(57)【要約】  本発明は、第１の本体の歯部システムを有する第１の本体であって、該歯部システムが第１の回転軸の周りの第１の円形円周に沿って並ぶものと、第２の本体の歯部システムを有する第２の本体であって、該歯部システムが第１の回転軸の周りの第２の円形円周に沿って並ぶものと、を有し、コンバーターの第１の歯部システムであって、該第１の歯部システムが第２の回転軸の周りの第１の間隙における円形円周に沿って並ぶものと、コンバーターの第２の歯部システムであって、該第２の歯部システムが第２の間隙における円形円周に沿って第１の歯部システムに対して同心円状に並ぶものと、を有するコンバーターを有し、ここで第２の回転軸は、第１の回転軸と平行であって、それから間隔を空けられており、お互いと平行ではないアクションの方向をもった少なくとも２つのアクチュエーターであって、それによりコンバーターが１つの方向に各場合においてずらされることができるものを有し、ここでコンバーターの第１の歯部システムは、第１の係合領域において第１の本体の歯部システムとの係合にあり、ここでコンバーターの第２の歯部システムは、第２の係合領域において第２の本体の歯部システムとの係合にあり、ここでコンバーターは、第２の回転軸が第１の回転軸の周りの円形経路に沿って並ぶようなやり方で、少なくとも２つのアクチュエーターによって各場合において１つの方向にずらされることができる、ロータリードライブ、に関する。
2014514913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の本体の歯部システムを有する第１の本体であって、該歯部システムが第１の回転軸の周りの第１の円形円周に沿った周りに並ぶものと、
第２の本体の歯部システムを有する第２の本体であって、該歯部システムが第１の回転軸の周りの第２の円形円周に沿った周りに並ぶものと、を有し、
コンバーターの第１の歯部システムであって、該第１の歯部システムが第２の回転軸の周りの第１の間隙における円形円周に沿った周りに並ぶものと、コンバーターの第２の歯部システムであって、該第２の歯部システムが第２の間隙における円形円周に沿って第１の歯部システムに対して同心円状に周りに並ぶものと、を有するコンバーターを有し、
ここで第２の回転軸は、第１の回転軸と平行であって、そこから間隔を空けられており、
お互いと平行ではないアクションの方向をもった少なくとも２つのアクチュエーターであって、それによりコンバーターが１つの方向に各場合においてシフトされることができるものを有し、
ここでコンバーターの第１の歯部システムは、第１の係合領域において第１の本体の歯部システムとの係合にあり、
ここでコンバーターの第２の歯部システムは、第２の係合領域において第２の本体の歯部システムと係合し、
ここでコンバーターは、第２の回転軸が第１の回転軸の周りの円形経路に沿った周りに並ぶようなやり方で、少なくとも２つのアクチュエーターによって各場合において１つの方向にシフトされることができる、
ロータリードライブ。
【請求項２】
第１の距離が第２の距離と等しくない、請求項１記載のロータリードライブ。
【請求項３】
第１の本体の歯部システムが内部歯部システムでありコンバーターの第１の歯部システムが外部歯部システムであるか、または第１の本体の歯部システムが外部歯部システムでありコンバーターの第１の歯部システムが内部歯部システムである、および／または第２の本体の歯部システムが内部歯部システムでありコンバーターの第２の歯部システムが外部歯部システムであるか、または第２の本体の歯部システムが外部歯部システムでありコンバーターの第２の歯部システムが内部歯部システムである、
請求項１または２記載のロータリードライブ。
【請求項４】
キャリア構造、好ましくはキャリア構造としてのハウジングを有し、
少なくとも２つのアクチュエーターがキャリア構造に恒久的に接続されている、および／または第１または第２の本体のどちらかがキャリア構造に恒久的に接続されている、および／またはキャリア構造の一部である、
請求項１−３のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項５】
キャリア構造、好ましくはキャリア構造としてのハウジングを有し、少なくとも２つのアクチュエーターがキャリア構造に恒久的に接続されており、
第１の本体と第２の本体がアクチュエーターに対して回転されることができ、ロータリードライブが好ましくは位相シフターである、
請求項１−４のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項６】
各場合において、シャフトが第１の本体および／または第２の本体に接続されているか、または第１および／または第２の本体の各々がシャフトの一部である、
請求項１−５のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項７】
アクチュエーターの各々のアクションの結果として、コンバーターは、対応するアクチュエーターが働く方向にのみ、好ましくは対応するアクチュエーターの方向および／または対応するアクチュエーターから離れる方向に、動かされることができる、
請求項１−６のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項８】
第１の回転軸の周りに並ぶことができ、それが第１の回転軸に対して放射状である方向におけるコンバーターおよび／またはコンバーターのロータリーベアリングの動きをブロックするようなやり方で配置され、それにより第１の本体および／または第２の本体の歯部システムがコンバーターの対応する歯部システムから脱係合されるであろう、少なくとも１つの偏心輪を有する、
請求項１−７のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項９】
偏心輪は、外側の周りに並び、第１および／または第２の係合領域と同じ方向かまたは反対の方向において第１の回転軸との関係で放射状に配置されている領域において少なくとも、内側の周りに並ぶコンバーターの接触領域と接触している、接触領域を有するか、または偏心輪は、内側の周りに並び、第１および／または第２の係合領域と同じ方向かまたは反対の方向において第１の回転軸との関係で放射状に配置されている領域において少なくとも、外側の周りに並ぶコンバーターの接触領域と接触している、接触領域を有する
請求項８記載のロータリードライブ。
【請求項１０】
偏心輪は、第１の回転軸の周りを回転可能であるべく載置され、その対称軸が、第１の係合領域の方向かまたは第１の係合領域から離れる方向におけるおよび／または第２の係合領域の方向かまたは第２の係合領域から離れる方向における、第１の回転軸との関係で放射状の第１の回転軸に対するオフセットである、プレート、好ましくはディスク、リングまたは円筒である、
請求項８または９記載のロータリードライブ。
【請求項１１】
その重心が、第１の回転軸との関係でコンバーターのあらゆる位置においてコンバーターの重心と放射状に反対側であるか、または放射状にコンバーターの重心と同じ方向にあるようなやり方で配置されている、少なくとも１つのバランシング質量を有する、
請求項１−１０のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項１２】
偏心輪の重心が、第１の回転軸に対するコンバーターのあらゆる位置においてコンバーターの重心と放射状に反対側に横たわるか、またはコンバーターの重心と同じ方向に横たわる、
請求項８−１１のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項１３】
アクチュエーターは各々、コンバーターに直接的に力を印加する、
請求項１−１２のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項１４】
アクチュエーターは各々、第２の回転軸上に横たわる車軸上か、または第２の回転軸上に横たわり、その上にコンバーターが回転可能に載置されているコンバーターのロータリーベアリング上に、力を印加し、前記アクチュエーターは好ましくは、車軸またはロータリーベアリングに恒久的に接続されている、
請求項１−１３のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項１５】
アクチュエーターは各々、正確に１つの方向における線形の力を生じることができる、
請求項１−１４のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項１６】
アクチュエーターは、電気的に制御可能な、ソリッドステートアクチュエーター、圧電アクチュエーター、磁歪アクチュエーター、誘電体アクチュエーター、電気活性ポリマーアクチュエーター（ＥＡＰ）、磁気弾性アクチュエーター、電磁気アクチュエーター、電気力学アクチュエーター、電磁石、静電アクチュエーター、静電櫛歯アクチュエーター、ソリッドステートアクチュエーター、バイメタルアクチュエーター、および／または少なくとも１つのコイルと少なくとも１つのコアをもったアクチュエーターである、
請求項１−１５のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項１７】
コンバーターが、強磁性材料を有するかまたは少なくとも部分的にそのような材料からなる、ロータリードライブ。
【請求項１８】
１つがもう１つ中に係合する歯部システムの少なくとも２つが、サイクロイド歯ペアリングおよび／またはエボルベント歯ペアリングを形成する、
請求項１−１７のいずれか１つに記載のロータリードライブ。
【請求項１９】
アクチュエーターは、それらが第１の回転軸の周りを回転しコンバーターおよび／またはコンバーターのロータリーベアリングに働く力を生じるようなやり方で回転するように駆動されるおよび／または励磁される、
請求項１−１８のいずれか１つに記載のロータリードライブを動作させる方法。
【請求項２０】
各場合において、引力および／または反発力が、アクチュエーターによってコンバーターおよび／またはロータリーベアリングに印加される、
請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
与えられた時に各場合において、正確に１つのアクチュエーターがアクティブである、および／または複数のアクチュエーターが完全にアクティブである、および／または複数のアクチュエーターが位相オフセットのやり方でアクティブである、
請求項１９または２０記載の方法。
【請求項２２】
与えられた時点で各場合において、正確に１つのアクチュエーターが励磁されるか、またはアクチュエーターが正弦波電流プロファイルで励磁され、好ましくはロータリードライブは、平面に対する回転軸と垂直で、回転軸に対して対称的に配置された少なくとも３つのアクチュエーターを有し、隣接するアクチュエーターは好ましくは隣接する位相の電流で励磁され、２つの隣接する位相の間の位相差は、３６０°割るアクチュエーターの数である、
請求項２１記載のロータリードライブを動作させる方法。
【請求項２３】
請求項１−１８のいずれか１つに記載のロータリードライブにおける負荷トルクを検出するための方法であって、
負荷トルクは、アクチュエーターの電流、電圧および／または電荷の電気的変数の間の振幅および／または位相関係が、電子評価手段によっておよび／またはアクチュエーターの電気的インダクタンス、電気的キャパシタンスおよび／または電気的抵抗を評価することによって検出されるという点で、第１の本体とキャリア構造および／または第２の本体とキャリア構造の間および／または第１と第２の本体の間で決定される方法。
【請求項２４】
請求項１−１８のいずれか１つに記載のロータリードライブの回転速度および／または位置を検出するおよび／または姿勢を検出するための方法であって、
アクチュエーターの電流、電圧および／または電荷の電気的変数の間の振幅および／または位相関係が、電子評価手段によっておよび／またはアクチュエーターの電気的インダクタンス、電気的キャパシタンスおよび／または電気的抵抗を評価することによって評価されることによって、キャリア構造に対するコンバーターのおよび／または第１の本体のおよび／またはキャリア構造に対する第２の本体のおよび／またはお互いに対する本体の、回転速度および／または位置および／または姿勢が検出される方法。
【請求項２５】
請求項１−１８のいずれか１つに記載のロータリードライブの回転速度および／または位置および／または負荷トルクを検出するための方法であって、
キャリア構造に対するコンバーターのおよび／または第１の本体のおよび／またはキャリア構造に対する第２の本体のおよび／またはお互いに対する本体の、回転速度および／または位置および／または姿勢および／または負荷トルクを検出するためのセンサーを有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、以下でロータリードライブと呼ばれる電気モーターに関し、特に制御するのが容易で、電磁場によって駆動され、過負荷耐性があり、高いトルク密度を有する電気ロータリードライブに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、EP1324465B1、EP0670621B1およびEP0901719B1に記載されている、従来技術による電気モーターは、電磁場によって回転するようにされることができるローターを有する。そのような電気モーターのトルクは低い。高いモーターパワーレベルは、高いローター回転速度によって達成される。このため、電気モーターはしばしば多段式変速機と組み合わされ、電気機械的効率が悪化して、設置スペース、重量、変速機あそびおよびノイズ放出が増加するという結果となる。電気モーターの高い回転速度とローターの高い質量慣性モーメントはまた、動的振舞いに望ましくない効果を有する。ステッピングモーターを例外として、電気モーターは、回転速度、姿勢または負荷を検出するための追加のセンサーを要求する。しかしながら、ステッピングモーターは、限定されたレゾルーション能力と破壊的なラチェットトルクを有する。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の目的は、従来技術と比較して高いトルク密度、ダイナミクス、駆動の正確さおよび動作的安定性を有する電気モーターを利用可能とすることである。特に、モーターシャフトは、電気的制御信号を印加することによって規定された位置にまで動かされることおよび／または電気的制御信号によって予め規定された回転速度で予め規定された回転方向に規定されたやり方で回転させられることが、有利なことに可能であるようになる。
【０００４】
目的は、請求項１に記載されたロータリードライブ、請求項１９に記載されたロータリードライブを動作させるための方法、請求項２３に記載されたロータリードライブにおける負荷トルクを検出するための方法、および請求項２４に記載されたロータリードライブの位置および姿勢を検出するための方法、によって達成される。それぞれの従属請求項は、発明によるロータリードライブと発明による方法の有利な展開を特定する。
【０００５】
発明によると、ロータリードライブが特定され、それは第１の本体と第２の本体を有し、そこでは、第１の本体が第１の本体の歯部システムを有し、それは第１の回転軸の周りの第１の円形円周に沿った周りに並び、第２の本体が第２の本体の歯部システムを有し、それは第１の回転軸の周りの第２の円形円周に沿った周りに並ぶ。第１の本体と第２の本体の歯部システムは従って、同心円状であると考えられることができる。この文脈において、２つの本体の歯部システムは、共通の平面かまたは好ましくはお互いと平行である異なる平面に並ぶ。第１および第２の本体の歯部システムは、第１の回転軸に対して等距離に配置された多数の歯によって形成されることができ、そこでは第１の回転軸に対する各歯の同一の点が与えられると、それらは各々与えられた本体内の一定の距離にある。第１の本体の歯と第１の回転軸の間の距離は有利なことに、第２の本体の歯と第１の回転軸の間の距離とは異なる。特に、歯部システムの直径は、各場合においてピッチ円の直径を有することができる。
【０００６】
第１の本体と第２の本体は有利なことに、キャリア構造（ハウジング）のモーターシャフトであることができる。特に、キャリア構造は、その中に第１の本体と第２の本体が回転可能に載置されるかまたはその中に本体の１つが回転可能に載置されもう１つがキャリア構造に接続されるかまたはその一部であるところの、ハウジングまたはモーターハウジングであるものと考えられることが、有利なことに可能であり、そこではアクチュエーターがキャリア構造に接続されることができる。
【０００７】
発明によるロータリードライブはまたコンバーターを有し、それはコンバーターの第１の歯部システム、その第１の歯部システムが第２の回転軸の周りの第１の間隙における円形円周に沿った周りに並ぶものと、コンバーターの第２の歯部システム、その第２の歯部システムが第２の間隙における円形円周に沿って第１の歯部システムに対して同心円状に周りに並ぶものと、を有する。コンバーターはまた、同義的にローリング体または単に第３の本体と呼ばれることができる。コンバーターは有利なことに、歯部システムとは別に、円筒状またはディスク形状の本体であることができる。
【０００８】
発明によると、第２の回転軸は、第１の回転軸と平行に配置され、そこから間隔を空けられている。軸は好ましくは、１つがもう１つの隣りに横たわる。
【０００９】
発明によるロータリードライブは、お互いと平行ではないアクションの方向をもった少なくとも２つのアクチュエーターであって、そのアクションの方向は従って、０°に等しくなく１８０°に等しくないお互いとの角度にある。但し、もし発明によるロータリードライブが２つより多くのアクチュエーターを有するならば、それらのアクチュエーターのいくつかにとっては、お互いに対する０°または１８０°の角度にあることが従って可能である。
【００１０】
コンバーターは、少なくとも２つのアクチュエーターによって１つの方向に各場合においてシフトされることができる。コンバーターはよって有利なことに、もしその他のアクチュエーターのアクションが無視されれば、アクチュエーターの内の与えられたアクチュエーターによって正確に１つの方向にシフトされるだけとなることができる。この意味では、アクチュエーターはまた、リニアーアクチュエーターであると考えられることができる。
【００１１】
発明によると、コンバーターの第１の歯部システムは、第１の係合領域において第１の本体の歯部システムとの係合にあり、コンバーターの第１の歯部システムは従って、第１の係合領域において第１の本体の歯部システムと噛み合っている。更には、コンバーターの第２の歯部システムもまた、第２の係合領域において第２の本体の歯部システムと係合し、つまり第２の係合領域においてこの歯部システムと噛み合っている。
【００１２】
第１の係合領域と第２の係合領域は有利なことに、コンバーターの第１の歯部システムと第１の本体の歯部システムのかまたはコンバーターの第２の歯部システムと第２の本体の歯部システムの円周の一部だけ、つまりその全円周の周りではない、に渡って伸びる。
【００１３】
発明によると、コンバーターは従って、第２の回転軸が第１の回転軸の周りの円形経路に沿った周りに並ぶようなやり方で、少なくとも２つのアクチュエーターによって各場合において１つの方向にシフトされることができる。
【００１４】
この文書中で回転軸が言及されたときにはいつでも、それはまず単に数学的な意味での回転軸を意味するものとして理解されるべきである。但し、対応するコンバーターまたは本体が、対応する回転軸の周りを回転すべく載置されるおよび／または回転軸上に横たわる物理的軸を有することができる。
【００１５】
コンバーターの第１の歯部システムが第２の回転軸の周りに並ぶところの第１の距離は好ましくは、コンバーターの第２の歯部システムが第２の回転軸の周りに並ぶところの第２の距離と等しくない。
【００１６】
発明によるロータリードライブでは、内部歯部システムまたは内側歯部システムが有利なことに外部歯部システムまたは外側歯部システムと係合している。第１の本体の歯部システムが従って内部歯部システムであることができ、コンバーターの第１の歯部システムが外部歯部システムであることができるか、または第１の本体の歯部システムが外部歯部システムであることができ、コンバーターの第１の歯部システムが内部歯部システムであることができる。また、第２の本体の第１の歯部システムが内部歯部システムでありコンバーターの第２の歯部システムが外部歯部システムであるか、または第２の本体の歯部システムが外部歯部システムでありコンバーターの第２の歯部システムが内部歯部システムであることも可能である。
【００１７】
発明によるロータリードライブは有利なことに、キャリア構造を有し、それは特に好ましくはハウジングであることができる。少なくとも２つのアクチュエーターが、キャリア構造またはハウジングに恒久的に接続されることが、有利なことに可能である。代替的にかあるいは追加的に、第１または第２の本体のどちらかが、キャリア構造に恒久的に接続されるおよび／またはキャリア構造の一部であることもできる。
【００１８】
もし発明によるロータリードライブがキャリア構造またはキャリア構造としてのハウジングを有していれば、少なくとも２つのアクチュエーターだけおよび可能な更なるアクチュエーターもがキャリア構造に恒久的に接続されることもでき、また第１の本体と第２の本体もがアクチュエーターとキャリア構造に対して回転可能であることができる。この改良では、発明によるロータリードライブは、特に有利なことに位相シフターとして使われることができ、そこでは第１の本体と第２の本体が第１の回転軸の周りを同じ速度で回転するが、この文脈では、第１の本体に対する位相を変更するために、第１の本体は第１の回転軸の周りを前向きにかまたは後向きに動かされることができ、第１の本体と第２の本体の間の回転位相が変更されることに結果としてなる。
【００１９】
発明によるロータリードライブの１つの有利な改良では、各場合において、シャフトが第１の本体および／または第２の本体に接続されることができるか、または第１および／または第２の本体の各々がシャフトの一部であっても良い。
【００２０】
アクチュエーターによって印加される力は有利なことに、各場合においてアクチュエーター上にかまたはそれから離れるように向けられている。この文脈では従って、それらが有利なことに１つの主方向にのみ力を印加するので、アクチュエーターがリニアーアクチュエーターと呼ばれることが可能である。この文脈では、主方向は、対応するアクチュエーターによって印加された力が平均して働く方向であるものと理解される。もし仮に様々なアクチュエーターのアクションの重ね合わせが、このようにしてアクチュエーターの１つの上に向けられていない力に結果としてなるのであれば、リニアーアクチュエーターはここでは、その他の影響が不在の時にアクチュエーターの方向にかまたはアクチュエーターから離れるように力を印加するものとして理解されるべきである。
【００２１】
１つの有利な改良では、発明によるロータリードライブは、第１の回転軸の周りに並ぶことができ、それが第１の回転軸に対して放射状の方向における第１および／または第２の本体に対するコンバーターの相対的な動きをブロックするようなやり方で配置され、それにより第１および／または第２の本体の歯部システムの相対的な動きがコンバーターの対応する歯部システムから脱係合されるであろう、少なくとも１つの偏心輪を有することができる。そのような偏心輪は、高い負荷トルクにおいてさえ特に信頼性のある動作を確かなものとすることができる。偏心輪は有利なことに、外側の周りに並び、第１および／または第２の係合領域と同じ方向かまたは反対の方向において第１の回転軸との関係で放射状に配置されている領域において少なくとも、内側の周りに並ぶコンバーターの接触領域と接触している、接触領域を有する。代替的に、偏心輪は、内側の周りに並び、第１および／または第２の係合領域と同じ方向かまたは反対の方向において第１の回転軸との関係で放射状に配置されている領域において少なくとも、外側の周りに並ぶコンバーターの接触領域と接触している、接触領域を有することができる。
【００２２】
１つの有利な改良では、偏心輪は、好ましくは円形であるプレート、リングまたは円筒であることができる。この文脈では、偏心輪は、第１の回転軸の周りを回転可能であるべく載置されることができる。その対称軸は、第１の係合領域の方向かまたは第１の係合領域から離れる方向におけるおよび／または第２の係合領域の方向かまたは第２の係合領域から離れる方向における、第１の回転軸との関係で放射状の第１の回転軸に対するオフセットであることができる。偏心輪は従って、その対称軸が第１の軸について平行にオフセットされて回転可能となるべく載置されることができ、軸方向オフセットは、第１の係合領域の方向かまたは第１の係合領域から離れる方向におけるおよび／または第２の係合領域の方向かまたは第２の係合領域から離れる方向における、第１の軸との関係で、向き付けられることができる。
【００２３】
発明によるロータリードライブは有利なことに、その重心が、第１の回転軸との関係でコンバーターのあらゆる位置においてコンバーターの重心と放射状に反対側であるか、または放射状にコンバーターの重心と同じ方向にあるようなやり方で配置されている、少なくとも１つのバランシング質量を有することができる。もし重心が、コンバーターの重心と同じ方向に横たわれば、不均衡が増幅され、もしそれが反対の方向に横たわれば、不均衡が補償される。
【００２４】
特に、偏心輪の重心は、第１の回転軸に対するコンバーターのあらゆる位置においてコンバーターの重心と放射状に反対側に横たわることもできるか、またはコンバーターの重心と同じ方向に横たわることができる。
【００２５】
アクチュエーターは有利なことに各々、コンバーターに直接的に力を印加する。それらは従って有利なことに、コンバーター上かまたはコンバーターの実際の車軸上に働く力を生成する。
【００２６】
特に、アクチュエーターが各々、第２の回転軸上に横たわる車軸にか、または第２の回転軸上に横たわり、その上にコンバーターが回転可能に載置されているコンバーターのロータリーベアリングに、力を印加する改良もまた有利である。アクチュエーターは好ましくは、車軸またはロータリーベアリングに恒久的に接続されることができる。この文脈では、それらは、特に、例えば、それらが接続されていない車軸またはロータリーベアリング上の対応するアクチュエーターのその端部によって、キャリア構造またはハウジングに、接続されることができる。
【００２７】
１つの有利な改良では、アクチュエーターは、電磁気力によって働くことができる。この場合には、コンバーターおよび／またはコンバーターのロータリーベアリングは好ましくは、強磁性材料を有するかまたはそのような材料からなっている。
【００２８】
発明の１つの有利な改良では、１つがもう１つ中に係合する少なくとも２つの歯部システムが、サイクロイド歯部システムおよび／またはエボルベント歯部システムであることができる。従って第１の本体の歯部システムが、コンバーターの第１の歯部システムとサイクロイド歯部システムおよび／またはエボルベント歯部システムを形成することが可能であり、および／または第２の本体の歯部システムが、コンバーターの第２の歯部システムとサイクロイド歯部システムおよび／またはエボルベント歯部システムを形成することができる。
【００２９】
更には、上記のようなロータリードライブを動作させるための方法が、発明によるものである。この文脈では、アクチュエーターは、それらが第１の回転軸の周りを回転する力をコンバーターおよび／またはコンバーターのロータリーベアリングに印加するかまたは生じるようなやり方で回転するように駆動されるおよび／または励磁される。この文脈では、各場合において、引力および／または反発力が、有利なことにアクチュエーターによってコンバーターおよび／またはロータリーベアリングに印加されることができる。
【００３０】
アクチュエーターの様々な駆動パターンが可能である。例えば、与えられた時に各場合において、従って正確に１つのアクチュエーターがアクティブであることができる。但し、複数のアクチュエーターが完全にアクティブであるかまたは、複数のアクチュエーターが位相オフセットのやり方でアクティブであることも可能である。
【００３１】
アクチュエーターは有利なことに、励磁化によって駆動されることができる。１つの有利な改良では、正弦波電流プロファイルでアクチュエーターを励磁することが可能であり、そこでは隣接するアクチュエーターは、隣接する位相からの電流で励磁され、そこでは２つの隣接する位相の間の位相差は、後者が回転軸を回転軸と垂直な平面中にして回転軸で取り囲むところの２つの隣接するアクチュエーターの間の角度に等しい。３個以上のアクチュエーターの数が有利なことに、回転軸の周りに等距離の角度間隔でここでは配置される。
【００３２】
発明によると、発明によるロータリードライブと共に、負荷トルクを検出するための方法が行われることもでき、そこでは負荷トルクが、アクチュエーターの電流、電圧および／または電荷の電気的変数の間の振幅および／または位相関係が、電子評価手段によっておよび／またはアクチュエーターの電気的インダクタンス、電気的キャパシタンスおよび／または電気的抵抗を評価することによって検出されるという点で、第１の本体とキャリア構造および／または第２の本体とキャリア構造の間および／または第１と第２の本体の間で決定される。
【００３３】
上記のようなロータリードライブの位置および／または姿勢を検出するための方法も、発明によるものであり、そこでは、アクチュエーターの電流、電圧および／または電荷の電気的変数の間の振幅および／または位相関係が、電子評価手段によっておよび／またはアクチュエーターの電気的インダクタンス、電気的キャパシタンスおよび／または電気的抵抗を評価することによって評価されることによって、キャリア構造に対するコンバーターのおよび／または第１の本体のおよび／またはキャリア構造に対する第２の本体のおよび／またはお互いに対する本体の、位置および／または姿勢が検出される。
【００３４】
第１の本体とキャリア構造の間および／または第２の本体とキャリア構造の間および／または第１と第２の本体の間の回転速度および／または位置および／または力を検出するために、有利なことにセンサーが存在していても良い。
【００３５】
１つの有利な改良では、ロータリードライブは以下の特徴を有することができる：
−  歯部システムをもった、回転可能に載置されたモーターシャフトと、
−  第１と第２の歯部システムを有し、コンバーターと呼ばれる、環状、円筒状またはディスク形状のエレメントであって、コンバーターは、モーターシャフトの歯部システム中においてその第２の歯部システムでロールされることができるものと、
−  歯部システムを有するモーターハウジングであって、コンバーターの第１の歯部システムがモーターハウジングの歯部システム中においてロールされることができるものと、
−  電気的に制御可能なアクチュエーターであって、それによりモーターシャフトに対して回転する力がコンバーターに印加されることができるものと、
−  コンバーターがモーターハウジングの歯部システム中において積極的に係合するやり方でその第１の歯部システムでロールすると同時に、コンバーターが積極的にロックするやり方でモーターシャフトの歯部システム中においてその第２の歯部システムでロールし、モーターシャフトが回転するようにされるように、モーターシャフト軸と垂直な平面において円形シフト動きを行うように、コンバーターが電気的に制御可能なアクチュエーターによって励磁されることができるという結果となる。
【００３６】
本発明は、高いトルク密度と、高い位置決め精度と、コスト効率的な製造によって区別されるロータリードライブを提供する。これは、特に下記の方策によって、有利なことに達成されることができる。
【００３７】
１つの有利な改良では、コンバーターは、その第１と第２の歯部システムで、モーターハウジングとモーターシャフトの歯部システムとの相互作用を通した２ステージの伝送を形成することができる。
【００３８】
第１の伝送ステージは、コンバーターの第１の歯部システムの歯ペアリングと、モーターハウジングの歯部システムによって形成されることができる。
【００３９】
第２の伝送ステージは、コンバーターの第２の歯部システムの歯ペアリングと、モーターシャフトの歯部システムによって形成されることができる。
【００４０】
各伝送ステージは、積極的に係合するやり方で１つがもう１つ中でロールする歯ペアリングの歯の数における差によって提供される、別々の伝送レートを有することができる。
【００４１】
モーターシャフト、コンバーターおよびモーターハウジングは好ましくは、円形の歯部システムを有する。
【００４２】
モーターシャフトとモーターハウジングの歯部システムは好ましくは、１つの軸上でお互いに対して同心円状に配置される。お互いに対して同心円状に配置された歯部システムは、歯部システムが軸に対して同軸状に配置され、歯部システムのピッチ円の中心点がこの軸上に横たわることを意味すると、有利なことに理解される。
【００４３】
コンバーターは有利なことに、好ましくはモーターシャフトの軸と垂直に横たわる平面中で動きを行うように、電気的に制御可能なアクチュエーターによって励磁されることができる。電気的に制御されることができるアクチュエーターは好ましくは、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換し、引力または反発力および／または引力と反発力を本体に印加することができるアクチュエーターを意味すると、好ましくは理解される。
【００４４】
特に、アクチュエーターは好ましくは、線形に働くアクチュエーターであって、例えば偏心輪または電気モーターのような回転的なアクチュエーターではない。
【００４５】
特に、好ましくはモーターシャフトの軸と垂直な平面において電磁気アクチュエーターによって働く磁力と、モーターシャフトの軸の周りに並ぶ磁力が、有利なことにコンバーターに印加されることができる。現在知られている電磁石の全てのデザインが、電磁気アクチュエーターとして好適である。静電アクチュエーターも、アクチュエーターとして使われることができる。ソリッドステートアクチュエーターが同様に、コンバーターをシフトする前にアクチュエーターとして使われることができる。１つの好ましい実施形態では、アクチュエーターは、電気的に駆動されることができ、モーターシャフトの軸に対して放射状に配置されている、電磁石であることができる。
【００４６】
電磁石は各々が、例えば、その周りに導電性の絶縁されたワイヤの巻回からなるコイルが巻かれている強磁性材料のコアを有する。電磁石のコアは、有利なことに磁極片として具現化されることができる。コアと磁極片をもった全ての電磁石の配置は、ステーターと呼ばれることができ、個々の電磁石は、電気的に制御可能なステーター手段と呼ばれることができる。発明の一実施形態では、電気的に制御可能なステーター手段をもったステーターは、モーターハウジングに恒久的に接続されることができる。
【００４７】
特に、ソリッドステートアクチュエーターまたは静電アクチュエーター、例えば圧電アクチュエーター、電歪アクチュエーター、磁歪アクチュエーター、磁気形状記憶ＭＳＭアクチュエーター、バイメタルアクチュエーター、誘電体アクチュエーター、静電櫛歯アクチュエーターも、有利なことに電気的に制御可能なステーター手段として使われることができる。この場合には、コンバーターの円形シフトの役目を果たすそれらのアクチュエーターの配置は、ステーターと呼ばれることができ、アクチュエーターは電気的に切り替え可能なステーター手段と呼ばれることができる。
【００４８】
発明によるロータリードライブは有利なことに、複数のデザインで構築されることができ、そのいくつかが以下に記載される：
・   コンバーターによって取り囲まれた内部ステーターをもったロータリードライブ、
・   その内部にコンバーターが配置された外部ステーターをもったロータリードライブ、
・   内部及び外部ステーターによって取り囲まれたコンバーターを有するロータリードライブ、
・   上の３つの配置の組み合わせに対応する、複数のステーターを有するロータリードライブ。
【００４９】
特に、コンバーターは有利なことに、環状、円筒状、円形またはディスク形状であることができる。
【００５０】
もしステーター手段が、可変な電位差を印加することによってその間で電極配置制御可能な力が生成されることができる、２つの間隔を空けられた電極配置をもった静電アクチュエーターであるか、それからなっていれば、各場合において電極配置の１つをコンバーターおよび／またはコンバーターのロータリーベアリングに接続し、もう１つをモーターハウジングに接続することが可能である。
【００５１】
コンバーターおよび／またはコンバーターのロータリーベアリングは、この場合には、例えば、シリコン、プラスチック、金属のような、あらゆる望ましい材料を有するかまたはあらゆる望ましい材料からなっている。
【００５２】
もしステーター手段が、その他の非電磁気アクチュエーター、例えば圧電アクチュエーターであれば、それらは有利なことに、それぞれのアクチュエーターのアクションの方向においてそれらの端部の１つによって可能な限り堅く、およびそれぞれのアクチュエーターのアクションの方向と垂直な方向において可能な限り柔らかく、コンバーターおよび／またはコンバーターのロータリーベアリングに接続され、それらのもう１つの端部によってモーターハウジングに接続され、コンバーターおよび／またはコンバーターのロータリーベアリングに取り付けられた複数のアクチュエーターのアクションが、可能な限り少ない干渉をもって重ね合わせられることができるという結果になる。この文脈では、コンバーターおよび／またはコンバーターのロータリーベアリングもまた、例えば、シリコン、プラスチック、金属のような、あらゆる望ましい材料を有するかまたはそれらからなっていることができる。
【００５３】
発明によるロータリードライブのデザインと機能を説明するために、描写の明確さの理由から、電磁気ステーター手段、即ち電磁石がまず最初に参照される。この文脈では、少なくとも或る部分においては、コンバーターは、その上にステーター手段（電磁石）が電磁気力を印加することができる強磁性材料を有するかそれからなっている。
【００５４】
内部ステーターの場合には、ステーターの磁極片が、ソフト磁気コンバーターによって短距離で取り囲まれることができる。ソフト磁気材料は、ここでは強磁性材料であると理解される。距離は好ましくは、可能な限り小さくなるように選択され、コンバーター上に働いている磁力が最大となるがステーターの極とコンバーターの間の機械的な接触が除外されるという結果になる。コンバーター全体がソフト磁気材料からなっている必要はない。ロータリードライブの機能のためには、コンバーターが、磁極片と反対のエリアにおいて少なくとも部分的にソフト磁気材料を有しているか、またはそれらの或る部分において前記材料からなっていれば十分である。更なる実施形態では、コンバーターは、磁極片に面しているその表面上に永久磁石を有することができる。
【００５５】
外部ステーターをもったロータリードライブのデザインは、コンバーターが内部であり、短距離でステーターの磁極片によって取り囲まれていることを例外として、同じ様に構造化されることができる。
【００５６】
パワーをさらに増加するために、コンバーターは有利なことに、その中にリング形状またはベル形状のコンバーターが配置される環状ギャップがその間にある内部ステーターと外部ステーターによって取り囲まれることができる。
【００５７】
ロータリードライブが、コンバーターに力を伝送することができる複数のステーターを有することも可能であり、そこではステーターは内部および／または外部の両方であることができる。
【００５８】
特に、ステーターの磁極片は好ましくは、モーターシャフトとモーターハウジングの歯部システムに対して同心円状に配置される。モーターシャフト歯部システム、モーターハウジング歯部システムおよびステーターの中心点は好ましくは、１つの軸上に位置している。歯部システムとステーターの両方は有利なことに、各々この軸に対して垂直に向き付けられている平面中に横たわる。軸に沿ったそれらのエレメンツの縦方向の広がりは制限されない。
【００５９】
電気モーターの全ての既知のデザインと対照的に、発明によるドライブでは、放射状に働く磁力が有利なことに、電磁石の位相オフセット励磁化またはステーターの磁極を回転することによってコンバーターに支配的に印加されることができる。
【００６０】
特に放射状にコンバーター上に働く回転する磁力は有利なことに、モーターシャフトハウジングの歯部システム中でのコンバーターの歯部システムの、および同時にモーターシャフトの歯部システムの、従ってモーターシャフトの回転への、積極的に係合する係合とローリングに繋がることができる。
【００６１】
この目的のために、モーターシャフト歯部システム／コンバーターの第２の歯部システムとモーターハウジング歯部システム／コンバーターの第１の歯部システムのペアリングは好ましくは、それらが同じ偏心率を有するようなやり方で具現化される。但し、偏心率における小さな違いはロータリードライブの機能に悪影響を及ぼさない。特に、１つの歯部システムのピッチ円の中心点のもう１つの歯部システムのピッチ円の中心点に対する車軸オフセットは、歯部システムペアリングの偏心率として理解することができる。
【００６２】
軸方向では、即ち、モーターシャフト軸の方向では、コンバーターのシフトは有利なことに、ストップ、シムリング／ばねワッシャ−またはその他のエレメンツまたはデバイスによって制限されることができる。
【００６３】
放射状方向では、コンバーターの最大のシフトは好ましくは、モーターシャフト歯部システムのコンバーターの第２の歯部システムに対するおよびモーターハウジング歯部システムのコンバーターの第１の歯部システムに対する直径差によって制限される。特に、これら２つの歯部システムペアリングは有利なことにできる限り同じ偏心率を有する。
【００６４】
更なる機械的な手段（描写せず）によって、モーターシャフトの軸と垂直な平面中でのコンバーターの平行なガイドを支援することが、前記コンバーターのシフト及び回転を妨げることなく、追加的に有利なことに可能である。この目的のために、コンバーターは、例えば、その境界がモーターハウジングおよび更なるモーターコンポーネンツ中に面して好適にフィットされるか、または追加のガイド面、例えばサイドディスクまたはボールベアリング、ニードルベアリング、スライディングベアリングのようなベアリング手段が設けられる、ことができる。
【００６５】
ロータリードライブを駆動するために、コンバーターの歯部システムをモーターシャフト歯部システムおよびモーターハウジング歯部システムとの係合へと動かすことが有利なことに可能である。この目的のために、ステーターの磁極は、磁極によってコンバーターに放射状の合計力が印加されるようなやり方で励磁されることができる。結果として、モーターシャフトの初期設定が規定されることができ、モーターシャフトは最初その回転角度位置に保持されることができる。
【００６６】
この位相角から始めて、磁極の電気的励磁パターンがそれから、モーターシャフトの軸Ｉ−Ｉ’に対して円周的に回転されることができる。異なる励磁パターンがロータリードライブのために好適である。例えば、各場合において１つだけの磁極が励磁されることができ、励磁化は１つの磁極から別のものへ切り替えられることができる。これは、モーターシャフトのよりステップ状の回転に結果としてなる。モーターシャフトのより均一な回転が、例えば、各場合において、複数の磁極の位相オフセット励磁化を回転することによって、達成されることができ、そこでは磁極の電流の信号形状は好ましくは正弦波状である。コンバーターに回転する放射状の力を印加するための個々の磁極の励磁化の回転する信号形状は、しかしながら、非常に異なるタイプのものであることができる。例えば、磁極はまた、個々の磁極の間に異なる位相オフセットをもった三角形、ランプ形状、台形、鋸歯形状またはその他の信号形状で回転するやり方で励磁されることもできる。特に、リラクタンス原理(reluctance principle)も、発明によるロータリードライブのために好適である。
【００６７】
発明によるロータリードライブは、多数の磁極を有することができる。例えば、以下の機能性がそれから実装されることができる。磁極は描写のためにＰ１からＰＸまで連続的に番号付けされる。一般性の制約無しに、描写の目的のためだけに、ロータリードライブは多数のＰＸ個の磁極を有し、最初は磁極Ｐ１のみが完全に励磁されている一方で、その他の磁極は全て励磁されていないと仮定する。コンバーターはソフト磁気材料を有するかまたはそれからなっていると以下では仮定する。磁極Ｐ１の励磁化は、磁極Ｐ１によってコンバーター上に放射状に向けられた引力を生じ、その結果としてコンバーターの歯部システムがモーターシャフトとモーターハウジングの歯部システムとの完全な係合へと動く。隣接する磁極Ｐ２の励磁化と磁極Ｐ１の無励磁化の結果、磁極Ｐ２上に向けられた引力がそれからコンバーター上に働き、その結果コンバーターは、コンバーター表面と磁極Ｐ２の間の距離が最小であり新たな力の均衡が確立されるようになるまで、その第１の歯部システムをモーターハウジング歯部システム中にして、ロールする。磁極Ｐ１から磁極ＰＸまでの励磁化の繰り返された順次進行の結果として、コンバーターは従って、その第１の歯部システムをモーターハウジング歯部システム中にして、ロールすることができ、結果として回転するようにされる。コンバーターの第１の歯部システムとモーターハウジング歯部システムの異なる直径と、結果として引き起こされた偏心率の帰結として、コンバーターの円形シフト動き（タンブリング動き）が、ここでコンバーターの内在する回転上に重ね合わされる。コンバーターのタンブリング動きのせいで、回転可能に載置されたモーターシャフトの歯部システムは従って、コンバーターの第２の歯部システム中で同時にロールし、その結果モーターシャフトは、コンバーターに対して回転するようにされる。加えて、コンバーターの内在する回転が、モーターシャフト外部歯部システムの歯の数とコンバーターの第２の内部歯部システムの歯の数の比で、モーターシャフトに伝送される。結果として得られるモーターシャフトのモーターハウジングに対する回転は、それらのコンポーネンツの追加から結果としてなる。従って、コンバーターの第１の伝送ステージが放射状に回転する磁力をコンバーターのタンブリング動きに変換する一方で、コンバーターの第２の伝送ステージは、タンブリング動きを、その上に第２の伝送ステージの回転動きが追加的に重ね合わされるモーターシャフトの純粋な回転に変換して戻す。
【００６８】
発明によるロータリードライブは従って有利なことに、放射状に回転するアクティブな力、特に電磁気牽引力と圧縮力を回転に変換することができる。異なる歯部システム構成とその組み合わせの可能性を通して、極度なステップアップからステップダウンまでの、伝送比の非常に大きな広がりが可能である。発明によるロータリードライブは、少数のコンポーネンツのみを要求し、極めてコンパクトなデザインのものである。特に、例えば偏心輪接続ロッドの形での、コンバーターのための機械的なベアリングを必ずしも要求しないが、そのようなロッドがオプションで提供されることができる。コンバーターと歯部システムのローリングキネマティクス(rolling kinematics)は従って、シフト動きを特に効率的に回転とトルクに変換する。サイクロイド歯部システムとの関係で、高い過負荷能力が提供されるが、ロータリードライブはまた、エボルベント歯部システムまたはその他の形の歯部システムを有することもできる。特に、発明によるロータリードライブは、モーターシャフトの機械的な角度位置と電気的位相の間に明確な割り振りがあるので、制御された動作のために好適である。
【００６９】
発明によるロータリードライブの以下の更なる実施形態も可能である。
【００７０】
コンバーターは、磁極片上に接触をするやり方でロールすることができる。力タイプの係合はここでは、摩擦係合と積極的な係合の両方であることができる。この目的のために、磁極片および磁極片の間の領域は、その中でコンバーターの第１の歯部システムがロールする、閉じられたかまたは部分的な歯部システム（第１の本体の歯部システム）を有することができる。
【００７１】
その歯部システムにおいて偏心的にロールするコンバーターは、それが最小の距離までだけモーターモードで磁極片の近くにまで、それと接触をすること無しに、動くようなやり方で配置されることができる。この距離は、歯部システムによっておよび／または偏心輪によって確かなものとされることができる。
【００７２】
同様に、ロータリードライブは、１つがもう１つにインターリーブされたおよび／または車軸に沿って配置された、複数のステーターおよび／またはコンバーターを有することができ、そこではステーターは内部および／外部の両方であることができる。コンバーターはまた、シャフトとハウジングの対応する歯部システム中でロールする、１つより多くの第１の歯部システムおよび／または１つより多くの第２の歯部システムを有することもできる。
【００７３】
ロータリードライブの機能のためには、もし磁極片に隣接する領域においてコンバーターが少なくとも部分的に強磁性材料を有していれば十分である。更なる実施形態では、コンバーターは、永久磁石を有することができ、アクチュエーターが牽引力および／または圧縮力をそこに印加することができるという結果になる。
【００７４】
特に、ステーターの磁極片は、１つのシャフトまたは複数のシャフトと１つのハウジングまたは複数のハウジングの歯部システムに対して同軸状に配置されることができる。１つのシャフト歯部システムまたは複数のシャフト歯部システムと１つのハウジング歯部システムまたは複数のハウジング歯部システム上のピッチ円の中心点は有利なことに、１つのシャフトまたは複数のシャフトに対する回転軸を構成するステーターの軸上に位置することができる。特に、歯部システムと磁極をもったステーターは、回転軸に対して垂直に向き付けられた平面中に横たわる。回転軸に沿ったこれらのエレメンツの縦方向の広がりは制限されない。
【００７５】
既知の電気モーターとは対照的に、発明によるロータリードライブは、ローターの代わりにロールする本体またはコンバーターを有する。有利なことに、ステーターの励磁された電磁石の磁場もソリッドステートアクチュエーターも、その同軸状の歯部システム、即ち、そのローリング軸の対称性の軸の周りの回転の形で、トルクをコンバーターに直接伝送しない。代わりに、コンバーターは、有利なことに、回転軸に対して垂直に横たわる平面において近似的に線形に働いているアクチュエーターによってシフトされる。
【００７６】
発明によると、コンバーターは、アクチュエーターが連続的に励磁された時にその係合領域がずらされる歯部システムを有し、コンバーターがシャフトおよび／またはハウジングの割り振られた歯部システム中でロールし、プロセス中に偏心的な動きを行う結果になる。コンバーターと磁極片の間の距離は従って、コンバーターの偏心的な動きの間に可変である。慣例的なデザインの電気モーターの場合には、ローターが、磁極片から同心円状に間隔を空けて載置され、純粋に回転的な動きを行い、偏心的な動きは行わない。従って、従来の電気モーターの場合にはローターと磁極片の間の距離は一定である。発明によるロータリードライブの場合におけるトルクの生成は、もし個々の磁極またはアクチュエーター、または複数のそれらが励磁され、その結果としてコンバーター上に働いている復元力成分が生成され、コンバーター上に働いている前記力成分が第１の本体（ハウジングまたはシャフト）と第２の本体（ハウジングまたはシャフト）の間のトルクとしてアクティブになるのであれば、外部負荷トルクが働く時にコンバーターが負荷無し状態に対して偏心的にシフトされる、という事実に基づいている。
【００７７】
少なくとも１つのシャフト、ハウジングおよびコンバーターの歯部システムは有利なことに、それらがお互いに噛み合うようなやり方でそれらがロールすることができるようなやり方で具現化される。
【００７８】
例えば偏心輪の形でのコンバーターの機械的ベアリングは、存在することができるが、機能的には必要ではない。
【００７９】
コンバーターは、少なくとも部分的に環状、円筒状、円形またはディスク形状であることができ、その縦方向の広がりにおいて異なる直径を有することができる。
【００８０】
コンバーターは有利なことに、複数の機能的に最適化されたエリアを有するおよび／またはそのようなエリアからなっている、ことができる。
【００８１】
強磁性粒子で満たされた材料、特に、例えば射出成形によって容易にコスト効率良く処理されることができるプラスチックも、有利なことにロータリードライブのために好適である。
【００８２】
コンバーターは、少なくとも部分的に、永久磁石および／またはその他の強磁性または非強磁性の材料を有するか、そのような材料からなっている、ことができる。
【００８３】
電気的および非電気的なアクチュエーターの全てのタイプ、特にリニア−アクチュエーターが、コンバーターのためのドライブアクチュエーターとして好適である。
【００８４】
特に、ロータリードライブはまた、異なるアクチュエーターの組み合わせで構築されることもできる。例えば、ロータリードライブは、電磁気アクチュエーターと圧電アクチュエーターを有することができる。
【００８５】
負荷の下で脱係合しない、または困難を伴ってだけそうする、自己ガイドする歯部システムもまた、有利なことにロータリードライブのために好適である。
【００８６】
歯部システムは、有利なことにエボルベント歯部システムかまたはサイクロイド歯部システムであることができる。
【００８７】
発明によるロータリードライブは有利なことにまた、非強磁性材料を有することもできる。これは、磁場中でのその動作のための特定の好適性に結果としてなる。電磁気アクチュエーター以外のアクチュエーターをもったロータリードライブは加えて、小さな電磁気漏洩場（ＥＭＣ）だけを有する。
【００８８】
電磁気ロータリードライブ変種のデザインの全てはまた、ソリッドステートアクチュエーターまたはその他のアクチュエーターによって構築されることもできる。
【００８９】
もしアクチュエーター、特にソリッドステートアクチュエーターが、ドライブリングに接続されており、そこではコンバーターがドライブリング中に回転可能に載置されていれば、追加の電磁気アクチュエーターが存在していても良く、それもまたドライブリングにおよび／またはコンバーターに力を印加する。
【００９０】
ドライブリングが循環的に円形のやり方で動く時にコンバーターが偏心的に回転する、摩擦的に係合するかまたは積極的に係合するやり方でロールするという点で、アクチュエーターはまた、ドライブリングに機械的に結合されているか、またはそこに力を印加することができる。
【００９１】
ソリッドステートアクチュエーターは好ましくは、堅いやり方で、それらのアクションの主方向に、ドライブリングとハウジングの間に、取り付けられるが、ドライブリング上に働いている複数のアクチュエーターの曲がりと力が破壊無しに重ね合わされることができるように、後者に対して垂直な方向では十分に柔軟である。アクションの様々な方向を機械的に脱結合するために、アクチュエーターとハウジングおよび／またはアクチュエーターとコンバーターのロータリーベアリングおよび／またはアクチュエーターとドライブリングの間に載置されることができるキネマティクス(kinematics)が、従来技術から知られている。そのようなキネマティクスの例は、１つの軸に対する圧縮には抵抗性であるがそれに対して垂直方向では弾力性であるストラットや、平行構造、接続リンクおよびロッドキネマティクス(rod kinematics)、である。
【００９２】
もしコンバーター３がドライブリング４中に回転可能に載置されていれば、ドライブリング４のシフト動きのみがコンバーター３に伝送されるが、回転軸１−１’の周りのドライブリング４の回転的動きは伝送されない。ステーターリングのアクチュエーターの数とステーターリングの数は制限されない。
【００９３】
電磁気のもの以外のアクチュエーターが使われた時に、コンバーターおよび／またはドライブリングはまた、例えば、シリコン、プラスチック、金属、合金、複合材料のような、非強磁性材料を有することができるか、またはそのような材料からなっていることができる。
【００９４】
以下の例示的実施形態では、発明によるロータリードライブが、多数の図を参照してより詳細に記載され、機能が詳細に説明される。同一の参照番号はここでは、同一かまたは対応する特徴に対応する。例に示されている特徴はまた、特定の例とは独立に実装されることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、平面図における断面図として、内部ステーターと、外部歯部システムをもったモーターシャフトと、モーターシャフトの外部歯部システムと比較して比較的大きな直径を有する外部歯部システムをもったモーターハウジングと、モーターシャフトとモーターハウジングの外部歯部システムに対応する２つの内部歯部システムをもった環状コンバーターと、をもったロータリードライブを示す。
【図２】図２は、内部ステーターと環状コンバーターをもった平面図における図１のラインＫ−Ｋ’に沿った、図1に描かれたロータリードライブを通る断面を示す。
【図３】図３は、モーターシャフトとモーターハウジングとコンバーターの３つの基本的要素の異なる配置によって構築されることができる、発明によるロータリードライブの４つの異なる基本的な形状を示す。
【図３．１】図３．１は、モーターシャフトの内部歯部システムと、モーターハウジングの外部歯部システムと、２つの歯部システムをもった環状コンバーターと、をもったロータリードライブを示す。
【図３．２】図３．２は、モーターシャフトの外部歯部システムと、モーターハウジングの内部歯部システムと、２つの歯部システムをもった環状コンバーターと、をもったロータリードライブを示す。
【図３．３】図３．３は、モーターシャフトの外部歯部システムと、モーターハウジングの外部歯部システムと、２つの歯部システムをもった環状コンバーターと、をもったロータリードライブを示す。
【図３．４】図３．４は、モーターシャフトの内部歯部システムと、モーターハウジングの内部歯部システムと、２つの歯部システムをもった環状コンバーターと、をもったロータリードライブを示す。
【図４】図４は、端部側においてモーターシャフトが追加に載置されている、外部歯部システムをもったモーターシャフトと、直径がより大きいモーターハウジングの外部歯部システムと、内部ステーターと、環状コンバーターをもった、ロータリードライブを示す。
【図５】図５は、モーターシャフトが両側上でモーターハウジングの外に導かれている、外部歯部システムをもったモーターシャフトと、直径がより大きいモーターハウジングの外部歯部システムと、内部ステーターと、環状コンバーターをもった、ロータリードライブを示す。
【図６】図６は、モーターシャフトとモーターハウジングの同じ直径をもった外部歯部システムと、内部ステーターと、環状コンバーターをもった、ロータリードライブを示す。
【図７】図７は、モーターシャフトの外部歯部システムと、直径がより小さいモーターハウジングの外部歯部システムと、内部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図８】図８は、モーターシャフトの外部歯部システムと、直径がより大きいモーターハウジングの内部歯部システムと、内部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図９】図９は、モーターシャフトの内部歯部システムと、直径がより小さいモーターハウジングの外部歯部システムと、内部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図１０】図１０は、モーターシャフトの内部歯部システムと、直径がより小さいモーターハウジングの内部歯部システムと、内部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図１１】図１１は、モーターシャフトの内部歯部システムと、直径がより大きいモーターハウジングの内部歯部システムと、内部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図１２】図１２は、モーターシャフトの外部歯部システムと、直径が実質的により大きいモーターハウジングの内部歯部システムと、内部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図１３】図１３は、モーターシャフトとモーターハウジングの同じ直径をもった外部歯部システムと、外部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図１４】図１４は、モーターシャフトの外部歯部システムと、直径がより大きいモーターハウジングの外部歯部システムと、外部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図１５】図１５は、モーターシャフトの外部歯部システムと、直径がより小さいモーターハウジングの外部歯部システムと、外部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図１６】図１６は、モーターシャフトの外部歯部システムと、直径が実質的により小さいモーターハウジングの内部歯部システムと、外部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図１７】図１７は、モーターシャフトの内部歯部システムと、直径が実質的により大きいモーターハウジングの外部歯部システムと、外部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図１８】図１８は、モーターシャフトの内部歯部システムと、直径が実質的により大きいモーターハウジングの内部歯部システムと、外部ステーターと、環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図１９】図１９は、モーターシャフトの内部歯部システムと、直径が実質的により小さいモーターハウジングの内部歯部システムと、外部および内部ステーターをもった環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図２０】図２０は、結合されたやり方で環状コンバーターによって駆動される２つのモーターシャフトを有するロータリードライブであって、第１のモーターシャフトは内部歯部システムを有し、第２のモーターシャフトは直径がより小さい外部歯部システムと外部ステーターを有するものを示す。
【図２１】図２１は、ディスク形状の質量バランシングエレメントと、モーターシャフトの外部歯部システムと、直径がより大きいモーターハウジングの外部歯部システムと、内部ステーターをもった環状コンバーターを有する、ロータリードライブを示す。
【図２２】図２２は、質量バランシングエレメントが別の補助的ステーター巻回によって駆動される、発明性のあるタイプのロータリードライブを示す。
【図２３】図２３は、モーターの不均衡を補償するためのディスク形状の質量バランシングエレメントの様々な構成可能性を示す。
【図２３．１】図２３．１は、ディスク形状の質量バランシングエレメントの第１の実施形態をもった、平面図でのロータリードライブを示す。
【図２３．２】図２３．２は、ディスク形状の質量バランシングエレメントの第２の実施形態をもった、平面図でのロータリードライブを示す。
【図２３．３】図２３．３は、ディスク形状の質量バランシングエレメントの第３の実施形態をもった、平面図でのロータリードライブを示す。
【図２４】図２４は、モーターの不均衡を補償するための非回転的に対称的な質量バランシングエレメントの異なる変種を示す。
【図２４．１】図２４．１は、非回転的に対称的な質量バランシングエレメントの固形の実施形態を平面図で示す。
【図２４．２】図２４．２は、非回転的に対称的な質量バランシングエレメントの切り抜きをもった実施形態を平面図で示す。
【図２４．３】図２４．３は、追加の重りまたは強磁性材料をもった、非回転的に対称的な質量バランシングエレメントの実施形態を平面図で示す。
【図２５】図２５は、コンバーターが、偏心輪によって載置されているロータリードライブを示す。
【図２６】図２６は、モーターの不均衡を補償するための偏心輪の２つの実施形態変種を示す。
【図２６．１】図２６．１は、図２５によるロータリードライブのための切り抜きをもった偏心輪を示す。
【図２６．２】図２６．２は、図２５によるロータリードライブのための追加の重りをもった偏心輪を示す。
【図２７】図２７は、内部ステーターとＵ字形状のコンバーターをもったロータリードライブの平坦なデザインを示す。
【図２８】図２８は、外部ステーターとＵ字形状のコンバーターをもったロータリードライブの平坦なデザインを示す。
【図２９】図２９は、両側上で外に導かれたモーターシャフトと内部ステーターをもったロータリードライブの平坦なデザインを示す。
【図３０】図３０は、出力エレメントが外部リングである内部ステーターをもったロータリードライブの平坦なデザインを示す。
【図３１】図３１は、コンバーターが複数のディスク形状および／または環状エレメントを有する、図３０によるロータリードライブを示す。
【図３２】図３２は、複数の内部ステーターと、中空の円筒状のコンバーターと、両側上で外に導かれたモーターシャフトを有するロータリードライブの円筒状のデザインを示す。
【図３３】図３３は、モーターシャフトの歯部システムに対して対称的に配置された２つの内部ステーターと、中空の円筒状のコンバーターと、両側上で外に導かれたモーターシャフトを有するロータリードライブの円筒状のデザインを示す。
【図３４】図３４は、モーターシャフトの歯部システムに対して対称的に配置された比較的多数の内部ステーターを有する、図３３によるロータリードライブを示す。
【図３５】図３５は、コンバーターの駆動エレメントとしてソリッドステートアクチュエーターをもったロータリードライブを示す。
【図３６】図３６は、図３５の断面Ｋ−Ｋ’に沿った、ソリッドステートアクチュエーターをもったロータリードライブの平面図を示す。
【図３７】図３７は、それぞれのアクションの主方向がモーターシャフトの軸上に向けられていない、４つのソリッドステートアクチュエーターをもったロータリードライブを示す。
【図３８】図３８は、お互いに対して９０度の角度で配置された２つの曲げアクチュエーターをもったロータリードライブを示す。
【図３９】図３９は、モーターシャフト軸の方向に向けられた４つの曲げアクチュエーターをもった円筒状のロータリードライブを示す。
【図４０】図４０は、図３９に示された例示的実施形態の曲げアクチュエーターホルダーの領域におけるロータリードライブの断面描写を示す。
【図４１】図４１は、力の伝達を向上するための磁石手段を示す。
【図４２】図４２は、各場合において平面および斜視断面図での、ロータリードライブの基本的な変種を示す。
【図４３】図４３は、２つのシャフトとパワー分割をもったロータリードライブを示す。
【図４４】図４４は、設置されたコンバーターと更なるモーターコンポーネンツをもったロータリードライブを斜視図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００９６】
図１は、発明によるロータリードライブの第１の例示的実施形態として平面図における断面描写を示す。図２は、図１における断面平面Ｋ−Ｋ’に沿った平面図で図１からのロータリードライブを示す。ロータリードライブは、第１の本体としてモーターハウジング１を有し、その中にはモーターシャフト２が、ベアリング８を使った第２の本体として、前記回転軸Ｉ−Ｉ’に対して回転可能となるべく載置されている。モーターシャフト２は、ベアリング８によってかシムリング、サークリップ、ディスクばね等のようなエレメンツ（描写せず）によってのどちらかで回転軸Ｉ−Ｉ’に沿った軸方向シフトに対してしっかり取り付けられている。更には、ロータリードライブは、磁極Ｐ１、ＰＸを有する。磁極Ｐと各磁極のエレメンツ５、６、７は、シリアルなパラメータＸでインデックス付けされ、そこではＸは１≦Ｘ≦ｉの範囲内の整数であり、ｉ≧２であり、ｉ＝整数である。数字ｉは従って、発明によるタイプのロータリードライブの磁極の最大数を指し示す。例えば、図２に示されているｉ＝８をもったロータリードライブは、合計で８個の磁極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７およびＰ８を有する。磁極の各々は、強磁性材料の領域５．１、５．Ｘを有し、それはそれを通して電流の流れと回転軸Ｉ−Ｉ’に対して実質的に放射状のやり方で外向けに働く磁場が電圧を印加することによって生成されることができる導電性の絶縁されたワイヤの巻回７．１、７．Ｘによって取り囲まれている。磁極Ｐ１、ＰＸは、コンバーター３の強磁性材料との相互作用を通して電磁気アクチュエーターを形成する。代替的に、磁極自体がコンバーター３上に働くアクチュエーターになると考えられることもできる。これは、そうでないと言及されない限り、全ての図における例に適用される。磁極は、図２に描かれているように、好ましくはモーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’と垂直な平面中に等距離の角度間隔で配置されている。更には、磁極Ｐ１、ＰＸの各々は、その外側円周において、磁束を伝導する役目を果たす磁極片６．１、６．Ｘを有する。磁極のソフト磁気材料は、内部中央領域４においてお互いと接続されている。巻回パケット７．１、７．Ｘをもった磁極Ｐ１、ＰＸの強磁性材料の近似的に星形状の本体は、ここではステーターと呼ばれる。ステーターは、中央領域４においてモーターハウジング１に恒久的に接続されている。そのモーター側端部において、モーターシャフト２は、外部歯部システムＮＷを有する。更には、モーターハウジング１は、モーターシャフト２の端部側と反対に横たわるその領域において、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に対して同心円状であり外部歯部システムＮＧを有するピン形状の持ち上げられた部分を有する。モーターシャフトの外部歯部システムＮＷとモーターハウジングの外部歯部システムＮＧは、コンバーター３と呼ばれる環状エレメントによって取り囲まれ、少なくとも磁極片６．１、６．Ｘの領域においてソフト磁気材料を有する。コンバーター３は、その２つの端部に、内部歯部システムＮＫ２とＮＫ１を有し、それらはモーターシャフトの外部歯部システムＮＷとモーターハウジングの外部歯部システムＮＧに対応し、モーターシャフト２とモーターモーターハウジング１の外部歯部システム中でロールすることができる。これを確かものとするため、コンバーター３の歯部システム領域が、余分な寸法をもってモーターシャフト２とモーターハウジング１のものを取り囲む。コンバーター３の内部歯部システムＮＫ２は、モーターシャフト２の外部歯部システムＮＷよりも少なくとも１つ歯をより多く有する。コンバーター３の内部歯部システムＮＫ１は同様に、モーターハウジング１の外部歯部システムＮＧよりも少なくとも１つ歯をより多く有する。歯部システムは、両方の歯部システムペアリングＮＫ２／ＮＷとＮＫ１／ＮＧについて、偏心率ｅが作り出され、それはできる限りモーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に対して同一であり、軸Ｊ−Ｊ’によって図１に表されているようなやり方で具現化される。コンバーター３の最大シフト経路は従って、偏心率ｅの２倍に相当する。図１にＪ−Ｊ’によって表記されたコンバーター３の内部面の中央軸は、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に対して最大で絶対値±ｅによってシフトされることができる。モーターシャフト２とモーターハウジング１の歯部システムの直径は、ランダムに、特に異なるように、選択されることができる。モーターシャフト２が回転するようにするために、磁極Ｐ１、ＰＸは回転するやり方で励磁される。
【００９７】
磁場力の結果として、コンバーター３は励磁された磁極の方向にそれぞれ引っ張られ、その結果としてコンバーター３の歯部システムがモーターハウジング歯部システムＮＧとモーターシャフト歯部システムＮＷとの完全な係合へと動く。コンバーター３上に働いている放射状に向けられた磁力ベクトルの方向は、磁極Ｐ１、ＰＸの周波数ωｅｌの回転する電気的励磁化と位相を合わせて変化し、その結果としてコンバーター３が、その内部歯部システムＮＫ１をモーターハウジング１の外部歯部システムＮＧ中にしてロールする。結果として、コンバーター３は、回転するようにされ、他方でそれはモーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に対する重ね合わされた円形シフト動き（＝タンブリング動き）を行い、その動きは、コンバーター３の内部歯部システムＮＫ２中のモーターシャフト２の外部歯部システムＮＷの同時ローリングに繋がる。結果として得られるモーターシャフト２のモーターハウジング１に対する回転方向と回転速度は、それらの効果の重ね合わせから結果としてなり、その結果として、歯部システムの構成と歯部システムデザインの組み合わせ（内部／内部、内部／外部、外部／内部、外部／外部）に依存して、非常に高い、中くらいの、または低いダウンステップと電気的駆動周波数ωｅｌの回転の方向に対する正または負の回転方向を有するドライブを作成することができる。ロータリードライブのデザインと機能が、図２に対して更に描かれている。図２は、図１におけるラインＫ−Ｋ’に沿った断面に沿った平面図で図１に描かれたロータリードライブを示す。図２に示された例示的実施形態では、ロータリードライブは、８個の磁極Ｐ１．．．Ｐ８を有する。一般に、磁極はＰＸによって表記される。コンバーター３の歯部システムＮＫ１とＮＫ２は、図２ではモーターシャフト２の歯部システムＮＷとモーターハウジング１の歯部システムＮＧとの係合領域中にあり、より低い位置に脱係合している。これは、詳細拡大Ｄ１およびＤ１’によって図２に描かれている。８個の巻回７．１．．．７．８の各々は、モーター制御エレクトロニクス（描写せず）に接続されている電気的接続ライン９．Ｘを有する。コンバーター３は、巻回７．１．．．７．８の回転する励磁化を通してｘｙ平面内で磁力によってシフトされることができ、そこではコンバーター３の歯部システムＮＫ１とＮＫ２は、モーターシャフト２の歯部システムＮＷとモーターハウジング１の歯部システムＮＧの中でロールし、その結果としてモーターシャフト２が回転するようにされる。
【００９８】
図３による例では、発明によるロータリードライブは、本質的なエレメンツとして、モーターシャフト２、モーターハウジング１およびコンバーター３と、コンバーター３のためのドライブアクチュエーターからなる歯部システムを有するコンポーネンツを有する。モーターシャフト２の軸とモーターハウジング歯部システムＮＧの中心点または中心軸は、共通の軸Ｉ−Ｉ’上に横たわり、従ってお互いに対して同心円状である。モーターシャフト２は、ベアリング手段（図３には描写せず）によって軸Ｉ−Ｉ’に対してモーターハウジング１に対して回転可能となるべく載置される。コンバーター３は、アクチュエーター、好ましくはステーターと磁極を有する電磁気アクチュエーター、静電アクチュエーター、ソリッドステートアクチュエーター、（圧電、電歪、磁歪、誘電体、ＭＳＭ等）、熱アクチュエーター、空気圧および油圧アクチュエーター、空気力学アクチュエーター（風力プラント）、水力アクチュエーターおよび内燃機関アクチュエーター（例えば、２ストロークのピストンと４ストロークのスパークイグニションとディーゼルモーター）、それらは明確さの理由のために図３には描かれていない、によって、モーターシャフト２とモーターハウジング歯部システムＮＧの共通の軸Ｉ−Ｉ’の周りで偏心的にシフトされることができ、そこでは、コンバーター３の中心軸Ｊ−Ｊ’が、モーターシャフト２とモーターハウジング歯部システムＮＧの共通の軸Ｉ−Ｉ’の周りを偏心率ｅで円形経路上を動く。歯部システムは、コンバーター３が軸Ｉ−Ｉ’の周りでシフトする時に、それらが１つがもう１つの中でロールすることができるようなやり方で具現化される。ＤＩＮ９１０７によると、半最大変位移動ｅ＝（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）／２は、全ての図と記載において偏心率ｅとして表記される。コンバーター３はオプションで、軸Ｉ−Ｉ’上に配置されている図３には描かれていない偏心輪によって回転可能で放射状に変位可能なやり方でガイドされることができる。図３に概略的に描かれた発明によるロータリードライブの変種は、コンバーター３の歯部システムが内部歯部システムであるか外部歯部システムであるかの関数として、以下のように差別化される。
【００９９】
図３．１：コンバーターの第１の歯部システムＮＫ１が内部歯部システムであり、コンバーターの第２の歯部システムＮＫ２が外部歯部システムである：２つの伝送ステージの回転速度は足し合わされる。モーターシャフトの回転方向は、コンバーターシフトの回転の方向と同じである。
【０１００】
図３．２：コンバーターの第１の歯部システムＮＫ１が外部歯部システムであり、コンバーターの第２の歯部システムＮＫ２が内部歯部システムである：２つの伝送ステージの回転速度は足し合わされる。モーターシャフトの回転方向は、コンバーターシフトの回転の方向と反対である。
【０１０１】
図３．３：コンバーターの両方の歯部システムＮＫ１とＮＫ２が内部歯部システムである：第１の伝送ステージの回転方向は、電気的励磁化パターンの回転の方向と同じ方向であり、第２の伝送ステージの回転方向は、電気的励磁化パターンの回転の方向と反対方向である。２つの伝送ステージの回転速度は対向する。結果として得られるモーターシャフトの回転方向は、第１の伝送ステージと第２の伝送ステージの伝送比の比に依存し、両方共コンバーターシフトの回転の方向と同じ方向であることおよびその反対方向であることができる。
【０１０２】
図３．４：コンバーターの両方の歯部システムＮＫ１とＮＫ２が外部歯部システムである：第１の伝送ステージの回転方向は、電気的励磁化パターンの回転の方向と反対方向であり、第２の伝送ステージの回転方向は、後者と同じ方向である。２つの伝送ステージの回転速度は対向する。結果として得られるモーターシャフトの回転方向は、第１の伝送ステージと第２の伝送ステージの伝送比の比に依存し、両方共コンバーターシフトの回転の方向と同じ方向であることおよびその反対方向であることができる。
【０１０３】
モーターハウジング１に対するモーターシャフト２の回転方向と回転周波数Ωについての以下の関係が一般的に適用される：
Ω＝｛１−（（ＮＫ２・ＮＧ）／（ＮＷ・ＮＫ１））｝・ωｅｌ                  式（１）
ここで
ＮＧ  −  モーターハウジング歯部システムの歯の数
ＮＷ  −  モーターシャフト歯部システムの歯の数
ＮＫ１  −  コンバーターの第１の歯部システムの歯の数
ＮＫ２  −  コンバーターの第２の歯部システムの歯の数
ωｅｌ  −  電気的駆動周波数（回転周波数）
である。
【０１０４】
図１と対照的に、図４は、モーターシャフト２が、モーターハウジング１に接続されたステーター４においてかモーターハウジング１自体においてのどちらかで、そのフロント側端部９において追加的に回転可能に載置された実施形態変種を示す。二重載置の結果として、モーターシャフト２上に働いている放射状力がより良く取り上げられることができ、モーターシャフト２の傾きが最小化されることができ、それは歯部システムの満足できる運用を全体的に支援する。この目的のために、ステーター４は、その中にモーターシャフト２のフロント側ピン１０がベアリング９によって回転可能に載置される切り抜き１１を有することができる。ボールベアリング、ニードルベアリング、スライディングベアリング等のような全ての既知のベアリング変種がベアリング９として使われることができる。
【０１０５】
図５は、モーターシャフト２が両側上でモーターハウジング１の外に導かれており、図４で既に記載されたやり方で追加的に回転可能に載置されている、例示的実施形態を示す。
【０１０６】
図６は、歯部システムが同一の直径を有するロータリードライブの特別な場合を示す。モーターシャフトの回転は、式（１）によると、歯部システムペアリングＮＫ１とＮＧ、ＮＫ２とＮＷが、この特別な場合には、２つの歯部システムペアリングの伝送比が同一ではないようなやり方で具現化されることを要求する。これは、例えば、異なる歯の数の差および／または異なる歯の幾何学的配置によって達成されることができる。
【０１０７】
図７は、コンバーター３の歯部システムＮＫ１とＮＫ２が両方内部歯部システムである例示的実施形態を示し、そこでは歯部システムＮＫ２の直径が歯部システムＮＫ１のそれよりも大きい。特に、もし歯部システムが同じ歯係数(tooth modulus)と同一の偏心率ｅを有していれば、これは、ステーター極Ｐ１、ＰＸの電気的励起周波数ωｅｌの回転の方向にある回転方向をもったモーターシャフト２の回転に結果としてなる。
【０１０８】
図８は、コンバーター３の外部歯システムＮＫ１と内部歯部システムＮＫ２をもった例示的実施形態を示し、それは、ステーター極Ｐ１、ＰＸの電気的励起周波数ωｅｌの回転の方向と反対方向にあるモーターシャフト２の回転に繋がる。
【０１０９】
図９は、コンバーター３の内部歯システムＮＫ１と外部歯部システムＮＫ２をもった例示的実施形態を示し、それは、ステーター極Ｐ１、ＰＸの電気的励起周波数ωｅｌの回転の方向にあるモーターシャフト２の回転に繋がる。
【０１１０】
図１０は、コンバーター３の歯部システムＮＫ１とＮＫ２が両方外部歯部システムである例示的実施形態を示し、そこでは歯部システムＮＫ２の直径が歯部システムＮＫ１のそれよりも大きい。特に、同一の偏心率と歯部システムの同一の歯係数が与えられれば、これは、ステーター極Ｐ１、ＰＸの電気的励起周波数ωｅｌの回転の方向と反対方向にあるモーターシャフト２の回転に結果としてなる。
【０１１１】
図１１は、図１０と比較して、直径ＮＫ１が直径ＮＫ２よりも大きい例示的実施形態を示す。これは、ステーター極Ｐ１、ＰＸの電気的励起周波数ωｅｌの回転の方向でのモーターシャフト２の回転に結果としてなる。
【０１１２】
構成の可能性を明確にするために、図１２は、内部歯部システムＮＫ２の直径が外部歯部システムＮＫ１の直径よりもかなり小さい変種を示す。
【０１１３】
式（１）によると、全体的な伝送比Ω／ωｅｌは、ＮＫ１、ＮＫ２、ＮＧ、ＮＷの歯の数を幅広い限度内で選択することによって決定されることができる。もし可能であれば、歯部システムは、２つの歯部システムペアリングＮＫ１とＮＧ、ＮＫ２とＮＷについての偏心率が同一であるようなやり方で構成される。但し、ロータリードライブの機能のために絶対必要とされるのは、歯部システムの歯の係合である。偏心率は従って、歯の積極的に係合する係合が確かなものとされている限り、お互いに異なっていることができる。
【０１１４】
図１３は、外部ステーターまたはステーター極Ｐ１、ＰＸをもったロータリードライブの変種を示す。磁極片６．１、６．Ｘは、強磁性のコンバーター３の外側から働く。図１３は、歯部システムが同一の直径を有する図６に示された例示的実施形態と同様の特別な場合を示す。モーターシャフト２の回転は、式（１）によると、歯部システムペアリングＮＫ１とＮＧ、ＮＫ２とＮＷが、この特別な場合には、２つの歯部システムペアリングの伝送比が同一ではないようなやり方で具現化されることを要求する。これは、例えば、異なる歯の数の差および／または異なる歯の幾何学的配置によって達成されることができる。
【０１１５】
図１４は、コンバーター３の歯部システムＮＫ１とＮＫ２が両方内部歯部システムである、外部ステーターまたはステーター極Ｐ１、ＰＸをもったロータリードライブの更なる変種を示し、そこでは歯部システムＮＫ１のピッチ円の直径が歯部システムＮＫ２のそれよりも大きい。
【０１１６】
図１５は、図１４と相補的な例示的実施形態を示し、そこではコンバーター３の歯部システムＮＫ１とＮＫ２が両方内部歯部システムであるが、歯部システムＮＫ１の直径が歯部システムＮＫ２のそれよりも小さい。
【０１１７】
図１６は、コンバーター３の内部歯部システムＮＫ２が、外部歯部システムＮＫ１よりもかなり大きい直径を有する、外部ステーターまたはステーター極Ｐ１、ＰＸをもったロータリードライブの変種を示す。
【０１１８】
図１７は、コンバーター３の外部歯部システムＮＫ２が、外部歯部システムＮＫ１よりもかなり小さい直径を有する、外部ステーターまたはステーター極Ｐ１、ＰＸをもったロータリードライブの例示的実施形態を示す。
【０１１９】
図１８は、コンバーター３の両方の歯部システムが外部歯部システムである、外部ステーターまたはステーター極Ｐ１、ＰＸをもったロータリードライブの例示的実施形態を示し、そこでは歯部システムＮＫ１が歯部システムＮＫ２と比較してより大きな直径を有する。
【０１２０】
図１９は、コンバーター３が外部ステーター極ＡＰ１、ＡＰＸと内部ステーター極ＢＰ１、ＢＰＸによって駆動される、より高いトルクのための、ロータリードライブの例示的実施形態を示す。
【０１２１】
図２０は、２つのモーターシャフト２、４上でのパワー分割をもったロータリードライブの例示的実施形態を示す。もし両方のモーターシャフト２、４が、その上に外部負荷トルクが働く出力モーターシャフトであれば、機能は大まかには電気的に駆動されたディファレンシャルに相当する、即ち、モーターシャフト２とモーターシャフト４上に働いている外部負荷トルクに従って、ロータリードライブの電気機械的パワーが２つの出力モーターシャフトの間で分配される。もし、例えば、モーターシャフト２がモーターハウジング１に対して固定されていれば、全ドライブパワーがモーターシャフト４に伝送される。逆に、モーターシャフト４が固定されている時には、全パワーがモーターシャフト２に伝送される。もし両モーターシャフト上に等しく大きい負荷トルクが働けば、ロータリードライブのドライブパワーは、両モーターシャフトの間で分配される。もしモーターシャフト２とモーターシャフト４上に働いている外部負荷トルクが等しくなければ、パワー分割は外部負荷トルクの比に比例する。２つのモーターシャフトの間のパワー分割の原理は、この文書でカバーされる発明によるロータリードライブの全てのデザインと変種に適用されることができる。様々な変種は従って、特に描写はされない。
【０１２２】
但し、図２０に描かれたロータリードライブの場合、モーターシャフトの１つが、（駆動された）入力モーターシャフトであることもでき、それぞれのもう１つのモーターシャフトが出力モーターシャフト（パワーテイクオフ）であることができる。結果として、入力モーターシャフトは、例えばチェーン、歯付きベルト、シャフトのような機械的伝送手段によって、例えば電気モーター、内燃機関エンジン、風力によって、油圧力によって、または水力によってのような何らかのその他のドライブによって、直接的または間接的に駆動されることができ、出力モーターシャフトは、例えば車両のカムシャフトのような負荷を駆動することができる。もし入力モーターシャフトが機械的回転周波数ωＥで回転すれは、入力モーターシャフトの出力モーターシャフトへの位相硬直的な結合(phase-rigid coupling)が、コイル７．Ｘ、コア５．Ｘ、および電気的回転周波数ωｅｌ＝ωＥをもった磁極片６．Ｘを有するかそれらからなっているステーター手段（例えば図２０における電磁石）Ｐ１、ＰＸの位相同期駆動によって達成されることができ、その位相硬直的な結合の間には、出力モーターシャフトは、入力モーターシャフトと同じ回転周波数ωＥをもって位相硬直的なやり方(phase-rigid fashion)で動く。ロータリードライブの入力モーターシャフトのパワーは、コンバーター３を介した入力モーターシャフトから出力モーターシャフトへの積極的に係合する接続によって出力モーターシャフトに、ここでは事実上損失無しで伝送される。入力モーターシャフト回転速度および／または出力モーターシャフト回転速度を検出するために、ロータリードライブは、例えばホールセンサー、エンコーダーおよび電気的評価および駆動手段（駆動エレクトロニクスとＭＣソフトウェア）（図２０には描写せず）のようなセンサー手段を有する。ωｅｌを増加するかまたは削減することによって、入力モーターシャフトと出力モーターシャフトの間に正または負の差動回転速度を設定することが更に可能である。差動回転速度は、ωｅｌの周波数変調および／または位相変調を通して経時的に可変とされることができる。例えば、ωｅｌの周期的位相変調を通して、出力モーターシャフトを、前もっておよび／またはωＥの絶対位相での入力モーターシャフトに対する後退した
位置に、周期的に動かすことが可能である。図２０に示されているロータリードライブは従って、位相シフターの機能を行う。そのような位相シフターは、例えば、特性ダイアグラム依存のやり方で入口および出口バルブの流入時間と流出時間を制御するために車両内燃機関エンジンの場合にカムシャフトの調節のために、使われる。特に、ロータリードライブの出力モーターシャフトのメインドライブパワーは、ここでは入力モーターシャフトによって利用可能とされる一方で、ロータリードライブは、入力モーターシャフトに対して出力モーターシャフトを調節するのに要求されるパワーを利用可能にすることだけが必要である。入力モーターシャフトと出力モーターシャフトは、それらの機能において交換可能である、即ち、図２０におけるモーターシャフト２、４の各々は、入力モーターシャフトかまたは出力モーターシャフトとしての役目を果たすことができる。
【０１２３】
モーター軸Ｉ−Ｉ’の周りを偏心的に動かされたコンバーター３は、不均衡を構成する。そのような不均衡は、知られているように、破壊的なモーター振動とノイズを発生し、避けられるべきである。この目的のために、図２１の例示的実施形態は、コンバーター３によって引き起こされた不均衡がモーターシャフトの軸Ｉ−Ｉ’の周りを位相同期のやり方で回転するバランシング質量９によって補償される解決策を特定する。特に、強磁性のバランシング質量９は、ステーター４とステーター極Ｐ１、ＰＸとの関係でコンバーター３の磁力バイパスで駆動されることができる。図２１に描かれているように、ステーター極Ｐ１が励磁された時、コンバーター３は前記ステーター極Ｐ１によって磁気的に引きつけられ、その結果として図２１におけるコンバーター３の重心がｙ軸に沿って下向きに動かされる。同時に、コンバーター３の内部に載置されているディスク形状の強磁性のバランシング質量９が、コンバーター３によって伝送された磁力によってｙ軸に沿ってより上の位置に引っ張られる。バランシング質量９の距離と偏心率は、コンバーター３からのバランシング質量９の距離がここではそれらのエレメンツが接触すること無く可能なかぎり小さくなるようなやり方で寸法を与えられる。好適な寸法決めがされると、モーター不均衡の完全な補償が、コンバーター３とバランシング質量９の重心の対向する動きによって達成されることができ、その補償の間にはコンバーター３とバランシング質量９の共通の重心があらゆる動作状態においてモーターシャフトの軸Ｉ−Ｉ’上に留まるようになる。バランシング質量９は偏心的に回転しているコンバーター３と位相硬直的なやり方で動くので、ロータリードライブは全ての動作フェーズにおいて完全に均衡化される。バランシング質量９は、取り付けディスク１０、ボールベアリング１０およびばねワッシャー１１のエレメンツによってステーターコア４に突き当てられて変位可能にあそび無しで保持される。コンバーターとの位相同期式のバランシング質量９のシフトの結果として、前記バランシング質量９は、その内部領域を、ステーターの、モーターシャフト軸に対して同心円状に配置された、ピン１４上にしてロールし、結果としてそれ自体が回転するようにされる。基本的には、それは、ピン１４上へのバランシング質量９の更なるボールベアリング載置を要求しないが、そのような載置がオプションで可能である。バランシング質量９の生来の回転は、ロータリードライブの機能上にいかなる影響も有しておらず、それを中断させることもない。図２１に示されたコンバーター３の位置における歯部システムの係合状態は、詳細拡大Ｄ１とＤ１’、および見方の点で９０度回転されているＤ２とＤ２’によって概略的に描かれている。
【０１２４】
図２２は、不均衡を補償するための更なる例示的実施形態を示し、そこではバランシング質量９が、巻回１０．１、１０．Ｘをもったステーター極Ｈ１、ＨＸからなるかまたはそれらを有している追加の補助ステーターによってコンバーター３と位相同期式に電磁気的に駆動される。補助ステーター極Ｈ１、ＨＸの励磁化は一方で、バランシング質量９とコンバーター３の共通の重心が全ての動作フェーズにおいてモーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’上に横たわるようなやり方で起こる。バランシング質量９は、それ自体の慣性力を克服することを例外としていかなる仕事も行わないので、補助ステーター極Ｈ１、ＨＸについてのエネルギー要求は低い。補助ステーターの巻回１０．１、１０．Ｘは従って、薄いワイヤでコンパクトに具現化され、オプションでメインステーター巻回７．１、７．Ｘに電気的に接続されることができる。図２２に示されたコンバーター３の位置における歯部システムの係合状態は、詳細拡大Ｄ１とＤ１’、および見方において９０度回転されているＤ２とＤ２’によって概略的に描かれている。
【０１２５】
完全な不均衡補償を行うためのコンバーター３に対するバランシング質量９の寸法決めは、厚さによってとディスク形状のバランシング質量９の形状によっての両方で行われることができる。図２３．１は、この点で例として、その厚さと密度が好適に選択されたバランシング質量９を示す。同様に、対向する不均衡が、バランシング質量の形状によって影響を受けることができる。これの例として、図２３．２は、幅広いエッジをもったリングの形でのバランシング質量９を示し、図２３．３には、薄いエッジをもったリングの形でのバランシング質量９を示す。ディスク形状または環状のバランシング質量９は、それらの内部表面を、ステーターまたはモーターハウジングの、モーターシャフトの軸Ｉ−Ｉ’の周りで対称的な、ピン１４の外側上にしてロールする。バランシングディスクの内部に穴あけされた穴の直径とステーターピン１４の外部直径の差に依存して、バランシング質量は、多かれ少なかれそれら自体で回転するが、それは機能に影響を及ぼさない。
【０１２６】
回転的に対称的な形状をもった図２３に示されたバランシング質量と対照的に、図２４は、非回転的に対称的なバランシング質量９を示し、それはモーターシャフト軸の周りを回転する。図２４．１は、好適な厚さと密度をもった均質な本体の形での強磁性のバランシング重りを示し、その本体は、ベアリング８によってモーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に対して回転可能となるべく載置される。前記バランシング重り９は常にコンバーター３とバランシング重り９の間の距離が最小である位置に動くので、強磁性のバランシング重り９は、偏心的に動かされたコンバーター３によって伝送された磁力によってコンバーター３と位相同期式に動かされる。バランシング重り９はここでは電気的励起周波数ωｅｌの回転周波数で回転する。
【０１２７】
バランシング重り質量は、図２４．２に概略的に示されているように、以降に形成された切り抜きまたは穴あけされた穴１５によってか、または図２４．３に示されるように、追加の重り１６によって、調節されることができる。
【０１２８】
コンバーター３から始まる磁場ラインとバランシング重り９上に働いている磁力の代わりにおよび／またはそれらに加えて、バランシング重り９は永久磁石を有することができ、その結果として、それは常にコンバーター３から最短距離の位置を採り、また電気的励起周波数ωｅｌで位相硬直的なやり方で動く。この実施形態は、図２４．３に描かれた実施形態と同様であり、そこでは数字１６によって表記されたエレメントが今度は永久磁石を表す。
【０１２９】
図２５は、コンバーター３が偏心輪９によって回転可能で変位可能なやり方でガイドされる、発明によるロータリードライブの実施形態を示す。この目的のために、偏心輪９０は、穴あけされた穴９．１をモーターハウジング１のボルト１４上にして、偏心的に回転可能なやり方で載置される。同時に、偏心輪９は、その円筒状外部表面９．２をコンバーター３の内部の穴あけされた穴中にしてあそび無しで回転可能なやり方でフィットされる。偏心輪９の偏心率と寸法は従って、歯部システムが１つをもう１つの中に係合しロールすることができるようなやり方で、モーターシャフト歯部システムＮＷとモーターハウジング歯部システムＮＧに対するコンバーター３の偏心率ｅと歯部システムＮＧ、ＮＷ、ＮＫ１、ＮＫ２にマッチさせられる。もし電磁気力がステーター極Ｐ１、ＰＸによってコンバーター３に印加されれば、コンバーター３は従って、偏心的に動くことと回転することの両方ができる。モーターモードでは、偏心輪９は、モーターシャフト２の軸Ｉ−Ｉ’の周りを電気的励起周波数ωｅｌで回転する。偏心輪９を、一方で、モーターハウジング１のボルト１４上に摩擦無しで、他方で、コンバーター３中に、載置するために、従来技術に対応するベアリング手段、例えばスライディングベアリング、ボールベアリング、ニードルベアリング等が使われることができ、そこではベアリングはできるだけあそび無しで具現化されるべきである。図２５に描かれた実施形態変種は、偏心輪９のスライディングベアリングを示す。特に、偏心輪９の好適な寸法決めによって、コンバーター３の積極的なガイドを達成することが可能であり、それは歯部システムペアリングＮＷとＮＫ２、ＮＧとＮＫ１が常に係合していることを確かなこととする。
【０１３０】
図２５に示された変種の更なる利点は、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’の周りを電気的励起周波数で位相硬直的なやり方で回転する偏心輪９が、偏心的にシフトされて回転しているコンバーター３によって引き起こされるモーター不均衡を補償する役目を果たすことができることである。図２５に対して、図２６．１は、偏心輪９の実施形態を示し、そこでは後者がこの目的のために切り抜きおよび／または穴あけされた穴１５をその半分の面上に有する。切り抜き１５は、ここでは後者がより大きな幅を有する偏心輪９の領域中に位置しており、図２６．１の偏心輪の重心が正のｙ軸の方向に上向きにシフトされることに結果としてなる。コンバーター３の重心は、負のｙ軸に沿って、図２５に示される位置において下向きにシフトされる。偏心輪９の切り抜き１５を好適に寸法決めして配置することによって、コンバーター３と偏心輪９の全体的な重心が常にモーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’上に横たわることを確かなこととすることが可能であり、その結果としてモーターは、完全な質量バランスを有して振動無しで働く。偏心輪９の切り抜き１５の代わりに、図２６．１に示されるように、偏心輪９がまたその比較的小さな幅の領域において追加の質量１６を有することも可能である。図２６．２は、これの例を与える。これはまた、比較的高密度をもった材料領域が関与しても良い。この方策はまた、偏心輪９の重心が望ましいやり方でシフトされることを引き起こす。図２６．１と図２６．２に描かれた方策はまた、お互いと組み合わされることができる。
【０１３１】
図２７は、内部ステーターをもったロータリードライブの特に平坦な実施形態変種を示し、その実施形態では、コンバーター３は、Ｕ字形状の環状のプロファイルの形で具現化される。
【０１３２】
図２８は、外部ステーターをもったロータリードライブの特に平坦な実施形態変種を示し、その実施形態では、コンバーター３は、Ｕ字形状の環状のプロファイルの形で具現化される。
【０１３３】
コンバーター３が偏心輪手段９によって載置されるロータリードライブを例外として、ロータリードライブのその他の実施形態変種の全てにおいて、コンバーター３が傾くことは、後者がモーターハウジング１の、モーターシャフト２の、またはロータリードライブのその他のコンポーネンツの対応する表面によって平行にガイドされるという事実のおかげで、防止されることができる。スライディングベアリングとボールベアリングの両方、ニードルベアリングまたはその他のベアリング（例えば、磁気的、流体静力学的、流体力学的なベアリング）がコンバーター３の平行ガイドのために好適である。
【０１３４】
図２９は、発明によるロータリードライブの平坦な実施形態を示し、そこではモーターシャフト２、２’がモーターハウジング１、４を通してガイドされ、モーターシャフト２とモーターシャフト２’からなる２つの結合された出力シャフトが負荷を駆動するためにかまたは回転動きを支援するために利用可能であるという結果となる。例えば、モーターシャフト２’は、車両の操舵装置に接続されることができ、モーターシャフト２は、操舵輪に接続されることができ、そこではロータリードライブは、望ましいやり方で操舵を支援する力を印加することができる。
【０１３５】
これと対照的に、図３０に描かれた変種は、モーターシャフトが、外部ベアリング手段８によって回転可能とされるべく載置された外部リング２または外部ディスク２の形で具現化される、発明によるロータリードライブを示す。
【０１３６】
図３１に示された変種は、お互いと接続された２つのディスク３．１と３，２を有する設置されたコンバーター３を有するか、または前記コンバーター３は歯部システムＮＫ１とＮＫ２をそれらの外側円周上に有する前記ディスク３．１と３．２と、ディスク３．２に接続された強磁性リング３．３からなっている。これは、個々のエレメンツ３．１、３．２および３．３が、例えば打ち抜き加工によって、個別に製造されてテストされ、既知の接続および接合技術によってコンバーター３に接続されることができるので、特に経済的な製作を許容する。出力エレメントは、図３１では、ベアリング手段８によってモーターシャフト軸Ｉ−I’の周りを回転可能となるべく載置された外部リング／ディスク２の形を有する。
【０１３７】
発明による原理は、幅広い種類のデザインとアスペクト比をもったロータリードライブを製造するために好適である。これの例として、図３２は、ｘｙ広がりに対して大きいz軸（モーターシャフト軸）に沿った縦方向の広がりをもったロータリードライブを示す。モーターハウジング１は、この目的のために、ステーター極ＡＰ１、ＡＰＸをもった少なくとも１つのステーターリングだが、好ましくは図３２においてインデックスＡ、Ｂ、ＣおよびＤをもった複数のステーターリングを有する。各ステーターリングは、強磁性材料のコアＡ５．Ｘと、磁極片Ａ６．Ｘと、巻回Ａ７．Ｘを有する。特に、図３２に描かれたロータリードライブは、図３２において文字Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄによって表記された複数のそのようなステーターリングを有し、その各々は、多数のステーター極ＡＰＸ、ＢＰＸ、ＣＰＸ、ＤＰＸを有する。個々のステーターリングは、お互いと異なる多数のステーター極を有することができる。但し、特に個々のステーターリングは、同数のステーター極を有し、図３２で、各場合において、巻回Ａ７．１、Ｂ７．１、Ｃ７．１、Ｄ７．１、巻回Ａ７．２、Ｂ７．２、Ｃ７．２、Ｄ７．２、および巻回Ａ７．Ｘ、Ｂ７．Ｘ、Ｃ７．Ｘ、Ｄ７．Ｘは、お互いと電気的に接続されているかまたは一緒に１つの巻回を形成するか、またはそうすることができるという結果となる。多数のステーターリングとステーター極は、ロータリードライブのパワーとトルクを増加する役目を果たす。
【０１３８】
内部的にガイドされたモーターシャフト２は、モーターハウジング１中に二重に載置され、モーターハウジングを通してガイドされることができ、その結果として２つの接続が出力サイド上で利用可能である。モーターシャフト２は、ベアリング手段８によってモーターハウジング１中に回転可能に載置され、移動に対して軸方向にしっかり取り付けられる。その１つのハウジング側端部において、モーターシャフト２は、外部歯部システムＮＷをもったディスク形状の領域４を有する。中空の円筒状のコンバーター３は、少なくとも１つの内部歯部システムＮＫ１とＮＫ２を有する。同様に、モーターハウジング１は、コンバーター３の内部歯部システムＮＫ１に対応する少なくとも1つの外部歯部システムＮＧを有する。巻回Ａ７．１、Ａ７．２、Ａ７．３  ．．．やＢ７．１、Ｂ７．２、Ｂ７．３  ．．．からＤ７．１、Ｄ７．２、Ｄ７．３  ．．．の回転的な励磁化を通して、コンバーター３は、磁力によって回転的なやり方でシフトされ、歯部システムは1つがもう1つの中をロールする。結果として、コンバーター３は、回転するようにされ、そこでは偏心動きがコンバーター動き（タンブリング）に重ね合わされ、その結果としてモーターシャフト２が回転するようにされる。
【０１３９】
図３３は、図３２に提示されたタイプのロータリードライブを示し、それは軸Ｋ−Ｋ’に対して鏡像対称性であり、そこではモーター中心においてディスク形状の領域４が外部歯部システムＮＷと共に位置しており、中空の円筒状のコンバーター３がその２つの端部において２つの外部歯部システムＮＫ１を有し、その外部歯部システムＮＫ１はモーターハウジング１の内部歯部システムＮＧと係合することができ、コンバーター３の電磁気的シフトによって１つがもう１つの中をロールすることができる。コンバーター３上に働いている傾きモーメントは、対称的なデザインによって最小化される。ロータリードライブは、少なくとも１つのステーターリングＡとＢをそれぞれディスク形状の領域４の右と左に有する。図３３でディスク形状の領域４の左に横たわるステーター極は、ＡＰ１、ＡＰＸによって表記され、その右に横たわるステーター極は、ＢＰ１、ＢＰＸによって表記される。モーターシャフト２は、両側上でモーターハウジング１の外に導かれている。
【０１４０】
図３３に描かれた変種の拡張として、図３４は、ディスク形状の領域４の右と左に横たわるステーターリングがカスケードする可能性を示す。図３４によるデザインは、対称の軸Ｋ−Ｋ’の左に４つのステーターリングＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと、対称の軸の右に４つのステーターリングＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈを有する。原理的には、ステーターリングの数とモーターの長さについて何の制約も無く、このようにして非常に薄く、長くて、強力なロータリードライブを形成することが可能である。
【０１４１】
発明によるロータリードライブは、電気的および機械的フェーズ（＝モーターシャフト調節）が明白に相関しているので、純粋にオープンループの制御された動作（フィードフォワードコントロール）に好適である。
【０１４２】
コンバーターと従ってモーターシャフトの位置と動きは、インダクティブ、キャパシティブ、光学的、インピーダンス測定、電流および電圧測定、またはその他の物理的方法によって決定されることができる。特に、巻回、例えばステーター極の７．１、７．Ｘは、それら自体が上記の物理的測定方法によるコンバーター位置とコンバーター動きと従ってモーターシャフト位置とモーターシャフト動きの決定のためのセンサーとしての役目を果たすことができる。更には、上記の測定方法は、モーターシャフト２またはモーターシャフト２、２’上に働く負荷トルクを検出するために好適である。巻回、例えば７．１、７．Ｘとそのインダクタンスを利用すると、追加のセンサーシステムはこの目的のためには必ずしも要求はされない。コンバーター動き／位置および／または回転速度および／または角度位置および／またはキャリア構造に対する第１の本体のトルクおよび／またはキャリア構造に対する第２の本体のトルクおよび／または第１の本体と第２の本体の間のトルクを検出するために、例えばモーターハウジングに対するコンバーターの位置を検出するホールセンサーのような、外部センサーを設けることも可能である。もしアクチュエーターが電磁石以外のアクチュエーター、特に圧電アクチュエーターであれば、それらはまた、その電流信号、電圧信号および電荷信号から［センサー情報を抽出し、それらをロータリードライブのオープンループおよびクローズドループ制御を行うのに使うこともできる。特に、負荷トルクはトルクであることができる。
【０１４３】
一方で、電磁石と同じように、電界効果によって非接触のやり方でコンバーターに力を印加することができる全てのタイプのアクチュエーターが、発明によるロータリードライブのためのドライブエレメンツとして好適である。特に、静電アクチュエーター、特に静電櫛歯アクチュエーター（櫛歯ドライブ）と特にＭＥＭＳ技術を使って製造された静電アクチュエーターもまた好適である。更には、発明によるロータリードライブは、部分的にかまたは全体的に、マイクロ機械的および／またはマイクロ電気機械的コンポ−ネントとして製作されることができる。
【０１４４】
更には、発明によるロータリードライブはまた、コンバーター３に機械的に結合されたアクチュエーター、特に圧電アクチュエーター、磁歪アクチュエーター、磁気形状記憶アクチュエーター、誘電体アクチュエーター、熱−バイメタルアクチュエーター等、のためにも好適である。この点でのデザインと機能の説明を伴った更なる例示的実施形態が以下に続く。
【０１４５】
図３５に断面で、図３６に図３５における断面Ｋ−Ｋ’に沿って平面図で示されているロータリードライブは、コンバーター３を駆動するためのソリッドステートアクチュエーター５、５．Ｘを有する。特に圧電多層アクチュエーター（圧電多層スタック）がソリッドステートアクチュエーター５、５．Ｘとして好適であり、前記アクチュエーターは、電圧の極性と振幅の関数としてソリッドステートアクチュエーターのコンタクトピン７に電圧が印加された時に、より長くなるおよび／または縮まる。図３５に描かれたソリッドステートアクチュエーターのアクションの主軸は、ｙ軸に沿って伸びる。ソリッドステートアクチュエーター５、５．Ｘは、モーターハウジング１上にそれらの１つの端部によって、コンバーター３を取り囲む環状のドライブリング４上にそれらのもう１つの端部によって、支えられる。ソリッドステートアクチュエーターは、ソリッドステートアクチュエーター５．Ｘを取り囲むエレメンツ６によって、環境的影響、特に水分に対して保護されることができる。エレメンツ６はまた、ソリッドステートアクチュエーターを機械的にプリストレスし、それらをモーターハウジング１とドライブリング４の間に機械的にしっかり取り付ける、ばねエレメンツの機能を有することもできる。
【０１４６】
ドライブリング４は、図３６に描かれているように、ベアリング手段９によって、コンバーター３に対して回転可能に載置され、そのようなそれらのために好適なのは、ニードルベアリング、ボールベアリング、スライディングベアリング、またはその他の従来技術に対応するベアリング手段である。コンバーター３は、モーターハウジング１の歯部システムＮＧとモーターシャフト２の歯部システムＮＷの中でロールできる歯部システムＮＫ１とＮＫ２を有し、結果としてモーターシャフト２が既に記載したやり方で制御可能な回転を経験することを引き起こす。モーターシャフト２は、ベアリング手段８によってモーターハウジング１中に回転可能に載置される。加えて、モーターシャフト２は、モーターハウジング１中の更なるベアリング手段１０によって端部側領域１１中に載置されることができる。結果として、モーターシャフトの特に高いレベルの放射状剛性が達成され、それは圧電アクチュエーターの強い力からすると有利である。ベアリング１０をもった領域１１におけるモーターシャフト２の追加のベアリングは、但し、ロータリードライブの機能にとっては無関係である。図３５に描かれたロータリードライブは従って、図１と図１４に示されたものと機能とデザインにおいて大まかには同様であり、電磁気アクチュエーターの代わりにここではソリッドステートアクチュエーターがコンバーター３の円形シフト動きを励起するのに使われるという違いがある。同じようにして、図３６に平面図で示されたソリッドステートアクチュエーターをもったロータリードライブのデザインと機能は、図２に描かれた電磁気アクチュエーターをもったロータリードライブに大まかには対応する。
【０１４７】
但し、（非積極的に係合するやり方で）電磁場によってコンバーターに力が伝送されるロータリードライブとは対照的に、ソリッドステートアクチュエーターのロータリードライブのメカニズムへの機械的に固定された（積極的に係合する）接続は、有利なことにコンバーター３に対して回転可能に載置されたドライブリング４を追加のエレメントとして有する。ドライブリング４におけるコンバーター３のロータリーベアリングによって、ソリッドステートアクチュエーター５によって生成された力と曲がりは、コンバーター３に、その回転および円形シフト動きが悪影響を受けること無しに、伝送される。このようにして、コンバーター３の回転する円形シフト動きは、ソリッドステートアクチュエーターの回転する電気的励起を通してもたらされ、そこでは歯部システムは、既に詳細に記載したやり方で１つがもう１つの中でロールし、モーターシャフトが回転することを引き起こす。ソリッドステートアクチュエーターの僅かなせん断荷重は、ロータリードライブの機能またはソリッドステートアクチュエーターのサービス寿命のどちらにも悪影響を及ぼさない。もし適当であれば、ソリッドステートアクチュエーターのせん断荷重は、ソリッドステートジョイント、接続リンク、平行キネマティクス(parallel kinematics)、偏心輪等のような追加のキネマティックエレメンツ(kinematic elements)によって更に削減されるかまたは全体的に避けられることができる。
【０１４８】
図３５と図３６に示されたロータリードライブは、少なくとも２つのドライブアクチュエーターＰ、ＰＸを有し、それらはそれらのアクションの主軸でお互いと平行に配置されておらず、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に角度を付けて配置されている。ドライブアクチュエーターの最大数ｉは、上向き方向においては制限されない。好ましくはモーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に垂直な平面中に配置されるドライブアクチュエーターは、ステーターリングと呼ばれる。発明によるロータリードライブは、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に沿って配置されたあらゆる望ましい数のステーターリングを有することができる。モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’の周りの等距離間隔での複数のドライブアクチュエーターの対称的な配置は、回転の均一性と駆動能力の点で特に有利である。図３５と図３６に示されたロータリードライブの場合には、各個別のドライブアクチュエーターのアクションの主方向Ｐは、近似的にモーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’上に向けられている。
【０１４９】
図３３、図３４、図３５に描かれたロータリードライブは、特に、それらが１つより多くのコンバーター歯部システムＮＫ１と１つより多くのハウジング歯部システムＮＧを有することができるという事実のおかげで、区別される。ロータリードライブが１つより多くの第２のコンバーター歯部システムＮＫ２と１つより多くのシャフト歯部システムＮＷを有するという方策もある。これは、発明によるロータリードライブの全てに適用される。
【０１５０】
図３７が示すように、各個別のドライブアクチュエーターのアクションの主方向Ｐは、しかしながら、必ずしもモーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’上に向けられている必要はない。図３７に描かれた例示的実施形態は、４つのドライブアクチュエーターＰ１，Ｐ２，Ｐ３およびＰ４を有し、それらのアクションの主方向は、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’と垂直な平面中に横たわり、そこでは各個別のアクチュエーターのアクションの主方向は、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に向けられていない。モーターシャフト２の回転動作のために、コンバーター３は、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’の周りのｘｙ平面における円形シフト動きを経験するように励起される。この目的のために、各場合において、お互いに反対に位置する２つのドライブアクチュエーター、例えばＰ１とＰ３またはＰ２とＰ４が、２つのドライブアクチュエーターペアの間に位相オフセットをもって、電気的に一緒に駆動される。図３７による配置では、２つのドライブアクチュエーターペア、Ｐ１、Ｐ３とＰ２、Ｐ４も周期的信号電圧の間の位相オフセットは、好ましくは９０度である。ドライブアクチュエーターＰは、例えば対応する電気的バイアスによって、中央位置に対して、正と負の曲がりの両方、即ち収縮と拡張の両方を行うことができる。お互いに反対に横たわる２つのドライブアクチュエーターＰ１とＰ３、Ｐ２とＰ４の駆動は、ドライブリング４がｘｙ平面中でシフトされるようなやり方で行われる。図３７に示された配置では、これは、お互いに反対に横たわるドライブアクチュエーターには対向するバイアス電圧が印加されているという事実のおかげでもたらされる。従って、ドライブリング４のシフト動きだけが、ドライブリング４中のコンバーター３の回転的ベアリングによってコンバーター３に伝送されるが、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’の周りのドライブリング４の回転的動きは伝送されない。ドライブアクチュエーターの長さの熱的変化は従って、コンバーターには伝送されず、ロータリードライブの機能に悪影響を与えないことができる。結果として、図３７に示されたロータリードライブは、大きな温度変化に渡って高い度合いの動作的安定性を有する。ステーターリングのドライブアクチュエーターの数とステーターリングの数は、制限されない。
【０１５１】
図３８に示されたロータリードライブの平面図では、曲げアクチュエーター５．１、５．２、特に圧電曲げアクチュエーターが、偏心的コンバーター動きを励起する役目を果たす。
【０１５２】
コンバーターは、図３によると、２つの歯部システムＮＫ１とＮＫ２を有し、それらはモーターハウジングの歯部システムＮＧとモーターシャフトの歯部システムＮＷの中でロールし、モーターシャフト２が回転することを引き起こすことができる。明確さの理由から、図３８では、２つの歯部システムＮＫ２とＮＷだけが示されているのは、他の歯部システムＮＫ１とＮＧが、幾何学的に異なる平面中に横たわるからである。コンバーター３は、ドライブリング４中にベアリング手段９によって回転可能に載置される。曲げアクチュエーター５．１、５．２は、それらの脚側端部においてモーターハウジング１中に固定される。曲げアクチュエーター５．１、５．２の接続ライン７．１、７．２に電気信号電圧を印加することによって、後者は信号電圧と比例する動きをそれらの反対の端部において行うようにされる。曲げアクチュエーターは、それらが、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に対して垂直に横たわるｘｙ平面中で主に動きを行うようなやり方で向き付けられる。図３８では、曲げアクチュエーター端部の動きの方向は、矢印によって記号的に明瞭にされている。圧電曲げアクチュエーターの場合には、それらの動きの振幅は、典型的には約±５００μｍの領域中に横たわっていることができる。曲げアクチュエーターは、図３８では、お互いに対して９０度の角度によってｘｙ平面中で回転される。
【０１５３】
９０度の好ましい位相オフセットをもって、周期的な、好ましくは正弦波的な、信号電圧を２つの曲げアクチュエーター５．１と５．２に印加することによって、それらはお互いに対して機械的な曲げを行うようにされ、それらは９０度の位相オフセットを有し、圧縮には抵抗的だが弾力性のある圧縮ストラット６・１と６．２を介してドライブリング４に伝送され、前記曲げはモーターシャフト２の軸の周りのドライブリング４の円形シフト動きを形成するように重ね合わされる。結果として、コンバーター３の歯部システムＮＫ１とＮＫ２は、モーターハウジングの歯部システムＮＧとモーターシャフト２の歯部システムＮＷの中でロールし、その結果として、モーターシャフト２が回転するようにされる。圧縮ストラット６．１と６．２の代わりに、接続リンク、ジョイント等のようなその他のキネマティック構造(kinematic structures)（ここでは詳細には説明されない）も、少なくとも２つの曲げアクチュエーター５．１、５．２の個別の動きの中断無しの重ね合わせのために好適である。図３８に示されたタイプのロータリードライブは、特に、プラスチックまたは金属における（マイクロ）射出成形によってか、例えばＭＥＭＳのような、マイクロ機械的製造方法による、特に、平面状モーターと小型化されたアクチュエータードライブのために好適であり、そこでは圧電曲げアクチュエーターの代わりに、静電櫛歯ドライブのようなその他のアクチュエーター原理を使うことも可能である。
【０１５４】
従来技術によると、円筒状の電気モーターが普及している。図３９は、４つの曲げアクチュエーター５をコンバーター３のためのドライブエレメンツとして有する、発明によるタイプの円筒状のロータリードライブを示す。ロータリードライブは、電磁気ロータリードライブのステーター極と同様の、４つのドライブユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を有し、それらはモーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に沿って向き付けられており、各々がお互いに対して９０度で回転されている。各ドライブユニットは、ホルダーエレメントＨ１．１とホルダーセグメントＨ１．２を有するかまたはそれらからなるホルダーＨ１と、電気的接触面９と電気的接続ライン７をもった曲げアクチュエーター５と、エンドキャップセグメントＧ１．１と伝送セグメントＧ１．２を有するエンドキャップＧ１のエレメンツを有する。アクションの主方向、コンバーター３に面する端部における曲げ端部の動きがそのように呼ばれる、はｘｙ平面内に横たわる。個々の曲げアクチュエーターのアクションの方向を中断無しで重ね合わせるために、ホルダーＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４は、図４０に描かれているように、２部分デザインを有する。曲げアクチュエーター５は、フォーク形状のホルダーセグメントＨ１．２中に保持され、そこでそれは、例えば、接合される、プレスされる、半田付けされる、または溶接される。ホルダーセグメントＨ１．１は、平坦な薄い材料を有するかまたはそれからなり、ホルダーセグメントＨ１．２に対して９０度で回転され、そこに接続されるかまたは１つのピースから製造される。もう１つの端部によって、ホルダーセグメントＨ１．１は、モーターハウジング１に恒久的に接続される。これは、図４０に見ることができるホルダーＨのクロス形状の構造に結果としてなる。コンバーター側で大きな曲げ力を生成するために、可能な限り堅い曲げアクチュエーターのモーターハウジング１への基点側取り付けが目指されるべきである。但し、これは、９０度で回転された隣接する曲げアクチュエーターの動きを妨げるであろう。この理由のため、ホルダーＨは、それらが曲げアクチュエーターをモーターハウジングに前記曲げアクチュエーターの動きの主方向で堅く接続するが、前記ホルダーＨが前記動きの主方向と垂直な方向で可能な限り柔軟に振舞うようなやり方で具現化される。これは、薄い曲げ板の形のホルダーの構造（図３９と図４０に描かれている）によって達成されることができ、それは２つの隣接する曲げアクチュエーターの動きへの非常に小さな抵抗だけを供するが、曲げアクチュエーターを前記曲げアクチュエーターのアクションの主方向で基点側においてモーターハウジングに堅く接続する。曲げ板の代わりに、基点側ホルダーＨ１はまた、曲げアクチュエーターのブロードサイド上でお互いと反対に取り付けられたピンの形で具現化されることもできる。それらのコンバーター側端部において、曲げアクチュエーターは、エンドキャップＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４に接続され、それらのフォーク形状のセクションＧ１．１、Ｇ２．１、Ｇ３．１、Ｇ４．１が曲げアクチュエーターを受け取る。曲げアクチュエーターは、伝送セグメントＧ１．２、Ｇ２．２、Ｇ３．２、Ｇ４．２を介してドライブリング４に機械的に接続される。伝送セグメントは、ドライブユニットＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が駆動された時に、それらがドライブリング４の平行シフトを確かなものとするようなやり方で具現化される。この目的のために、伝送セグメントは、例えば、ピン形状の形を有することができる。ドライブリング４は、ベアリング手段１１によってコンバーター３中に回転可能に載置される。コンバーター３は、２つの歯部システムＮＫ１とＮＫ２を有し、それらはモーターハウジングの歯部システムＮＧとモーターシャフト２のディスク形状の領域１０の歯部システムＮＷの中でロールすることができ、その結果としてモーターシャフト２が回転するようにされる。モーターシャフト２は、ベアリング手段８によってモーターハウジング１中に回転可能に載置される。コンバーター３によってモーターシャフト２に印加された放射状の力をより良く収容するために、モーターシャフトは、図３９に描かれたように、複数載置を有することができる。ロータリードライブを動作させるために、各場合において、お互いと反対に横たわる曲げアクチュエーターは、コンバーター側端部が同じ方向に同期して動くようなやり方で、電気的に駆動される。このようにして形成された２つの曲げアクチュエーターペアは、図３９と図４０に描かれた構成において好ましくは９０度の位相オフセットをもってお互いに対して駆動される。結果として、曲げアクチュエーターの個々の動きは、コンバーター３の円形シフト動きを形成するように重ね合わされ、その歯部システムＮＫ１とＮＫ２は、結果としてモーターハウジング１の歯部システムＮＧとモーターシャフト２の歯部システムＮＷの中でロールし、モーターシャフトを回転させる。４つの曲げアクチュエーターをもった図３９と図４０に描かれた円筒状のロータリードライブは、例としてだけのものである。ドライブユニットまたは曲げアクチュエーターの数とカスケードには制約はない。
【０１５５】
電磁気ロータリードライブ変種の全てのデザインはまた、ソリッドステートアクチュエーターまたはその他のアクチュエーターによっても製作できるので、詳細な説明は与えられない。
【０１５６】
発明によるドライブ原理は、比較的シンプルなデザインで、小さなスペースにおける高い伝送比、高いトルク、高いレベルの位置決め精度および高いレベルのダイナミクスをもった、電気的に制御可能なロータリードライブを許容する。
【０１５７】
既知の電気的および非電気的アクチュエーターの全ての形がコンバーターのためのドライブアクチュエーターとして好適である。
【０１５８】
コンバーターの機械的ガイドを支援するおよび／またはコンバーターの強制的なガイドをもたらす手段が、発明によるタイプの全てのロータリードライブにために提供されることができ、あらゆる動作状態において、歯部システムがしっかりとした係合にあることに結果としてなる。例えば、偏心輪または接続リンクのような機械的な手段に加えて、特に磁気的手段がこれのために好適である。ステーター手段Ｐ１、ＰＸがそれら自体で歯部システムの十分な係合力を既に提供していない限り、更なる能動的および受動的手段、特に磁石手段が、係合力をブーストするために存在していても良い。図４１に示されるように、磁石手段１３、１４は、それらがステーター手段Ｐ１、ＰＸによって生成された歯部システムの係合力を支援またはブースとするようなやり方で、コンバーター３の（内側および／または外側上の）円周状に配置されても良い。磁石手段は、例えば、リングまたはディスク１２を有するかまたはそれからなり、磁極１３（南極）と１４（北極）が前記リングまたはディスク１２の円周状に交互に配置されている。コンバーター３は、少なくともそれらのエリアにおいて、強磁性材料からなるかまたはそのような材料を有する。特に、コンバーター３上に働いている磁石手段のアクションの主方向は、モーターシャフト軸Ｉ−Ｉ’に対して放射状である。コンバーター３は、モーターシャフトの軸Ｉ−Ｉ’の周りのタンブリング動きを行い、そのタンブリング動きの間は、ロータリードライブが運用されていながら、ステーター手段からのコンバーター３の最小距離の角度位置がモーターシャフトの軸Ｉ−Ｉ’の周りで回転するおよび／または例えばロータリードライブのモーターシャフトが静止している時でさえ、あらゆる角度位置をとることができる。特に、この理由のために、永久磁石が、歯部システムの係合力を支援するための磁気的手段として好適であるのは、そのような磁石手段が、強磁性物体、例えばコンバーター３またはコンバーター３の強磁性領域、から短距離の領域、図４１におけるｘｍｉｎ、において、比較的大きな距離の領域、図４１におけるｘｍａｘ、においてよりも大きな力を生成し、従って歯部システムの係合力を望ましいやり方で増加するからである。磁石手段は、例えば、多数の放射状に配置された永久磁石または放射状に磁化された材料または電磁石をもったディスクまたはリングを有するかまたはそれからなることができる。
【０１５９】
特に、発明によるタイプのロータリードライブは、モーターハウジングの歯部システムＮＧの歯の数に対するコンバーターの第１の歯部システムＮＫ１の歯の数の差が１であるおよび／またはモーターシャフトの歯部システムＮＷの歯の数に対するコンバーターの第２の歯部システムＮＫ２の歯の数の差が１である、歯部システムを有することができる。
【０１６０】
特に、発明によるタイプのロータリードライブは、歯部システムＮＫ１、ＮＫ２、ＮＧおよびＮＷについて、サイクロイド歯形状および／またはエボルベント歯形状を有することができる。
【０１６１】
図４２は、図３に描かれたロータリードライブの基本的変種を詳細な描写で示す。
【０１６２】
図４２に描かれた変種は各々、第１の本体１、第２の本体２および第３の本体３を有する。本体１と本体２は、共通の回転軸Ｉ−Ｉ’に対して同軸状に配置され、回転可能に載置される。回転ベアリングは図４２には描かれていない。本体１は、歯部システムＮＧを有し、本体２は歯部システムＮＷを有する。歯部システムＮＧおよびＮＷは、回転軸Ｉ−Ｉ’に対して同軸状である。本体３は、２つの歯部システムＮＫ１、ＮＫ２を有し、そこでは歯部システムＮＫ１、ＮＫ２のピッチ円の中心点がローリング軸Ｊ−Ｊ’上に横たわる。歯部システムＮＫ１は、歯部システムＮＧの中でロールすることができ、歯部システムＮＫ２は、歯部システムＮＷの中でロールすることができる。ローリング軸Ｊ−Ｊ’は、回転軸Ｉ−Ｉ’に対して偏心率ｅを有する。
【０１６３】
回転軸Ｉ−Ｉ’と垂直な平面において本体３上に働いている力を印加することができるアクチュエーターは、明確さの理由から図４２には描かれていない。回転的にシフト可能なやり方で本体３を強制的にガイドするために存在していても良いが、システム中にいかなるエネルギーも入力しない偏心輪は、同じ理由から図４２には描かれていない。
【０１６４】
平面中で回転軸Ｉ−Ｉ’に垂直に働いており、回転軸Ｉ−Ｉ’の周りで偏心的に本体３をシフトする力は、アクチュエーターによって本体３に印加されることができ、そこでは本体３の軸Ｊ−Ｊ’が偏心率ｅをもった円形経路上の回転軸Ｉ−Ｉ’の周りを動く。この文脈では、歯部システムＮＫ１は、歯部システムＮＧの中でロールし、歯部システムＮＫ２は、歯部システムＮＷの中でロールし、その結果として、本体１は本体２に対して回転軸Ｉ−Ｉ’の周りを回転するようにされる。ロータリードライブのパワーは、本体１へと本体２へに分岐する。
【０１６５】
もし本体１または２の一方が、例えばキャリア構造（ハウジング）に接続されていることによって、回転的に固定されたやり方でしっかり取り付けられていれば、ロータリードライブのパワーは、（モーター）シャフトになるもう一方の本体に完全に出力される。
【０１６６】
もし本体１が、それがキャリア構造に接続されているという点で回転的に固定されていると仮定すれば、このキャリア構造はハウジング１と呼ばれ、本体２はシャフト２と呼ばれる。
【０１６７】
第１の本体の歯部システムと第３の本体（コンバーター）の第１の歯部システムから形成された歯部システムペアリングは、第１のコンバーターステージ（伝送ステージ）を形成する。
【０１６８】
第２の本体の歯部システムと第３の本体（コンバーター）の第２の歯部システムから形成された歯部システムペアリングは、第２のコンバーターステージ（伝送ステージ）を形成する。
【０１６９】
図４２に示された基本的変種は、特に、以下の特徴と性質を有する：
図４２．１：歯部システムＮＫ１が内部歯部システムであり、歯部システムＮＫ２が外部歯部システムである：２つのコンバーターステージの回転速度は足し合わされる。シャフト２の回転方向は、コンバーター３のシフトの回転の方向と同じである。
【０１７０】
図４２．２：歯部システムＮＫ１が外部歯部システムであり、歯部システムＮＫ２が内部歯部システムである：２つのコンバーターステージの回転速度は足し合わされる。シャフト２の回転方向は、コンバーター３のシフトの回転の方向と反対である。
【０１７１】
図４２．３：歯部システムＮＫ１とＮＫ２が両方共内部歯部システムである：第１のコンバーターステージの回転方向は、電気的励磁パターンの回転の方向のそれと同じ方向であり、第２のコンバーターステージの回転方向は、前記電気的励磁パターンの回転の方向と反対である。２つのコンバーターステージの回転速度は対向する。結果として得られるシャフト２の回転方向は、第１のコンバーターステージの伝送比の第２のコンバーターステージのそれに対する関係に依存し、コンバーター３のシフトの回転の方向と同じ方向であるのとそれと反対であるのの両方であることができる。
【０１７２】
図４２．４：歯部システムＮＫ１とＮＫ２が両方共外部歯部システムである：第１のコンバーターステージの回転方向は、電気的励磁パターンの回転の方向と反対であり、第２のコンバーターステージの回転方向は、前記電気的励磁パターンの回転の方向と同じ方向である。２つのコンバーターステージの回転速度は対向する。結果として得られるシャフト２の回転方向は、第１のコンバーターステージの伝送比の第２のコンバーターステージのそれに対する関係に依存し、従ってコンバーター３のシフトの回転の方向と同じ方向であるのとそれと反対であることができる。
【０１７３】
図４３は、２つのシャフト２、４へのパワー分割を有するロータリードライブの更なる例示的実施形態を示す。
【０１７４】
この文脈では、第１の本体と第２の本体は、キャリア構造１（ハウジング）中に回転可能に載置される。
【０１７５】
回転可能に載置された第１の本体が、図４３のシャフト４を構成する。回転可能に載置された第２の本体は、図４３のシャフト２を構成する。両方のシャフトは、ベアリング手段８によって回転軸Ｉ−Ｉ’に対してハウジング１中に同軸状に載置される。シャフト４は、歯部システムＮＧを有する。シャフト２は、歯部システムＮＷを有する。コンバーター３は、ローリング軸Ｊ−Ｊ’に対して同軸状に配置された２つの歯部システムＮＫ１とＮＫ２を有する。ローリング軸Ｊ−Ｊ’は、回転軸Ｉ−Ｉ’に対して偏心率ｅを有する。コンバーター３の歯部システムＮＫ１は、シャフト４の歯部システムＮＧの中でロールすることができ、コンバーター３の歯部システムＮＫ２は、シャフト２の歯部システムＮＷの中でロールすることができる。コンバーター３全体は従って、偏心的に経典するやり方で歯部システムの中でロールすることができる。コンバーターのローリング軸Ｊ−Ｊ’のシャフトの回転軸Ｉ−Ｉ’に対する偏心率はｅである。式（１）が適用され続けることができ、そこではΩが各場合においてシャフト４との関係でシャフト２の回転速度と回転方向を特定する。
【０１７６】
もし両方のシャフト２、４が、その上に外部負荷トルクが掛ることができる出力シャフトであれば、図４３に示されたロータリードライブは、偏心的に駆動されたディファレンシャルの性質を有する、即ち、ロータリードライブの電気機械的パワーは両出力シャフトの間で分配される。もし、例えば、シャフト２がハウジング１に対して固定されていれば、全ドライブパワーがシャフト４に伝送される。逆に、シャフト４が固定されている時には、全パワーがシャフト２に伝送される。もし両シャフト上に負荷トルクが働けば、ロータリードライブのドライブパワーは、両シャフトの間で分割される。２つのシャフトへのパワー分割の原理は、この出願でカバーされる発明によるロータリードライブの全てのデザインと変種に適用可能であり、その目的のために、第１の本体と第２の本体は回転可能に載置されシャフトとして具現化される。従って、異なる変種は別々には扱われない。但し、図４３に描かれたロータリードライブの場合には、シャフトの１つが、（外部駆動された）入力シャフトであることもでき、それぞれのもう１つのシャフトが出力シャフト（出力シャフト）であることもできる。この目的のために、入力シャフトは、例えばチェーン、歯付きベルトのような機械的伝送手段によって、または例えば電気モーター、内燃機関エンジン、風力によって、油圧力によって、または水力によってのような何らかのその他のドライブによって、直接的または間接的に駆動されることができ、出力シャフトは、例えば車両のカムシャフト、コンプレッサーまたはジェネレーターのような負荷を駆動することができる。もし入力シャフトが機械的回転周波数ωＥで回転すれは、コイル７．Ｘ，コア５．Ｘおよび磁極片６．Ｘを有するかそれらからなり、電気的回転周波数ωｅｌ＝ωＥをもった、図４３に描かれた磁極Ｐ１、ＰＸをもった電磁石のような、アクチュエーターの位相同期駆動によって、入力シャフトの出力シャフトへの位相硬直的な結合をもたらすことが可能であり、その間は、出力シャフトは、入力シャフトと同じ回転周波数をもって動く。ロータリードライブの入力シャフトの機械的パワーは、ここではコンバーター３を介した入力シャフトの出力シャフトへの積極的に係合する接続によって出力シャフトに伝送される。入力シャフト回転速度および／または出力シャフト回転速度を検出するために、ロータリードライブは、例えばホールセンサー、エンコーダーおよび電気的評価および駆動手段（駆動エレクトロニクスと動きを制御するためのソフトウェア）（図４３には描写せず）のようなセンサー手段を有することができるか、または位置情報および／または負荷情報がアクチュエーターの電気的変数から抽出される。機械的回転周波数ωＥに対してωｅｌを増加するかまたは削減することによって、入力シャフトと出力シャフトの間に正または負の差動回転速度を設定することが可能である。差動回転速度は、ωｅｌの周波数変調および／または位相変調を通して経時的に可変なやり方で構成されることができる。例えば、ωｅｌの周期的な周波数変調および／または位相変調を通して、ωＥの機械的位相での入力シャフトに対する出力シャフトの前進した方向および／または後退した方向における周期��な調節を行うことが可能である。図４３に示されているロータリードライブは従って、位相シフターの機能を行うことができる。そのような位相シフターは、例えば、特性ダイアグラムの関数として入口バルブと出口バルブを制御するために車両内燃機関エンジンにおけるカムシャフトの調節のために、使われる。特に、ロータリードライブの出力シャフトのメインドライブパワーは、ここでは入力シャフトによって利用可能とされる一方で、ロータリードライブは、位置係合を維持するのにと入力シャフトに対して出力シャフトを調節するのに要求されるパワーを利用可能にする。シャフト２，４とコンバーター３の間の積極的に係合する力フラックス(force flux)を支援するために、コンバーター３は、例えば偏心輪を使って、それが軸Ｊ−Ｊ’の周りの旋回に対して回転され、軸Ｉ−Ｉ’に対して偏心的に動かされることができるようなやり方で、載置されることができる。偏心輪のためのパワー要求は、後者が同調されている(entrained)ので、低い。加えて、偏心輪は、好適な質量分布を通して、コンバーターの偏心動きによって引き起こされた不均衡を補償することの役目を果たすことができる。入力シャフトと出力シャフトは、それらの機能において交換されることができる、即ち、図４３におけるシャフト２、４の各々は、入力シャフトかまたは出力シャフトとしての役目を果たすことができる。
【０１７７】
図４４は、ロータリードライブの斜視図、その機能的エレメンツおよびそれらの配置を示す。図４４ａは、なかんずく、ハウジング１、シャフト２およびシャフト２のためのベアリング手段８をもった、組み立てられたロータリードライブを示す。図４４ｂは、電磁石のコイル巻回７をもったステーター５と、強磁性材料で作られたコンバーター３のリング３．３を示す。図４４ｃは、代わりにコンバーター３をもったステーター５を前面図で示し、図４４ｄに後面図で示す。図４４ｆに描かれたように、コンバーター３は、強磁性リング３．３、中空の車軸３．４と、２つの歯車３．１と３．２から構築されることができる。構築されたデザインは、コンバーターの製造を許容し、要求に適合された材料が使われることができる。
【０１７８】
この目的のために、エレメンツ３．１、３，２、３．３、３．４は、お互いに機械的に接続される。このようにして形成されたコンバーター３は、シャフト歯部システムＮＷの中でロールすることができる、外部歯部システムＮＫ２をもった歯車３．２を有する、図４４ｃ参照。コンバーター３の歯車３．１は、ハウジング歯部システムＮＧに中でロールすることができる、外部歯部システムＮＫ１を有する、図４４ｄ参照。ロータリードライブの個々のコンポーネンツの配置は、特に図４４ｅの断面図において、見られることができる。電磁石のステーター５、磁極片６、コイル巻回７と、強磁性材料で作られたコンバーターの中空の車軸３．４、リング３．３と、シャフト２と、歯車３，１、３．２は、部分的に視認可能である。図４４ｇに示されるように、コンバーター３は、シャフト２上に載置された偏心輪９を通してガイドされることができる。不均衡に付いて補償するために、偏心輪９は、質量１６と切り抜き１５によって形成された、その回転軸に対して非対称的な質量分布を有し、偏心輪の重心が回転軸に対してコンバーターの重心と反対であるという結果となる。偏心輪９は、シャフト２上にその内部表面９．１によって、およびコンバーター３の中空の車軸３．４中にその外部表面９．２によって、回転可能に載置される。
【０１７９】
発明による例のロータリードライブは、特に：
−  少なくとも１つの歯部システムをもった少なくとも１つのモーターシャフト、
−  少なくとも１つの歯部システムをもったモーターハウジング、または歯部システム無しで少なくとも１つの歯部システムをもった第２のモーターシャフトをもったモーターハウジング、
−  モーターシャフト軸に対して放射状の方向に動くことができ、お互いに対して同心円状に配置されモーターハウジングとモータ−シャフトの歯部システムの中でロールすることができる少なくとも２つの歯部システムを有するエレメント、
−  偏心回転動きを許容する、モーターシャフトとモーターハウジングの間の可動なエレメントの配置、
−  可動なエレメント上に働く機械的力を生成するための切り替え可能なステーター手段、
−  切り替え可能なステーター手段を駆動するための手段、
−  切り替え可能なステーター手段の電気的変数を検出するための手段、
−  可動なエレメントの位置を検出するための手段。
【０１８０】
を有することができる。
【０１８１】
発明によるドライブ原理は、比較的シンプルなデザインで、小さなスペースにおける高い伝送比、高いトルク、高いレベルの位置決め精度および高いレベルのダイナミクスをもった、電気的に制御可能なロータリードライブを許容する。
【図１】
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【図２】
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【図３．１】
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【図３．２】
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【図３．３】
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【図３．４】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014514913.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014514913.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014514913.tif 000020
【図１６】
2014514913.tif 000021
【図１７】
2014514913.tif 000022
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３．１−２３．３】
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【図２４．１−２４．３】
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【図２５】
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【図２６．１】
2014514913.tif 000031
【図２６．２】
2014514913.tif 000032
【図２７−２８】
2014514913.tif 000033
【図２９−３１】
2014514913.tif 000034
【図３２】
2014514913.tif 000035
【図３３】
2014514913.tif 000036
【図３４】
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【図３５】
2014514913.tif 000038
【図３６】
2014514913.tif 000039
【図３７】
2014514913.tif 000040
【図３８】
2014514913.tif 000041
【図３９】
2014514913.tif 000042
【図４０】
2014514913.tif 000043
【図４１】
2014514913.tif 000044
【図４２．１】
2014514913.tif 000045
【図４２．２】
2014514913.tif 000046
【図４２．３】
2014514913.tif 000047
【図４２．４】
2014514913.tif 000048
【図４３】
2014514913.tif 000049
【図４４ａ】
2014514913.tif 000050
【図４４ｂ】
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【図４４ｃ】
2014514913.tif 000052
【図４４ｄ】
2014514913.tif 000053
【図４４ｅ−４４ｇ】
2014514913.tif 000054
【国際調査報告】
2014514913.tif 000055
2014514913.tif 000056
2014514913.tif 000057
2014514913.tif 000058
2014514913.tif 000059
2014514913.tif 000060