(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械式モータ（Ａ）であって、
少なくとも２個の電気機械式駆動子（３１，３２，３３）と、
該電気機械式駆動子（３１，３２，３３）のストロークによって循環シフト運動させられる剛性的な少なくとも１個の駆動リング（１１）と、
該駆動リング（１１）に嵌装可能であって該駆動リング（１１）の循環シフト運動によって回転連動される１本の軸（２）とを備えている形式のものにおいて、
電気機械式駆動子（３１，３２，３３）が、多層アクチュエータ（３）を備えており、該多層アクチュエータ（３）が、駆動リング（１１）と剛性的に結合された突き棒（６）を有するヘッドプレート（５）と、前記軸（２）をガイドするベースプレート（１）と結合された支承台（７）との間において、多層アクチュエータ（３）を収容する管ばね（８）による圧縮予荷重を受けて配置されていることを特徴とする、電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項２】
少なくとも２個の電気機械式駆動子（３１，３２，３３）が圧電アクチュエータ（３）によって駆動可能である、請求項１記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項３】
駆動リング（１１）が円形であり、かつ少なくとも２個の電気機械式駆動子（３１，３２，３３）が、各ストロークを前記駆動リング（１１）に対して半径方向に作用させるように該駆動リング（１１）に装着されている、請求項１又は２記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項４】
２個の電気機械式駆動子（３１，３２）が、駆動リング（１１）の運動平面内で約９０゜の角度（α）だけ互いにずらされている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項５】
３個以上の電気機械式駆動子（３１，３２，３３）が、駆動リング（１１）の運動平面内でほぼ一定の角度（α）だけ互いにずらされている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項６】
軸（２）が駆動リング（１１）の内部に位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項７】
軸（２）が駆動リング（１１）の外部に位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項８】
少なくとも２個の電気機械式駆動子（３１，３２，３３）の少なくとも１つと駆動リング（１１）との間に、ストローク変換器が設けられている、請求項１から７までのいずれか１項記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項９】
少なくとも２個の電気機械式駆動子（３１，３２，３３）の少なくとも１つに対向してばねエレメント（１４）が駆動リング（１１）に固着されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項１０】
駆動リング（１１）と軸（２）との間に、持続的な加圧接触が存続している、請求項１から９までのいずれか１項記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項１１】
１本の軸（２）に沿って、夫々１個の駆動リング（１１）を有する複数の電気機械式駆動子（３１，３２，３３）が隣接配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【請求項１２】
２個の外位駆動リング（１１，１３）が結合されており、かつ第３の駆動リング（１２）が前記の両外位駆動リング間に介在して軸（２）の外周に位置決めされている、請求項１１記載の電気機械式モータ（Ａ）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機械式モータ、該電気機械式モータの運転法及び該電気機械式モータの使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電モータは殊に、移動波モータ及び突き棒駆動式圧電モータの形で公知になっている。前者の移動波モータが常に共振運転されねばならないのに対して、後者の突き棒駆動式圧電モータは共振運転することも非共振運転することもできる。圧電モータの利点は：
（ａ）トルクが高く、かつ緩速回転できるので変速伝動装置が省けること、
（ｂ）スピード・アップ時間及び停止するまでの時間が短くミリ秒範囲であること、
（ｃ）自縛作用性があり、つまり遮断後の駆動軸の位置が、外部モーメントの作用を受けても維持されること、
（ｄ）質量が僅少で、例えば自動車内におけ配置を可能にする軽量構造であること、
（ｅ）また変速伝動装置を必要としないことにも基づいて、構造体積が僅かであること、
（ｆ）漂遊電磁界の放出がほとんど見られないこと、
（ｇ）効率が高いこと、及び
（ｈ）圧電アクチュエータ／圧電センサによって負荷検出することが可能であることである。
【０００３】
圧電式の移動波モータの欠点は、摩擦駆動に起因した高い摩耗、永久的に維持されねばならない機械的精密度を必要とすることに基づく高い製作費、移動波原理に起因したスケール付け可能性の欠如及び比較的小さな構造サイズに制約されることである。
【０００４】
突き棒駆動式圧電モータの欠点は、摩擦駆動に起因した高い摩耗、軸に対する駆動突き棒の衝撃に基づく高いノイズ発生、高い機械的精密度を要することによって生じる高い製作費及びスリップ、つまり軸と駆動突き棒との摩擦接続が形成されていない位相で、軸が逆向き駆動モーメントの作用によって幾分戻されることである。スリップを避けるために複数の圧電式駆動突き棒を設けておき、少なくとも１つの駆動突き棒と駆動軸との間に常に摩擦接続が存在するようにすることも可能である。しかしながらこの解決策では、所属の作動制御用電子回路装置を含めた、所定数の圧電アクチュエータを必要とすることに基づいてコストが著しく高くなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、摩耗を低下させ、運転ノイズを低くし、実質的にスリップをなくしかつ構造を単純化できるように電気機械式モータを改良することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、請求項１に記載した構成手段を有する電気機械式モータによって解決される。本発明の有利な構成は、従属請求項の記載に基づいて容易に想到することができる。
【０００７】
要するに前記課題を解決する本発明の構成手段は、電気機械式モータが、少なくとも２個の電気機械式駆動子と、該電気機械式駆動子のストロークによって循環シフト運動させられる少なくとも１個の駆動リングと、該駆動リングに嵌装可能であって該駆動リングのシフト運動によって回転連動される１本の軸とを備えている点にある。
【０００８】
【発明の効果】
つまり本発明の電気機械式モータは、少なくとも２個又はそれ以上の電気機械式駆動子と、１個の駆動リングと、１本の駆動可能な軸を備えている。前記駆動リングは、電気機械式駆動子のストロークによって、つまり個々の駆動子のストローク振幅の制御と、該ストローク振幅相互の時間的な調和とによって、循環シフト運動させられる。この場合の駆動リングの循環シフト運動は、該駆動リングが湾曲軌道に沿ってシフトされるが、その際全く又は殆ど無視できる程度しか回転しないことを意味する。前記湾曲軌道は例えば円形軌道又は楕円形軌道であってもよいが、前記軌道形状に限定されるものではない。駆動リングは前記湾曲軌道を連続的に通過する必要はなく、任意に停止しかつその運動方向を反転することもできる。
【０００９】
軸は駆動リングに装嵌されるので、駆動リングのシフト運動は、軸と駆動リングとの間の接触によって前記軸に伝達可能である。駆動リングは１つの湾曲軌道に沿って走行するので、軸は駆動リングの運動時に摩擦接触によって回転連動される。軸の回転速度はその場合、駆動リングの運動速度以外に、殊に軸及び駆動リングの形状にも関連している。
【００１０】
各電気機械式駆動子は、体積を電磁信号の付勢によって変化できるような１つのアクチュエータ、例えば圧電式アクチュエータ、磁歪式アクチュエータ、電歪式アクチュエータ、或いは電流力駆動式アクチュエータを有している。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
【００１２】
図１の平面図では、電気機械式モータＡが断面して図示されている。
【００１３】
該電気機械式モータＡは、少なくとも１枚の機械的なベースプレート１を備え、該ベースプレート内で、モータの軸２が軸受を介して、可能な限り遊び無く回転可能にガイドされている。更に第１の電気機械式駆動子３１と第２の電気機械式駆動子３２が設けられており、各駆動子は、圧電式低圧多層アクチュエータ（piezoelektrischen Niedervoltmultilayeraktor=ＰＭＡ）３を有している。各ＰＭＡ３は電気的増幅器から給電線４を介して作動制御される。しかし電気機械式駆動子３は、例えば電磁式、電流力式、電歪式又は磁歪式アクチュエータのような、制御によって縦方向に伸長するその他任意のアクチュエータを使用することもできる。ＰＭＡ３は電気的な作動制御を受けて、圧電式の縦方向アクチュエータの挙動特性に相応して、印加電圧にほぼ比例して軸方向に伸長する。
【００１４】
各ＰＭＡ３は、突き棒６を有するヘッドプレート５と支承台７と機械的に可能な限り軟性の（例えばスリット付きの）管ばね８との間に、高い機械的な圧縮予荷重を受けて配置構成されている。機械的な圧縮予荷重は、高周波の連続運転中に発生することのある引張り応力によるＰＭＡ３の損傷を避けるために役立つ一方、ＰＭＡ３が電気的負荷を除かれる場合に該ＰＭＡ３を戻すために役立つ。
【００１５】
ＰＭＡ３のストロークは管ばね８によって減少されるので、該管ばねは圧電アクチュエータの曲げ剛さに対してできるだけ小さなばね定数を有していなければならない［例えば７×７×３０ｍｍの圧電アクチュエータはＣPiezo＝５０Ｎ／μｍ、スリット管ばねのばね弾性率ＣFeder＝３Ｎ／μｍを有し、すなわち管ばね８に起因したストローク損失は（１−５０／５３）×１００％＝５．７％になる］。
【００１６】
ＰＭＡ３、ヘッドプレート５、支承台７及び管ばね８の永続的な固定結合は溶接継手９を介して行われる。支承台７は、長穴１０を通されるねじを介してベースプレート１と固着結合することができる。この継手は別の手段を用いて、例えば支承台７を少なくとも１つのベースプレート１と溶接することによって形成することもできる。
【００１７】
電気機械式モータＡは、直径ｄＲを有する、できるだけ剛性的で低質量の同心的な駆動リング１１を備えており、前記直径は、軸２の直径ｄＭよりも幾分大きい。駆動リング１１は、ベースプレート１に対して間隔を有するように突き棒６と溶接されているので、該駆動リングはベースプレート１上を運動自在である。支承台７を介してベースプレート１と固着結合された第１駆動子３１と第２駆動子３２はベースプレート１の平面（ここでは運動平面に相当する平面）内で互いに９０゜の角度を成して配置されており、しかも両駆動子の主作用方向は、駆動リング２の中点に向けられている。
【００１８】
この実施形態は、両駆動子３１，３２により周期的に円形状にシフトされる駆動リング１１の内面に沿って、回転可能に軸支された軸２を転動させることによって、従来公知の圧電駆動装置の欠点を回避しており、しかも圧電モータの典型的な利点は無制限に維持されている。
【００１９】
駆動リング１１の円形状シフト運動を発生するために両駆動子３１，３２は、位相を９０゜ずらされた等しいピーク振幅の（リサージュの図形に類似した）２個の正弦波状電圧信号（図７も参照）によって作動制御される。軸２と駆動リング１１の内面との間のギャップ寸法は、ＰＭＡ３の特性及び電気機械式モータＡの組立と相俟って、転動運動の各位相時に軸２と駆動リング１１との間に強い摩擦接続を、特に電気機械式モータＡの遮断時（両ＰＭＡ３の負荷が除かれた場合）にも存続させるように設計されている。
【００２０】
図２には電気機械式モータＡが、組立直後に両駆動子３１，３２の不作用位置を確定する前の状態で図示されている。
【００２１】
基本位置に電気機械式モータＡを組立るために：
円筒形の軸２の外径はｄM、同心的な駆動リング１１の内径はｄRである。但し条件ｄR＞ｄM が満たされていなければならない、要するに軸２と駆動リング１１との間には、ＰＭＡ３のストロークに適合された僅かなギャップ寸法が存在していなければならない。以下の説明において、管ばね８の内部で支承台７、ヘッドプレート５及び管ばね８と、圧縮予荷重をかけて溶接されたＰＭＡ３から成るユニットを電気機械式駆動子３１，３２と呼ぶ。両駆動子３１，３２の電気機械的な特性は殊に、アイドリング時変位ｘＡ、ブロッキング力ＦＡ及び剛性ｃＡを特徴としている。ＰＭＡ３の機械的な圧縮予荷重力はＦＰで表される。次に寸法７×７×３０ｍｍのＰＭＡ３を例として挙げて考察するが、このＰＭＡは、すでに述べたように１本の管ばね８の内部で、圧縮予荷重をかけて溶接されている。これから生じる駆動子３１，３２の典型的な値は：
ｘＡ＝４０μｍ
ＦＡ＝２１２０Ｎ
ｃＡ＝５３Ｎ／μｍ
ＦＰ＝１０００Ｎである。
【００２２】
電気機械式モータＡの（両ＰＭＡ３の負荷が除かれた）基本状態では、軸２はブロッキングされていなければならない。更にまたＰＭＡ３はモータ運転中には、できるだけ単向でのみ、すなわちＰＭＡ３の極性方向に相応した正の電圧で運転されねばならない。これは下記の静的な組立経緯によって得られる。すなわち：
まず両ＰＭＡ３が電気的負荷を除かれ、かつ駆動リング１１は軸２に対して任意の位置に在る。図２ではこの状態について、駆動リング１１及び軸２を中心位置に位置させた特殊例が図示されている。
【００２３】
第１駆動子３１のＰＭＡ３は放電状態にあるが、第２駆動子３２のＰＭＡ３は定格動作電圧Ｕ0 の半値分に充電される。従って第１駆動子３１は伸長されていず、その基本位置にある。第２駆動子３２はアイドリング時変位の半値分だけ、つまり２０μｍだけ伸長されている。この場合軸２及び駆動リング１１の位置は差し当たってなお役割を果たさない。
【００２４】
第１駆動子３１の支承台７に、ＰＭＡ３の縦軸線に沿って駆動リング１１の中点を通って外部から左手向きの力をかけることによって、駆動リング１１は軸２に向かって引張られ、かつ駆動リング１１の、突き棒６とは反対側に位置する点で、軸２と駆動リング１１との間に摩擦接続が形成され、これによって、すでに図１に示した位置が生じる。
【００２５】
典型的には５００Ｎの範囲内にあるこの接触力は、著しく高くてもよいが、管ばね８内におけるＰＭＡ３の予荷重力を超えてはならない。
【００２６】
本例ではこの圧着力は５００Ｎとする。
【００２７】
図３には、軸２と駆動リング１１との間の接点が第４象限内の基本位置に位置する状態にある電気機械式モータＡが図示されている。支承台７は（例えばねじ締結、溶接によって）ベースプレート１と固着結合されている。
【００２８】
電気機械式モータＡを基本位置へもたらすために、（図２の位置を出発点として）半値分に負荷されたＰＭＡ３を有する第２駆動子３２が完全に負荷を除かれる。これに伴ってＰＭＡ３が収縮することによって、駆動リング１１と軸２との間の接点は、第４象限内で、第２駆動子３２からより離隔しかつ第１駆動子３１に対してはより近い位置へ移動し、これによって圧着力は更に増大する。電気機械式モータＡのこの位置が図３に示されている。
【００２９】
駆動リング１１と軸２との間の摩擦接続によって、しかもベースプレート１に溶接された支承台７の固定と相俟って、軸２は今や回転運動をブロックされている。
【００３０】
前記の組立経緯は、複数ある可能組立経緯のうちの１つにすぎない。例えば両ＰＭＡの負荷が除かれている場合、駆動リング１１は、駆動リング１１の中点から離隔する方向に第２象限を通って経過する組立力によって、第４象限において軸２と接触されてもよく、この位置は例えば支承台７とベースプレート１との溶接又はねじ締結によって位置決めされる。
【００３１】
図４には、駆動リング１１が第１象限と第４象限との間の境界に当接している状態の電気機械式モータＡが図示されている。
【００３２】
図５には、駆動リング１１が第１象限と第２象限との間の境界に当接している状態の電気機械式モータＡが図示されている。
【００３３】
図６には、駆動リング１１が第２象限と第３象限との間の境界に当接している状態の電気機械式モータＡが図示されている。
【００３４】
図７Ａの図表には、度数単位の位相角ψ（ｔ）を関数として、図１〜図６に示した電気機械式モータＡの両駆動子３１，３２のＰＭＡ３の圧電電圧がボルト単位でプロットされている。
【００３５】
図７Ｂには、ＰＭＡ３に印加される制御電圧のプロットとして、図７Ａに対応した振幅線図が示されている。
【００３６】
電気機械式モータＡの運転（１つの可能な経緯）：
図３に示した不作用位置を起点として、単極の周期的な、９０゜移相された正弦波状の電圧を両ＰＭＡ３に印加することによって軸２が回転させられ、例えば図７Ａに示した位相線図が生じる。
【００３７】
その場合、両方の正弦波状作動制御信号間の相対的な移相が９０゜である限り、電気機械式モータＡが、ＰＭＡ３の両作動制御信号のどのような絶対的な位相位置で運転されるかは基本的に重要なことではない（両作動制御信号の相対的な移相が９０゜でないと、軸２と駆動リング１１間の摩擦接続が短時間失われることがあるが、この運転状態が迅速に行われる限り、不利な結果が生じることもない）。
【００３８】
例えば図７において、シンボリックに示唆したように、先ず第２駆動子３２のＰＭＡ３に、定格動作電圧の半値を印加し、これによって電気機械式モータを先ず、図１に示した位置へもたらすこともできる。
【００３９】
図１に示した位置を起点として、両ＰＭＡ３の周期的な作動制御を開始すれば、ＰＭＡ３における電気的な信号電圧は例えば次の条件式に従う：
ＵPMA3.1（ｔ）＝Ｕ0・｛１＋ｓｉｎ（ψ（ｔ）＋（３／２）・π）｝      ［ボルト］
ＵPMA3.2（ｔ）＝Ｕ0・｛１＋ｓｉｎ（ψ（ｔ）＋π）｝      ［ボルト］
所属の作動制御電圧の位相位置は図７Ａから推考することができる。図７Ｂの位相像が示すように、これから駆動リング１１の周期的な円形シフトが結果し、該円形シフトは、軸２との持続的な摩擦接続によって軸２の回転運動に変換される。その場合、電気機械式モータＡは、図１→図４→図５→図６→図１…の位相を順次かつ周期的に通過することになる。
【００４０】
駆動リング１１のシフト運動が正確には円形でないのは次の理由に基づいている。すなわちＰＭＡ３のヒステリシス、２つのＰＭＡ３における駆動リング１１の枢着，機械的な応力に起因した駆動リング１１の変形である。しかしながらこの歪みは作動制御信号の除歪（デエンファシス）によって補償されるが、この場合の作動制御信号は、もはや正確には正弦波状ではない。特に図７Ｂにおいてハッチングを施して図示した全領域が電気的に作動制御される。これによって、電気機械式モータＡにとって重要なすべての運転状態、例えば低下された保持モーメント／回転モーメント、増大した保持モーメント或いはモータ軸のフリーホイーリングを、電気的に作動制御することが可能になる。同じくＰＭＡ３のための両作動制御信号電圧の移相（作動制御信号相互の±π移相）によって回転方向を整流することが可能である。
【００４１】
本発明による新規な電気機械式モータＡの利点は次の通りである。すなわち：
駆動リング１１の内面に沿った軸２の転動によって機械的摩耗が最小限に抑えられる；
周波数に無関係な一定の高いトルクが得られる；
駆動リング１１の内面に沿った軸２の転動によってノイズ発生が僅少になる；
軸２と駆動リング１１との間の定常的な摩擦接続によるスリップがない；
電気機械式モータＡを運転するために要するＰＭＡ３は２個の最小限個数で充分である。
【００４２】
軸２は基本位置ではブロッキングされている（しかし電気機械式モータＡは、図２に示したように基本位置ではフリーホイーリングするように組付けられてもよい）。図７Ｂの左下に示した円形の位相線図内の動作点から始動することによって任意の運転状態が得られるので、例えば：
（イ）軸２は任意の各角度位置で高い力で（ブロッキングされて）保持（停止）され、
（ロ）電気機械式モータＡの保持モーメント及び駆動トルクは所期のように制御され、
（ハ）軸２は如何なる時にもフリーホイーリングに切換えられる（その場合両ＰＭＡ３は近似的に半値分だけ出力制御状態に保たれる）。
【００４３】
本発明の電気機械式モータＡは静的に、もしくは低い作動制御周波数で運転することができる。
【００４４】
本発明の電気機械式モータＡは高周波数で運転することができる。
【００４５】
本発明の電気機械式モータＡは電気的にも機械的にも共振運転することができる。電気的共振と機械的共振が互いに調和されると、著しく高い出力値及び高い効率が生じる。
【００４６】
電気機械式モータＡの幾何学形状が規定されている場合、ＰＭＡ３の作動制御周波数によって回転速度を電気的に制御することが可能である。
【００４７】
電気機械式モータＡの幾何学形状が規定されている場合、作動制御電圧の高さによってトルクを電気的に制御することが可能である。
【００４８】
ＰＭＡ３の両方の正弦波状作動制御電圧の位相位置を整流することによって回転方向を整流することが可能である。
【００４９】
運転中に前記の運転モード間を任意に変換することが可能である。
【００５０】
電気機械式モータＡはその出力値（トルク値＋目標回転数値）を広い限界範囲でスケール付け可能である。
【００５１】
電気機械式モータＡの減速比は、軸２の外周ＬMと駆動リング１１の内周ＬRとの円周差から生じる。このための計算例は次の通りである。すなわち：
ばね定数ｃＲ＝３Ｎ／μｍの管ばね８内に収容された構造長３０ｍｍのＰＭＡ３は通常、ＦＢ＝２１２０Ｎのブロッキング力を受けた場合にアイドリング時変位ｘＡ＝４０μｍを有している。駆動リング１１が各位置で５００Ｎの力によって軸２に圧着され得るとすれば、約ｓ＝３１μｍの使用可能な最大ギャップ寸法が生じる。軸２の直径がｄM＝１０ｍｍ（外周ＬM＝π・ｄM）であるとすれば、この式から駆動リング１１の内径についてはｄR＝１０．０３１ｍｍ（ｄR＝ｄM＋ｓ）が、また円周差についてはΔＬ＝π・（ｄR−ｄM）→ΔＬ＝π・ｓ→ΔＬ＝９７μｍが得られる。これから駆動リング１１の円形状のシフト運動周期の各終了毎の軸２の角度回転ΔΦは次の通りである。
【００５２】
ΔΦ＝３６０゜・（ΔＬ／ＬM）
→ΔΦ＝３６０゜・（ｓ／ ｄM ）／各周期当り（等式１）
→ΔΦ＝１．１゜／各周期当り
等式１が示すように、駆動リング１１の完全なシフト運動周期当りの角度送りは、ギャップ寸法と軸２の直径との比の直接関数である。両方の量値には簡単に影響が及ぼされ、その場合電気機械式モータＡのトルクは勿論、モータ回転数とは逆関数的に軸２の直径に関連している。電気機械式モータＡが３２７Ｈｚの周波数で運転されると、軸２の回転数は、上記例を維持すれば、１回転／毎秒である。この場合電気機械式モータＡによって発生されるトルクは、ベースプレート１、溶接継手９及び駆動リング１１の溶接継手の曲げ剛さの影響に基づいて過小評価される。該トルクは数ニュートンメートルの範囲内にある。しかしながらＰＭＡ３の作動制御周波数及び作動制御振幅が固定されている場合、軸２及び駆動リング１１の直径をより大きくし、それに伴って回転数をより小さくすることによって、トルクは著しく高められる。このような電気機械式モータＡが、数キロヘルツの周波数で運転できるという事実に基づいて、顕著な電気機械的な出力特性が得られる。
【００５３】
軸２も駆動リング１１も共に、高い精度をもった旋削部品として低廉に製造可能である。本発明の電気機械式モータＡは、低廉な低ボルト・高出力多層アクチュエータの使用のために、いわば宿命づけられている。
【００５４】
スピード・アップ時間及び停止するまでの時間がミリ秒範囲であって、構造がスペースをとらない低質量である。
【００５５】
軸２に対する反作用は、圧電電圧プロセスの電子的な評価によって検出され、従って付加的なセンサ経費をかけずに、例えばクランプ防護策を実現することが可能である。
【００５６】
本発明の有利な実施態様／改良は次の通りである。すなわち：
新規なモータ原理に基づいて、部分的に顕著な改良を伴った多数の構造形態が派生される。例えば：
１．  駆動リング１１の外周に戻しばね１４を装着することによる（図８）、或いは駆動リング１１の外周に別のＰＭＡ３を配置することによる（図９）駆動リング１１への力導入の対称化：
駆動リング１１に対して作用する力によって、該駆動リングは弾性変形され、従って理想的な円形形状から異形する。この影響は次の手段によって修正され、或いは最小限に抑えられる。すなわち：
（ａ）駆動リング１１の機械的構造を著しく剛性にする；
（ｂ）駆動リング１１内への駆動子３１，３２，３３の力導入を可能な限り対称的にする。このために先ず図８に示した１例では、ＰＭＡ３から離反した方の駆動リング１１の側に夫々１つの強い機械的な戻しばね１４が配置されており、これによって駆動リング１１の全周にわたって均等な力導入が得られ、かつこれに伴って駆動リング１１には、より僅かなかつより対称的な変形が得られる（更に又これによって突き棒の溶接シームにかかる引張り負荷が減少する）。同等の作用効果は、図９では３個の圧電アクチュエータを示したように、駆動リング１１の外周面に２個より多くの圧電アクチュエータを装着することによっても得られる；
（ｃ）作動制御信号形態の適合（徐歪）。その場合ＰＭＡ３は、駆動リング１１の弾性変形を考慮して駆動リング１１と軸２との間に一定の圧着力を生ぜしめ、かつ一様の円形回転を生ぜしめるように、電気的に作動制御される。ＰＭＡ３を、位相に関してのみならず、作動制御振幅に関しても個別的に別様に作動制御する可能性が常に存在するので、個々のＰＭＡ３は必ずしも、正確に等しい構造形態もしくは正確に等しい比変位量を有する必要はない。例えば駆動リング１１の円形状のシフトは、高い作動制御電圧で運転される短い圧電子を、該圧電子に対して直角に配置された、比較的低い作動制御電圧で運転される長い圧電子と組合せることによっても得ることができる。
【００５７】
２．  機械式又は油圧式のストローク増大器（レバー、ピストン油圧装置、圧電式曲げ変換器）による駆動リング１１のシフト運動の増強化：
軸２の回転速度の増速化は、等式１によれば、軸２の直径ｄMの縮径化によって及び／又はギャップ寸法ｓの拡大化によって得ることができる。ギャップ寸法ｓは１０．．．１００μｍのＰＭＡ３の小さなストロークによって制限されている。それというのは駆動リング１１が常に特定の力で軸２と接触状態に保たれねばならないからである。
【００５８】
しかしながら機械的なレバー又は油圧式のストローク変換器のような調整距離拡大器によって僅少な圧電ストロークを著しく増大させることができる。例えばレバー軸受１５、レバージョイント１６及びレバー腕１７から成る機械式のレバー比変換器は、図１０に示したように、単純な形式で電気機械式モータＡの構造内へ組込まれ、これによって要求に適合した著しくコンパクトな構造形態が可能になる（図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示した３種の実施態様参照）。軸２の直径が等径であっても、駆動リング１１の、ストローク比の変換されたシフト運動に基づきギャップ寸法が相応に拡大されることによって、著しく高い回転数が実現される。
【００５９】
３．  前記の電気機械式モータＡの機能のために重要な前提条件は、全構造が充分に高い機械的な剛性を有しかつ軸２ができるだけ遊び無く軸支されていることである。更にまた、先行図面に基づいて説明したただ１枚のベースプレート１を有する構造の場合、駆動リング１１と軸２との間に必要な圧着力に基づいて、強い傾倒モーメントがモータ軸に対して作用する。これに対しては以下の改善策がある。すなわち：
（ａ）軸２を遊び無く軸支しかつ貫通させた少なくとも２枚のベースプレート１間に、支承台７、ＰＭＡ３、突き棒６、場合によってはストローク増大器及び駆動リング１１から成る駆動子３１，３２，３３を装着すること。
【００６０】
このような構造が図１１に図示されている。図１１に示した構造は、より高い機械的な曲げ剛さを有している以外に、駆動リング１１から軸２に対して作用する力が、該軸２に対していかなる傾倒モーメントも惹起しないという別の利点が得られる。
【００６１】
（ｂ）位相不動に結合された複数の駆動リング１１，１２によって軸２を駆動すること：
この手段によって軸２の軸受は全く応力無く保持され、かつ軸受遊びの不利な影響が完全に回避される。図１１に図示した構造の場合でさえも両軸受が依然として横方向応力を吸収せねばならならず、それ故にこそ軸受に可能な限り遊びが無いことが機能のために重要であるが、これに対して図１２に図示した、等方向に駆動されかつ近くに並設された２つの駆動リング１１，１２を備えた構造は、両駆動リングから軸２を介して両軸受に作用する横方向応力を著しく微弱化することを可能にする。このために両駆動リング１１，１２は、軸２における２つの接点が対向して位置するように装着されている。電気機械式モータＡを運転するためには両駆動リング１１，１２はＰＭＡ３によって等方向に（要するに逆方向にではなく）シフトされ、両方の接点が運転中にも常に対向して位置するようにする。このために第１駆動リングのＰＭＡ３が、第２駆動リングのＰＭＡ３と結合され、従って電気機械式モータＡは電気的には、単リング形モータとは異ならない。
【００６２】
作用の点で特に優れた構造形態が図１３に示されている。この電気機械式モータＡは３個の駆動リング１１，１２，１３、すなわち上位駆動リング１１、中位駆動リング１２及び下位駆動リング１３を備えている。最も単純な例では、上位駆動リング１１と下位駆動リング１３が機械的に互いに固定結合されており（強制結合されているので以下において両駆動リングを共通駆動リングと呼ぶこともある）かつ、軸２における中位駆動リング１２の接点が、軸２における下位駆動リング１３及び上位駆動リング１１の接点に対して直径方向でその都度対向するように組立てられている。共通駆動リング１１，１３が２個のＰＭＡ３によって駆動され、かつ中位駆動リング１２自体も２個のＰＭＡ３によって駆動されるので、この場合共通駆動リングの１つのＰＭＡ３を、中位駆動リングの１つのＰＭＡ３と電気的に（並列又は直列）結線することも可能である。電気機械式モータＡはその機能の点では、図１２について述べた機能に相当するが、３個の駆動リングの前記配置形式に基づいて軸２が全くモーメント（曲げモーメント）を受けずかつ全く応力（横方向応力）を受けないので、外向きにだけ駆動モーメントが作用するという別の利点を有している。
【００６３】
これに伴って軸２のための軸受を全く省くことが可能になる。この場合、軸２は、電気機械式モータＡからの離脱移動だけを防止すればよい。組立時に調整されかつ運転中に作用する、モータ軸線に対する駆動リングの圧着力は、このために等しい大きさに選ばれている。例えば外位（つまり上位及び下位）に位置する各駆動リング１１，１３の接触面積は、中位駆動リング１２の接触面積の１／２にすぎない。従ってモーメント及び応力からモータ軸が解放されるために組立時に、外位の各駆動リング１１，１３の圧着力は例えば２５０Ｎに設定されかつ中位駆動リング１２の圧着力は５００Ｎに設定される。上位駆動リング１１と下位駆動リング１３との機械的な結合に代えて、上位駆動リング１１及び下位駆動リング１３は勿論また独自の駆動子を有することもでき、その場合両駆動子は、適当な電子的な方式で互いに固定位相で結合されている。
【００６４】
図１４には、図１３に基づく３個駆動リング形の電気機械式モータの別の実施態様が図示されており、該実施態様は全体として２個のＰＭＡ３を必要とするにすぎない。この場合両ＰＭＡ３は両駆動リング間（つまり共通駆動リング１１，１３と中位駆動リング１２との間）に配置されており、ＰＭＡ３の作動制御時には両駆動リング１１，１３と１２が逆向きにシフトし、これに伴って軸２が対向点でクランプされるようになっている。両ＰＭＡ３が正弦波状の電圧信号で作動制御されかつ一定の±９０゜の位相関係（回転方向）が維持されると、軸２は、その都度対向点で駆動リング１１，１３；１２の内周面に沿って転動し、これによって軸２は回転させられる。この場合に駆動リングに対して作用するトルクは、駆動リングの小さな運動しか許さない横ピンによって、ケーシングに伝達され、こうしてモータ軸の捩れを防止する。
【００６５】
４．  駆動原理は、駆動リング１１の外周面が軸２を駆動するように適用されてもよい（図１５参照）。この場合（図１５に示したように駆動リング１１の内部に位置することができ、かつ所属の支承台７を介してベースプレート１に支持される）少なくとも２個のＰＭＡ３が、モータ軸２と結合された駆動ベル形体１８に対して作用する駆動リングを駆動する。
【００６６】
５．  軸と駆動リングとの間の摩擦値を高め、或いは両者間の摩擦接続作用を改善するために相当表面は次の３種の構成態様を有することができる。すなわち：
（１）特定の表面粗面度を有すること；
（２）歯間隔が円周差の整数倍に相当するマイクロ歯列を有すること；
（３）適当な材料対偶から成ること。
【００６７】
６．  相応の運転限界を考慮してＰＭＡ３を単極的にだけでなく、双極的にも作動制御することが可能である。
【００６８】
７．  モータ軸に対する駆動リングの傾倒影響を最低限に抑えるために、駆動リング１１とモータ軸２との間の相応接触面を、円筒形の幾何学形状に代えて、図１６に示唆したような適当な別の形態、例えばダブル円錐形状又は中高形状を用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本位置で断面して示した内位軸を有する電気機械式モータの平面図である。
【図２】組立後に基本位置へ移動する前の状態を断面して示した電気機械式モータの平面図である。
【図３】異なった位置で示した電気機械式モータの平面図である。
【図４】異なった位置で示した電気機械式モータの平面図である。
【図５】異なった位置で示した電気機械式モータの平面図である。
【図６】異なった位置で示した電気機械式モータの平面図である。
【図７Ａ】位相角を関数とする圧電電圧を示す電気機械式アクチュエータの作動制御図である。
【図７Ｂ】図７Ａに相当する振幅線図である。
【図８】電気機械式モータの第２実施形態の平面図である。
【図９】電気機械式モータの第３実施形態の平面図である。
【図１０】電気機械式モータとストローク変換器との３種の配置形態（Ａ〜Ｃ）を示す図である。
【図１１】断面して示した電気機械式モータの側面図である。
【図１２】断面して示した２つの電気機械式モータを備えた電気機械式駆動系の平面図（Ａ）と対応した側面図（Ｂ）である。
【図１３】断面して示した２つの電気機械式モータを備えた電気機械式駆動系の別の実施形態の平面図（Ａ）及びこれに対応した側面図（Ｂ）である。
【図１４】断面して示した３リング−モータの変化態様の側面図である。
【図１５】断面して示した外位軸を有する電気機械式モータの側面図（Ａ）及びこれに対応した平面図（Ｂ）である。
【図１６】断面して示した駆動リングと軸との間に可能な接触成形断面の６種の実施態様（Ａ〜Ｆ）の側面図である。
【符号の説明】
Ａ  電気機械式モータ、  １  ベースプレート、  ２  軸、  ３  圧電式低圧多層アクチュエータ（ＰＭＡ）、  ４  給電線、  ５  ヘッドプレート、  ６  突き棒、  ７  支承台、  ８  管ばね、  ９  溶接継手、  １０  長穴、  １１，１２，１３  駆動リング、  １４  戻しばね、  １５  レバー軸受、  １６  レバージョイント、  １７  レバー腕、  １８  駆動ベル形体、  ３１，３２，３３  電気機械式駆動子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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】
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【図１６】
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