Ultraschallmotor

Ultraschallmotoren, auch piezoelektrische Motoren genannt, bestehen aus einem feststehenden Teil, dem Stator, und einem beweglichen Teil, dem Rotor. Durch den piezoelektrischen Effekt wird das piezokeramische Element im Stator verformt.

Funktionsweise

Regt man seine Resonanzfrequenz an, welche über 20 kHz und damit im nicht hörbaren Ultraschall-Bereich liegt, kann auf dem piezokeramischen Element eine Wanderwelle erzeugt werden. Diese wird auf den Rotor übertragen und versetzt diesen in eine Rotationsbewegung. Des Weiteren nutzen auch lineare Ausführungen dasselbe Funktionsprinzip aus.

Ultraschallmotoren

Vorteile und Nachteile

Die wesentlichen Vorteile der Ultraschallmotoren sind die hohe Dynamik, die genaue Positionierungsmöglichkeit und die geringere Geräuschbelastung im hörbaren Bereich des Menschen. Weiterhin gibt es bei diesen Arten von Motoren kein Magnetfeld.

Als wesentlichen Nachteil besitzen die Ultraschallmotoren die etwas größere Geräuschbelastung im hörbaren Bereich verschiedener Tierarten. Dies kann sich beispielsweise bei der Tierfotografie negativ auswirken.

Anwendungen

Uhrenantriebe

Ultraschallmotoren können aufgrund ihrer Baugröße als Uhrenantriebe (z. B. bei Seiko) eingesetzt werden.

Objektive

Ultraschall-Motor aus einem Autofokus-Objektiv

Ultraschallmotoren können bei Objektiven zur Objektivautofokussierung eingesetzt werden. Beim Einsatz der Ultraschallmotoren bei Objektiven wird zwischen ringförmigen Ultraschallmotoren und Micro-Ultraschallmotoren unterschieden.

Vorteile eines Ringförmigen Ultraschallmotors

• Ringförmige Ultraschallmotoren ermöglichen ein nahezu geräuschloses Fokussieren, während beim Micro-Ultraschallmotor Betriebsgeräusche hörbar sind.

• Ringförmige Ultraschallmotoren liegen platzsparend konzentrisch um das Objektiv, stören den Strahlengang nicht und sind genau da, wo der Benutzer seine Hand zur manuellen Fokussierung nutzen würde. Vorhandene Objektivkonstruktionen erfordern so nur geringe Abwandlungen.

• Bei ringförmigen Ultraschallmotoren kann man in den Fokussiervorgang eingreifen, was einem der Micromotor wegen des Untersetzungsgetriebes nicht ermöglicht.

• Das Fokussieren mit einem ringförmigen Ultraschallmotor erfolgt deutlich schneller als bei einem Micromotor, weil "normale" Motorkonstruktionen - zumal mit Getriebe - mehr und schneller bewegte drehende Massen haben, die erst beschleunigt und dann wieder gebremst werden müssen.

Ringförmige Ultraschallmotoren werden aufgrund dieser Vorteile in professionellen Objektiven eingesetzt.

Vorteile eines Micro-Ultraschallmotors

• Micromotoren sind in der Bauweise kompakter als Ringförmige Ultraschallmotoren. Daher ist diese Art in kleineren bzw. schmaleren Objektiven zu finden.

Bezeichnungen von Ultraschallmotoren der Objektivhersteller

Die Ultraschallmotoren besitzen je nach Objektivhersteller verschiedene Namen:

• Canon: USM (Ultrasonic Motor)
• Nikon: SWM (Silent-Wave-Motor)
• SONY: SSM (Super Sonic Motor)
• Olympus: SWD (Supersonic Wave Drive)
• Pentax: SDM (Supersonic Dynamic Motor)
• Sigma: HSM (Hyper Sonic Motor)
• Tamron: USD (Ultrasonic Silent Drive)
• Tamron: PZD (PieZo Drive)

Anbieter

• elliptec
• Nanomotion Ltd.
• PcbMotor
• Physikinstrumente
• PiezoMotor Uppsala AB
• piezosystem jena
• Ultraschall Piezo-Motor Design (PDF-Datei; 1,36 MB)

Weblinks

• 'Ultraschall-Mikromotor' — Veröffentlichung: Design eines Ultraschall-Mikromotors (Englisch; PDF-Datei; 592 kB)
• 'Ultraschall-Piezomotoren — Vergleich verschiedener Ultraschallmotoren (Englisch; PDF-Datei; 1,32 MB)
• Animation eines USM auf der Webseite des Canon Camera Museums

Einzelnachweise

• 'Nikon Objektiv Glossar' - Bautechniken bei Objektiven
• 'Canon Ultraschallmotoren'