsschwingungselement (1) und ein dia­ metral bzw. longitudinal schwingender Resonator (7; 39) vorgesehen sind, daß der Resonator (7; 39) in einem Knotenbereich des Torsionsschwingungselements (1) angeordnet, senkrecht zu dessen Längsachse ausgerichtet und integral mit die­ sem verbunden ist und daß die Resonanzfrequenz des Resonators (7; 39) auf die Resonanzfrequenz der Torsionsschwingungen abgeglichen ist.

2. Ultraschallmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reso­ nator (7) als Scheibe ausgeführt ist.

3. Ultraschallmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reso­ nator (39) als rechteckige Platte ausgeführt ist.

4. Ultraschallmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Torsionsschwingungselement (1), der diametral bzw. longitudinal schwin­ gende Resonator (7; 39) und das Schwingungsteil (4, 5) bzw. die Schwingungs­ teile (4, 5) mittels eines Mittelbolzens (6) integral miteinander verspannt sind.

5. Ultraschallmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Torsionsschwingungselement (1), der diametral bzw. longitudinal schwin­ gende Resonator (7; 39) und das Schwingungsteil (4, 5) bzw. die Schwingungs­ teile (4, 5) koaxial zueinander angeordnet sind.

6. Ultraschallmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung und/oder die Drehgeschwindigkeit des Rotors (13) durch Steuerung der einzelnen Amplituden und/oder der relativen Phase der Torsions­ schwingungen und/oder der diametralen bzw. longitudinalen Schwingungen ein­ stellbar ist bzw. sind.