DE69405065T2

DE69405065T2 - Rotorpositionsdetektor für piezoelektrischen Motor

Info

Publication number: DE69405065T2
Application number: DE69405065T
Authority: DE
Inventors: Roland Luthier
Original assignee: Asulab AG
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 1993-09-08
Filing date: 1994-09-03
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2014-09-04
Also published as: DE69405065D1; EP0642065A1; CN1111020A; CN1045668C; KR950010318A; EP0642065B1; KR100341871B1; US5473215A; JPH0787758A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen piezoelektrischen Motor, insbesondere einen piezoelektrischen Motor mit stehenden Wellen, der mit einem vibrierenden Stator versehen ist, welcher ausgebildet ist, um einen auf den Stator abgestützten Lamellenrotor (Flexionsfüsse) zur Rotation anzutreiben, und der einen Positionsdetektor umfasst, der fähig ist, eine Information über die Winkelposition des Rotors bereitzustellen.
Genauer betrifft die Erfindung einen piezoelektrischen Motor der obenerwähnten Bauart, der geringe Abmessungen aufweist und ein Zeitmessgerät bestücken kann.
Die herkömmlichen piezoelektrischen Motoren umfassen einerseits einen Stator, auf welchem die piezoelektrischen Mittel, wie beispielsweise eine mit elektrisch versorgbaren Erregerelektroden versehene polarisierte Keramik, montiert sind, und andererseits einen Rotor, der axial auf dem Stator ruht und drehbeweglich relativ zu demselben um eine Antriebsachse montiert ist, die mechanisch mit einem anzutreibenden Mechanismus verbunden ist.
Unter der Einwirkung der von den Elektroden empfangenen elektrischen Erregung überträgt die Keramik eine vibratorische Bewegung auf den Stator, welche Bewegung die Rotationsverschiebung des mit elastischer Abstützung auf diesem Stator angeordneten Rotors hervorruft.
In diesem asynchronen Motortypus ist die Winkelposition des Rotors nach der Drehung eigentlich unbekannt, was ein Hauptnachteil darstellt, wenn der Rotor die Zeiger oder das Datum eines Zeitmessgerätes antreiben soll.
In der Anmeldung JP-A-60 113 675 wird ein piezoelektrischer Motor für ein Zeitmessgerät beschrieben, der einen Detektor für die Winkelposition des Rotors umfasst. Der Motor umfasst auf herkömmliche Art und Weise einen Stator, auf welchem mit Erregerelektroden versehene piezoelektrische Elemente montiert sind, und einen Rotor, der drehbeweglich auf diesem Stator montiert ist und der mit einem oder mehreren Löchern versehen ist. Oberhalb der in den Rotor eingearbeiteten Löchern ist eine elektrolumineszente Diode montiert, die an einem getrennten Substrat befestigt ist, das starr auf dem Motor montiert ist. Ein Phototransistor wird auf einem unter dem Rotor angeordneten Träger gegenüber der elektrolumineszenten Diode plaziert. Beim Durchgang des von der elektrolumineszenten Diode durch Löcher des Rotors ausgestrahlten Lichtes empfängt der Phototransistor dieses ausgestrahlte Licht, und man kann nun die Winkelposition des Rotors erfassen.
Die Abmessungen des mit diesem Positionsdetektor ausgerüsteten Motors sind erheblich. Ferner umfasst dieser Motor eine grosse Anzahl Teile, die seinen Preis erhöhen und seine Zuverlässigkeit vermindern.
Eine weitere Lösung zur Erfassung der Position des Rotors ist aus dem Dokument JP-A-60 51 478 bekannt, das Erfassungsmittel für die Position des Rotors vorschlägt, umfassend ein elektrisches Kontaktsystem, das von einer starren Bürste gebildet wird, die über eine bewegliche Scheibe mit 60 darauf ausgebildeten Leiterbahnen (Kollektor) wischt. Diese unter Spannung stehende Erfassungsscheibe ist am Rotor befestigt. Diese Anordnung weist ebenfalls den Nachteil auf, dass sie eine grosse Anzahl Komponenten aufweist. Desweitern ist die Montage dieses Motors relativ kompliziert, denn die Erfassungsscheibe muss auf den Rotor zentriert werden und unter Spannung gesetzt werden, und dies für jeden Motor. Der Kontakt zwischen der Bürste und den Bahnen erzeugt auch eine Reibung, die der Drehbewegung des Rotors Widerstand leistet, so dass die Bürste Gefahr läuft, sich schnell abzunutzen. Desweitern ist es schwierig, die Abnutzung der Kontaktoberfläche zu beherrschen, und das Vorhandensein von Abriebpartikeln kann den normalen Betrieb des Motors verhindern.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben, indem ein piezoelektrischer Motor bereitgestellt wird, umfassend einen Positionsdetektor, der geringe Abmessungen aufweist und auf einfache und wenig kostspielige Art und Weise hergestellt werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist zu diesem Zweck ein piezoelektrischer Motor der Bauart, welche umfasst:
- einen Stator mit piezoelektrischen Erregungsmitteln, mittels denen eine vibrationsbewegung des Stators bewirkbar ist,
- einen Rotor, der drehbeweglich relativ zum Stator montiert ist, welcher Rotor einen Korpus umfasst, auf dem Flexionsfüsse angeordnet sind, welche Übertragungsmittel bilden, ausgebildet zum übertragen der Vibrationsbewegung des Stators auf den Rotor und zum Antreiben dieses Rotors zur Drehung, welche Flexionsfüsse einen Verlagerungspfad relativ zum Stator durchlaufen, und
- einen Detektor für die Winkelposition des Rotors, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor nahe oder gegenüber dem Verlagerungspfad angeordnet ist und dass der Detektor von einem oder mehreren piezoelektrischen Sensoren gebildet ist, die den Durchgang der Füsse zu verfolgen ermöglichen.
Es versteht sich also, dass man durch die Verwendung des umgekehrten piezoelektrischen Effektes die Winkelposition des Rotors erfasst, und dies dank der Anordnung eines oder mehrerer piezoelektrischer Positionssensoren.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines insbesonders für einen solchen piezoelektrischen Motor geeigneten Stators, und bei dem
a) man eine Scheibe aus einem zu bearbeitenden Material bereitstellt,
b) man mehrere Schichten aus piezoelektrischem und elektrisch leitendem Material auf diese Scheibe durch Sätze von entsprechenden Masken aufbringt,
c) man auf der Scheibe eine piezoelektrische Erregungszone ausbildet, und man gleichzeitig mit der piezoelektrischen Erregungszone mindestens eine piezoelektrische Detektorzone ausbildet, die dazu bestimmt ist, einen Detektor für die Winkelposition des Rotors zu bilden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wird, welche einzig beispielshalber aufgeführt sind, und in denen:
- Figur 1 eine schematische Schnittansicht des Motors gemäss der Erfindung ist,
- Figur 2 eine Explosionsansicht des Motors ist, in der die unter dem Stator angebrachten aktiven piezoelektrischen Schichten hervorgehoben werden,
- Figur 2a schematisch eine Vibrationsart des Stators der Figur 2 darstellt,
- Figur 3 eine Draufsicht einer biegsamen Scheibe ist, die den auf den Figuren 1 und 2 dargestellten Rotor des Motors bildet,
- Figur 4 schematisch das Störsignal der für die Position der Rotorfüsse des Motors gemäss der Erfindung repräsentativen Vibrationsart darstellt,
- Figur 5 eine Ansicht gemäss dem Pfeil IV der Figur 2 ist und eine Ansicht von unten eines Stators gemäss einer ersten Ausführungsform des Motors gemäss der Erfindung darstellt,
- Figur 6 eine der Figur 5 ähnliche Ansicht ist, aber einen Stator gemäss einer zweiten Ausführungsform des Motors gemäss der Erfindung darstellt,
- die Figuren 7A bis 7F schematische Ansichten sind, die das Verfahren zum Herstellen eines Stators gemäss der aus der Figur 5 ersichtlichen ersten Ausführungsform darstellt, und
- die Figuren 8A bis 8F schematische Ansichten sind, die ein Verfahren zum Herstellen eines Stators gemäss der aus der Figur 6 ersichtlichen zweiten Ausführungsform darstellt.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird nachstehend ganz allgemein ein piezoelektrischer Motor gemäss der Erfindung beschrieben, der insgesamt mit dem Bezugszeichen M bezeichnet ist.
Der Motor M umfasst einen Stator 1, dessen vibrierender Teil V beispielsweise in einem mikrobearbeiteten Siliciumplättchen ausgearbeitet ist.
Der Motor M umfasst ferner einen Rotor 4, der drehbeweglich relativ zum Stator 1 um eine geometrische Rotationsachse X montiert ist.
Der Stator 1 umfasst einen Hohlraum oder eine "Wanne" 6, die in der Dicke des Stators 1 ausgearbeitet ist und die zur Bildung einer Aufnahme bestimmt ist, in der der Rotor 4 angeordnet wird. Der eine kreisförmige Form aufweisende Hohlraum 6 wird direkt aus dem Korpus des Stators 1 durch eine Volumenmikrobearbeitungstechnik ausgehöhlt, die genauer gesagt durch eine chemische Einwirkung des Siliciums über eine gegebene Zeitspanne ausgeführt wird. Da diese Bearbeitungstechnik des Siliciums konventionell ist, wird sie hier nicht näher beschrieben.
Wie man genauer auf den Figuren 1 und 2 erkennt, ruht der Rotor 4 axial auf dem Boden des Hohlraums 6, welcher Boden die Form einer Membran 8 aufweist, gegen welche aussen piezoelektrische Erregungsmittel E befestigt sind, und der den vibrierenden Teil V des Stators 1 bildet.
Die Membran 8 weist eine sehr geringe Dicke zwischen 0,01 mm und 0,02 mm auf.
Die piezoelektrischen Erregungsmittel E, die zum Bewirken einer vibratorischen Bewegung des Stators 1 und insbesondere der Membran 8 ausgebildet sind, werden durch Niederschlag von dünnen Schichten ausgeführt, umfassend zwei elektrisch leitende, insbesondere metallische Schichten E&sub1; und E&sub3;, die aus Aluminium ausgeführt sind und Elektroden bilden, und eine Schicht E&sub2; aus einem piezoelektrischen Material, die zwischen den beiden anderen Schichten eingefügt ist; wobei diese Schichten durch eine als Oberflächenbearbeitungstechnik bezeichnete Bearbeitungstechnik geätzt sind. Die Betriebsart der piezoelektrischen Mittel E ist konventionell und wird hier nicht genauer beschrieben.
Auf Figur 2 ist zu bemerken, dass die piezoelektrischen Mittel E aussen gegen die Membran 8 angeordnet sind und dass diese Mittel dank der Struktur aus dünnen Schichten nur eine sehr geringe Überdicke in der Grössenordnung von 0,005 mm auf der Membran 8 bilden.
Der Stator 1 umfasst hier desweitern einen peripheren Umfang, der die Form einer Verstärkungskrone (Bezugszeichen 12) aufweist, welche das mechanische Gerüst des Stators 1 um die Membran 8 aufweist.
Der Hohlraum 6 weist seinerseits vorteilhafterweise die Form einer kegelstumpfförmigen Schale auf, die nach oben breiter wird und die nach aussen, insbesonders nach oben, in der Position des in Figur 1 dargestellten Motors offen ist.
Wie man auf dieser Figur bemerkt, ist der Rotor 4 vollständig im Stator 1 enthalten, und zwar in seiner Dicke und genauer in der Aufnahme 6, so dass die Baugruppe Stator 1 - Rotor 4 keine Überdicke auf dem Motor bildet und eine integrierte und verschachtelte Einheit darstellt.
Genauer gesagt sind die Membran 8 und der Umfang 12 des Stators, der die Form einer Krone aufweist, einstückig ausgebildet, da sie gemeinsam aus einem gleichen Plättchen ausgeführt sind und durch chemische Einwirkung erhalten werden.
Der Rotor 4 ist drehbeweglich relativ zum Stator 1 über eine Antriebsachse 14 montiert, auf welcher in diesem Ausführungsbeispiel ein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichneter Minutenzeiger eingetrieben ist.
Der Rotor 4 umfasst einen Korpus, der in diesem Beispiel in Form einer biegsamen durchbrochenen Scheibe 4a (Figur 3) ausgeführt ist (Figur 3), die schräge Flexionsfüsse oder -lamellen 4b umfasst, welche direkt durch einen Reibungskontakt auf der Membran 8 des Stators 1 enden. Diese Füsse 4b übertragen die vibratorische Bewegung des Stators auf den Rotor 4 und treiben diesen Rotor zur Rotation an. Diese Füsse sind aus einem elastischen Material hergestellt.
Zu diesem Zweck umfasst der Rotor 41 und genauer gesagt die Scheibe 4a, eine zentrale Nabe 4c, von der aus sich mehrere radiale Elastizitätsarme 4d erstrecken, die mit einem ringförmigen Ring 4e verbunden sind, in welchem direkt die Füsse 4b eingearbeitet sind. Ein Halterungsring 16 (Figur 1) ist an der zentralen Nabe 4c festgemacht. Die Welle 14 ist drehbeweglich mittels herkömmlicher Führungsmittel in einem Deckel 18 montiert.
Wie weiter oben angeführt, so sind die piezoelektrischen Erregungsmittel E in Form von dünnen Schichten unter der Membran 8 auf der der Schale 6 gegenüberliegenden Seite durch Sätze von entsprechenden Masken angeordnet und strukturiert (Figuren 7A-7F und 8A-8F).
Desweitern ist der Stator 1 mit einer Printplatte 24 durch mehrere elektrisch leitende Abstandstücke 9 verbunden und starr daran befestigt, welche Abstandstücke beispielsweise Kontaktklötze sind, die unter der englischen Bezeichnung "bumps" bekannt sind und durch Niederschlag eines leitenden Materials von ungefähr zehn Mikrometern auf der Printplatte erhalten werden, wobei diese Abstandstücke eine mechanische Unterstützungsfunktion für den Stator darstellen. Die Printplatte 24 umfasst elektrische Verbindungsbahnen (nicht dargestellt, die herkömmlicherweise durch einen Kupferniederschlag ausgeführt sind. Diese Bahnen sind ausgebildet, um jeweils teilweise mit Bahnen bzw. Verbindungsdrähten des Stators (Bezugszeichen 11a, 11b) zusammenzutreffen, welche jeweils die Elektroden E&sub1; bzw. E&sub3; der piezoelektrischen Erregungsmittel E speisen.
Die auf dem Stator ausgearbeiteten elektrisch leitenden Bahnen sind aus Aluminium ausgeführt und beim Niederschlag der Elektroden E&sub1;, E&sub2; und E&sub3; durch Sätze von entsprechenden Masken (nicht dargestellt) in Form von dünnen Schichten unter der Membran 8 angebracht.
Der Stator 1 des piezoelektrischen Motors gemäss der Erfindung ist zusätzlich zu den piezoelektrischen Erregungsmitteln E mit einem oder mehreren piezoelektrischen Sensoren D, mit sogenannten Detektorsensoren, versehen, die zur Erfassung der Winkelposition des Rotors 4 ausgebildet sind.
Figur 2a stellt schematisch eine Vibrationsart des Stators 1 des Motors M gemäss der Erfindung dar. Man sieht zu, dass die der Position des oder der Detektorsensoren D entsprechenden Maxima der Vibrationsart des Stators 1 sich nahe oder gegenüber dem Durchgang der Flexionsfüsse 4b des Rotors 4 befinden.
Somit wirken die Füsse 4b auf die Membran 8 ein und beeinflussen also leicht störend diese Vibrationsart. Diese Störung kann erfasst werden, um ein elektrisches Signal zu erhalten, das repräsentativ für die Position der Füsse 4b ist, wie dies nachstehend näher im einzelnen erklärt wird.
Indem besonders auf die Figuren 2 und 5 Bezug genommen wird, wird nachstehend eine erste Ausführungsform des Positionsdetektors des Motors gemäss der Erfindung beschrieben.
Wie man auf diesen Figuren erkennen kann, liegen aussen gegen den Stator 1 die piezoelektrischen Erregungsmittel E an, aber auch der oder die Detektorsensoren D, die ebenfalls durch ein herkömmliches Bearbeitungsverfahren ausgebildet sind, das auf Dampfphasen-Niederschlagstechniken (PVD) beruht. Diese piezoelektrischen Detektormittel D bestehen ebenfalls aus einer piezoelektrischen Schicht D2, die zwischen zwei beispielsweise metallische und die Elektroden bildende elektrisch leitende Schichten D1, D3 eingefügt ist. Diese Elektroden sind zu deren Versorgung durch Bahnen oder Verbindungsdrähte 13a, 13b mit der Platte 24 verbunden (Figur 1). Die piezoelektrischen Erregungsmittel E definieren eine kreisförmige Erregungszone 2, die im Zentrum des den Stator 1 bildenden Plättchens positioniert ist. Durch die Planarherstellungstechnik kann man also gleichzeitig mit der Erregungszone 2 eine oder mehrere Detektorzonen 3 (wovon zwei hier dargestellt sind) herstellen, die durch den oder die in demselben piezoelektrischen Material ausgebildeten Sensoren D materialisiert sind. Auf Figur 5 erkennt man, dass die Detektorzone oder -zonen 3 radial zwischen der Erregungszone 2 und dem radialen Rand 5 des Stators 1 positioniert sind. Jede Detektorzone 3 ist vorzugsweise gerade unter dem Durchgang der Füsse 4b des Rotors 4 positioniert.
Diese Anordnung bildet also einen zentralen Kreis, der von einer piezoelektrischen aktiven Schicht gebildet wird, namlich von der Erregungszone 2, die von einer nichtaktiven freien Zone umgeben ist, die ihrerseits von einer oder mehreren piezoelektrischen aktiven Zonen umgeben ist, nämlich von den Detektorzonen 3.
Der Rotor 4 und insbesondere seine Füsse 4b, welche durch den Stator zur Drehung angetrieben werden, beschreiben auf der Membran 8 einen kreisförmigen Verlagerungspfad C, der konzentrisch zu der Erregungszone 2 ist. Im dargestellten Beispiel ist jede Detektorzone 3 gegenüber dem Verlagerungspfad C angeordnet. Die Füsse 4b des Rotors 4 wirken bei ihrem Durchgang via die Membran 8 auf jede Detektorzone 3 ein und durch den umgekehrten piezoelektrischen Effekt übermittelt dann diese Zone über die nichtdargestellten Verbindungsbahnen elektrische Signale, die für die Winkelposition des Rotors 4 repräsentativ sind.
Figur 4 zeigt dieses elektrische Signal, das dazu verwendet wird, um die Position der Füsse 4b zu bestimmen. Jedes Maximum oder jeder Impuls zeigt die Störung der Vibrationsart des Stators 1 beim Durchgang eines Fusses 4b über die Detektorzone 3 an, wobei diese Maxima oder Impulse durch eine elektronische Digitalvorrichtung von herkömmlicher Konfiguration (nicht dargestellt) gezählt werden können, um in Abhängigkeit von der Anzahl Füsse 4b des Rotors die Winkelposition desselben in Bezug auf den Stator 1 zu erfahren. Die Periodizität des Signals, die also von der Drehgeschwindigkeit des Rotors und von der Anzahl Füsse und dem Abstand zwischen denselben abhängt, ist mit dem Bezugszeichen T bezeichnet.
Jede einen Detektor D bildende Detektorzone 3 kann lokal die Deformationen der Membran 8 und die Störungen der Vibrationsarten messen, die durch die Kraft verursacht wird, welche von jedem Fuss 4b des Rotors individuell bei seinem Durchgang über einen der Detektoren D oder in der Nähe desselben ausgeübt wird.
Unter Bezugnahme auf Figur 6 wird nachstehend eine zweite Ausführungsform des piezoelektrischen Motors gemäss der Erfindung beschrieben.
Hier besteht der Stator 1A ebenfalls aus einem Plättchen, das beispielsweise aus Siliciurn gebildet ist, eine Membranform aufweist und wie der Stator der ersten Ausführungsform hergestellt ist.
Die Erregungszone 2A ist jedoch nicht mehr zentral, sondern vorzugsweise unter dem Durchgang der Füsse 4b des Rotors 4 angeordnet. Die Form der Erregungszone 2A ist teilweise ringförmig. Diese Zone besteht nämlich nicht aus einem vollständigen Ring, da ein Sektor desselben die Detektorzone 3A bildet. Somit ist die Detektorzone im Ring der Erregungszone integriert und bildet mit dieser Zone einen vollständigen Ring. Die Betriebsart dieses Detektors ist mit derjenigen des weiter oben beschriebenen Detektors identisch. Es liegt also ein Ring einer piezoelektrischen Schicht vor, wovon ein Teil, der den Hauptteil darstellt, als Erregungszone 2A wirkt, während der andere kleinere Teil, der ein Sektor des piezoelektrischen Ringes ist, als Detektorzone 3A wirkt. Es soll präzisiert werden, dass die beiden Zonen 2A und 3A elektrisch voneinander isoliert sind.
Auf den Figuren 7A bis 7F erkennt man schematisch die Etappen des Herstellungsverfahrens des Stators gemäss der ersten Ausführungsform. An erster Stelle (Figur 7A) wird eine beispielsweise aus Silicium bestehende Scheibe bereitgestellt, die als Stator verwendet wird. Man kann zuerst diese Scheibe bearbeiten und dadurch einen Stator erhalten, wie man ihn auf der Figur 7B erkennt, aber man könnte den Stator ebenfalls nach dem Aufbringen der piezoelektrischen Schichten bilden (siehe Figur 8F). Dann bringt man eine leitende Schicht E&sub1;, D&sub1; auf (Figur 7C), die durch eine photolithographische Methode und durch chemische Bearbeitung, beispielsweise durch einen geeigneten Satz von Masken, strukturiert wird. Man bearbeitet also die Scheibe durch Oberflächenmikrobearbeitung, indem man chemisch auf sie einwirkt (Figur 7E). Zuerst wird auf den Teil der Schicht eingewirkt, der nicht von der Maske 20 geschützt wird, und die Maske wird entfernt (Figur 7F). Dann wird die piezoelektrische Schicht E&sub2;, D&sub2; (nicht dargestellt) aufgebracht, die auf dieselbe Art und Weise bearbeitet wird, gefolgt von der ebenfalls durch eine photolithographische Strukturierung und chemische Bearbeitung gebildeten zweiten leitenden Schicht E&sub3;, D&sub3;. Dank eines geeigneten Satzes von Masken erhält man somit nicht nur die Erregungszone 2, sondern auch gleichzeitig die Erfassungszone oder -zonen 3. Es versteht sich also, dass jeder dieselbe Struktur wie die Erregungsmittel E aufweisende Detektor D eine Dicke umfasst, die in derselben Grössenordnung wie diejenige der Erregungsmittel E liegt, nämlich ungefähr bei 0,005 mm.
Die Figuren 8A bis 8E zeigen die ähnlichen Etappen des Herstellungsverfahrens des Stators 1A gemäss der zweiten Ausführungsform, bei dem eine entsprechende Maske 21 verwendet wird, um die Erregungszone 2A und die Detektorzone 3A zu erhalten, welche im gleichen Ring aus piezoelektrischem Material integriert sind. Hier wurden zuerst die Schichten und die entsprechenden Masken auf der Scheibe aufgebracht und dann die Membran durch chemische Bearbeitung gebildet (Figur 8F).
Es wird also aus dem soeben beschriebenen verständlich, dass es möglich ist, im Herstellungsverfahren der Erregungszone direkt die Herstellung einer oder mehrerer Detektorzonen zu integrieren, die mindestens einen Detektor bilden, der die Winkelposition des Rotors erfassen kann und der somit vorteilhaft eine äussere Codiervorrichtung ersetzt. Schliesslich erhält man eine sehr kompakte Einheit von einfacher Herstellung, da die Herstellung des mit dem Detektor versehenen piezoelektrischen Motors mit einer einfachen Veränderung des für die Erregungszone verwendeten Maskensatzes erfolgt. Man erreicht somit erhebliche Ersparnisse, indem die Anzahl Teile vermindert wird, wodurch die Konstruktion und die Montage des mit dem Winkelpositiondetektor des soeben beschriebenen Rotors versehenen piezoelektrischen Motors vereinfacht wird.

Claims

1. Piezoelektrischer Motor der Bauart, welche umfaßt:

- einen Stator (1) mit piezoelektrischen Erregungsmitteln (E),mittels denen eine Vibrationsbewegung des Stators (1) bewirkbar ist,

- einen Rotor (4), der drehbeweglich relativ zum Stator (1) montiert ist, welcher Rotor (4) einen Korpus umfaßt, auf dem Flexions-füße (4b) angeordnet sind, welche Übertragungsmittel bilden, ausgebildet zum übertragen der vibrationsbewegung des Stators (1) auf den Rotor (4) und zum Antreiben dieses Rotors zur Drehung, welche Flexionsfüße (4b) einen Verlagerungspfad (C) relativ zum Stator (1) durchlaufen, und

- einen Detektor (D) für die Winkelposition des Rotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (D) nahe oder gegenüber dem Verlagerungspfad (C) angeordnet ist und daß der Detektor von einem oder mehreren piezoelektrischen Sensoren gebildet ist, die den Durchgang der Füße (4b) zu verfolgen ermöglichen.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (D) mit dem Stator (1) verbunden ist.

3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (D) in den Stator (1) integriert ist.

4. Motor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (1) aus einem elastischen Material, wie Silicium, besteht und eine Membranform (8) aufweist, gegen die außen aktive piezoelektrische Schichten anliegen, welche gleichzeitig die piezoelektrischen Erregungsmittel (E) und den Detektor (D) bilden.

5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Erregungsmittel (E) von kreisförmiger Form sind und im Zentrum des Stators angeordnet sind und daß der Detektor (D) radial zwischen den piezoelektrischen Erregungsmitteln (E) und einem radialen Rand (5) des Stators (1) positioniert ist.

6. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (D) und die piezoelektrischen Erregungsmittel (E) gemeinsam einen Ring bilden, der nahe oder gegenüber dem Verlagerungspfad der Füße (4b) des Rotors (4) positioniert ist, wobei einer oder mehrere Sektoren des Ringes den Detektor bilden und die restliche Partie die Erregungsmittel (E) bilden.

7. Verfahren zum Herstellen eines Stators, bestimmt zum Bestücken eines piezoelektrischen Motors nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem

- a) man eine Scheibe aus einem zu bearbeitenden Material, beispielsweise aus Silicium, bereitstellt,

- b) man mehrere Schichten aus piezoelektrischem und elektrisch leitendem Material auf diese Scheibe durch Sätze von entsprechenden Masken (20, 21) aufbringt,

- c) man die Schichten bearbeitet, um eine piezoelektrische Erregungszone (2, 2A) zu erhalten, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man im Schritt (c) gleichzeitig mit der piezoelektrischen Erregungszone (2, 2A) mindestens eine piezoelektrische Detektorzone (3, 3A) ausbildet, die dazu bestimmt ist, einen Detektor für die Winkelposition des Rotors zu bilden.

8. Verfahren für die Herstellung eines Stators nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung der Schichten im Schritt c) durch Mikrobearbeitung der Oberfläche der Schichten erfolgt.

9. Verfahren für die Herstellung eines Stators nach Anspruch 7 oder 8 für die Realisierung des Motors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

- die piezoelektrische Erregungszone (2) zentral angeordnet wird und eine kreisförmige Form auf der Scheibe aufweist und daß

- die piezoelektrische Detektorzone (3) radial zwischen der Erregerzone (2) und einem radialen Rand (5) des Stators (1) ausgebildet wird.

10. Verfahren für die Herstellung eines Stators nach Anspruch 7 oder 8 für die Realisierung des Motors nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

- die piezoelektrische Erregerzone (2A) und die piezoelektrische Detektorzone (3A) zur gemeinsamen Bildung einer aktiven piezoelektrischen Schicht in Ringform hergestellt werden, wobei die piezoelektrische Detektorzone (3A) einen oder mehrere Sektoren dieses Ringes bildet, während die Erregerzone (2A) den verbleibenden Teil des Ringes bildet.