KR100310559B1 - 평판형 초음파 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평판형 초음파 모터를 개시한다.

본 발명은 탄성체의 일측면에 서로 반대방향으로 분극되어 교번적으로 배열된 압전체가 부착된 고정진동자와, 고정진동자의 다른 일측면에 가압접촉되며 회전가능하게 설치된 회전체와, 회전체의 외주면에 부착된 마찰재로 이루어져 마찰재의 마모가 균일하게 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 마찰재가 국부적으로 마모되는 것을 방지하고, 접착제에 의해 진동이 흡수되는 것을 억제하여 효율을 향상시킬 수 있는 평판형 초음파 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

평판형 초음파 모터{PLATE TYPE SONIC MOTOR}

본 발명은 압전 세라믹과 같은 전기 기계적 변환기를 사용해서 탄성 진행파가 잇따라 일어나도록 함으로서 구동력을 발생하는 초음파 모터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평판형 초음파 모터의 마찰재 및 탄성체의 구조에 관한 것이다.

최근, 압전체를 사용해서 구성한 고정진동자에 탄성진동을 여진하고, 이것을 구동력으로 한 초음파 모터가 주목받고 있다.

도 1은 종래의 평판형 초음파 모터를 도시한 것으로, 평판형 탄성체(11)의 일측면에 압전체(12)를 맞붙여서 구성한 고정진동자(10)가 마련된다. 탄성체(11)의 다른 일측면에는 원형 회전체(13)가 회전가능하게 설치되고, 탄성체(11)와 회전체(13)의 접촉면 사이에 마찰재(14)가 부착되어 있다. 특히, 압전체(12)는 분극방향이 180°다른 압전 재료가 교번적으로 배열되도록 분극되어 있으며, 여기에 위상이 90°다른 2상 전원이 인가될 수 있는 2조의 구동전극이 구성되어 있다.

이와 같은 종래의 평판형 초음파 모터의 동작원리가 도 2에 도시되어 있다. 즉, 2조의 구동전극에 90°의 위상차를 가진 2개의 교류전압을 각각 인가하면 압전체(12)는 신축진동을 하고, 탄성체(11)는 신축에 대해서 저항하도록 작용하므로 바이메탈과 마찬가지의 효과에 의해서 굴곡진동과 종진동이 동시에 발생된다. 이와 같이 발생된 굴곡진동에 의한 변위와 종진동에 의한 변위의 합성되면서 진동체(10) 표면에서는 진행파가 잇따라 발생된다. 고정진동자(10) 표면의 임의의 점은 진행파에 의해 타원궤적을 그리며 운동한다. 한편, 고정진동자(10)에 가압접촉된 회전체(13)는 이 타원궤적의 횡방향의 변위에 의해서 회전력을 얻어 회전하게 된다.

이와 같은 종래의 평판형 초음파 모터에서 진동체(10)와 회전체(13) 사이의 마찰접촉은 선접촉을 하게 됨을 알 수 있다. 따라서, 종래의 마찰재(14)는진동체(10)와 회전체(13)가 선접촉되는 부위에 해당하는 크기로 진동체(10)의 일단에 부착되어 사용되고 있는 바, 선접촉되는 부위만 집중적으로 마찰이 일어나게 된다. 이와 같은 상태로 장기간 사용하게 되면, 집중마모로 인한 정지 마찰력이 상승되고 초기 구동전압이 높아지는 문제가 발생된다. 또한, 마찰재(14)의 마모면이 확대될수록 불필요한 성분의 토크발생으로 초음파 모터의 효율이 떨어지고 수명이 단축되는 문제를 야기한다.

또한, 종래의 평판형 초음파 모터는 탄성체(11)에 압전체(12)를 부착하기 위해 접착제를 사용하게 되는데 접착제가 가진 고유 특성에 의해 고정진동자(10)의 종진동 성분을 흡수하는 문제가 있었다. 이와 같은 종진동 성분의 흡수는 타원궤적의 횡방향 성분을 감소시키는 결과를 가져와 초음파 모터의 효율을 떨어뜨린다.

따라서 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마찰재가 국부적으로 마모되는 것을 방지하고, 접착제에 의해 진동이 흡수되는 것을 억제하여 효율을 향상시킬 수 있는 평판형 초음파 모터를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 평판형 초음파 모터에 있어서, 탄성체의 일측면에 서로 반대방향으로 분극되어 교번적으로 배열된 압전체가 부착된 진동체와, 진동체의 다른 일측면에 가압접촉되며 회전가능하게 설치된 회전체와, 회전체의 외주면에 부착된 마찰재로 이루어져 마찰재의 마모가 균일하게 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 목적을 실현하기 위한 본 발명은 평판형 초음파 모터에 있어서, 탄성체의 일측면에 서로 반대방향으로 분극되어 교번적으로 배열된 압전체가 부착된 고정진동자와, 고정진동자의 다른 일측면에 가압접촉되며 회전가능하게 설치된 회전체와, 진동체와 회전체 사이의 선접촉면에 개재되는 마찰재와, 압전체의 양끝단을 지지하는 걸림턱으로 구성되어 탄성체와 압전체를 부착시키는 접착수단에 의한 진동체의 진동흡수를 방지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래의 평판형 초음파 모터를 개략적으로 도시한 단면도,

도 2는 종래의 평판형 초음파 모터의 작동원리를 설명한 원리도,

도 3은 본 발명에 따른 평판형 초음파 모터를 개략적으로 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 평판형 초음파 모터의 탄성체를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명의 따른 평판형 초음파 모터의 탄성체의 다른예를 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 ; 고정진동자 11 ; 탄성체

12 ; 압전체 13 ; 회전체

20 ; 마찰재 21 ; 걸림턱

22 ; 단턱 23 ; 오목홈

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평판형 초음파 모터를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 평판형 초음파 모터는 탄성체(11)와 압전체(12)가 부착된 평판형상의 고정진동자(10)와, 마찰재(20)가 부착된 회전체(13)로 구성된다.

탄성체(11)는 철강, 스테인레스강 등의 탄성부재로 제조되며, 압전체(12)는 압전특성을 갖는 압전 세라믹 재질로 이루어진다. 압전체(12)는 일정 구간별로 구분되어 서로 다른 방향으로 교번적으로 분극된다. 또한, 도면상 미도시되어 있으나 압전체(12)의 양측면에는 압전체(12)를 일정 구간별로 구분된 구동전극이 마련된다. 이 구동전극은 위상이 90°다른 2상 교류전원이 인가될 수 있도록 전기적으로연결된다.

회전체(13)는 회전축을 중심으로 회동될 수 있는 원기둥 형상으로 형성되며, 회전체(13)의 외주면이 탄성체(11)의 다른 일측면 즉, 압전체(12)가 부착된 반대편에 가압접촉되도록 설치된다.

특히, 본 발명의 특징적인 구성에 따르면, 회전체(13)의 외주면에 마찰재(20)가 부착되어 고정진동자(10)와 회전체(13)의 가압접촉시 마찰력이 유지되도록 한다.

이처럼 회전체(13)의 외주면에 부착된 마찰재(20)는 고정진동자(10)에서 발생된 탄성 진행파로 회전체(13)에 구동력을 발생시킬 때 고정진동자(10)와 회전체(13)의 마찰접촉이 안정적으로 유지될 수 있도록 하며, 마찰재(20)가 회전체(13)에 부착되어 있으므로 마찰재(20)의 마모가 일어나더라도 어느 한 부분만이 집중적으로 마모되지 않고 고르게 마모된다. 즉, 마찰재(20)의 국부적 마모를 제거하여 마찰재(20)의 사용기간을 연장시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 특징적인 구성에 따르면, 압전체(12)의 양끝단이 탄성체(11)의 걸림턱(21)에 의해 지지된다. 걸림턱(21)을 형성하기 위해서는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 압전체(12)의 양끝단에 위치한 탄성체(11)에 소정 높이의 단턱(22)을 형성하는 방법과, 반대로 소정 길이를 갖는 압전체(12)가 탄성체(11)의 일측면에 일정깊이로 삽입될 수 있도록 오목홈(23)을 형성하는 방법이 있다.

바람직하기로는 탄성체(11)의 부피가 클수록 굴곡진동이 커지므로압전체(12)의 양끝단에 단턱(22)을 형성하여 탄성체(11)의 부피를 증가시키는 것이 유리하다.

앞서 언급한 바와 같이, 탄성체(11)에 압전체(12)를 부착하기 위해서는 접착제를 사용하게 되는데 접착제가 가진 고유 특성에 의해 진동체(10)의 진동 성분이 흡수되는 것을 압전체(12) 양끝단을 고정시킴으로써 근본적으로 억제할 수 있다. 특히, 탄성체(11)의 양끝단은 압전체(12)가 부착된 부분에 비해 두께가 더 두꺼우므로 압전체(12)의 기계적 변형이 더 크게 탄성체(11)에 전달되어 굴곡진동을 크게하는 효과를 얻을 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시키지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 회전체의 외주면에 마찰재를 부착하므로써 마찰재가 국부적으로 마모되는 것을 방지할 수 있으며, 압전체의 양끝단을 지할 수 있도록 탄성체에 걸림턱을 형성하여 접착제에 의해 진동이 흡수되는 것을 억제하여 마찰재의 수명 연장 및 평판형 초음파 모터의 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 평판형 초음파 모터에 있어서,

   탄성체의 일측면에 서로 반대방향으로 분극되어 교번적으로 배열된 압전체가 부착된 고정진동자와,

   상기 진동체의 다른 일측면에 가압접촉되며 회전가능하게 설치된 회전체와, 상기 회전체의 외주면에 부착된 마찰재를 포함하는 평판형 초음파 모터.
2. 평판형 초음파 모터에 있어서,

   탄성체의 일측면에 서로 반대방향으로 분극되어 교번적으로 배열된 압전체가 부착된 고정진동자와,

   상기 진동체의 다른 일측면에 가압접촉되며 회전가능하게 설치된 회전체와,

   상기 진동체와 회전체 사이의 선접촉면에 개재되는 마찰재와,

   상기 압전체의 양끝단을 지지하는 걸림턱을 포함하는 평판형 초음파 모터.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 압전체의 양끝단에 위치한 상기 탄성체에 단턱을 쌓아 상기 걸림턱을 형성하는 것을 특징으로 하는 평판형 초음파 소자.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 탄성체에 오목홈을 형성하여 상기 압전체를 삽입하는 것을 특징으로 하는 평판형 초음파 소자.