KR0178735B1 - 2이상의 회전수를 갖는 초음파모터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 모터에 관한 것으로, 특히 압전재료에 의해 가진되어 진동하는 고정자의 진동에너지를 고정자에 접촉되는 회전자의 마찰력에 의해 전달하므로써 회전력을 얻는 초음파 모터에 관한 것이다. 종래에는 하나의 고정자에 동일높이를 갖는 이빨들이 동일 반경의 원주상에 형성되어 있었다. 이에 따라 하나의 고정자로 하나의 회전속도만을 얻을 수 있었다. 본 발명에 따른 초음파 모터의 고정자에는 서로 다른 높이의 이빨이 형성되어 있고, 각 이빨에 접촉되는 회전자도 별도로 설치되어 있다. 이에 따라 하나의 고정자로 서로 다른 회전속도를 얻을 수 있다. 본 발명의 기술은 모터의 제작에 응용가능하다.
Description
제1도는 일반적인 링 타입 초음파 모터의 고정자외 회전자의 구조를 나타낸 도면.
제2도는 제1도 압전체의 분극구조를 나타낸 도면.
제3도는 제1도 고정자의 진동상태와 회전자의 회전원리를 설명하기 위한 도면.
제4도는 제1도 진동체 이빨 표면의 반경방향의 변위분포를 설명하기 위한 도면.
제5도는 본 발명에 따른 초음파 모터의 고정자와 회전자의 구조를 나타낸 도면이고,
제6도는 제5도 진동체의 변위분포를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 고정자 111 : 진동체
11a : 제 1이빨 111b : 제 2이빨
112 : 압전체 120 : 제 1회전자
121, 131 : 마찰재 130 : 제 2회전자
본 발명은 모터에 관한 것으로, 특히 압전재료에 의해 가진되어 진동하는 고정자의 진동에너지를 고정자에 접촉되는 회전자에 마찰력에 의해 전달하므로써 회전력을 얻는 초음파 모터에 관한 것이다.
일반적으로 초음파 모터는 압전체가 진동체 밑면에 붙여져서 이루어진 고정자외 이 고정자 위에서 진동되는 고정자와 접촉되어 마찰력으로 고정자의 진동에너지를 회전운동에너지로 변환하는 회전자를 구비하고 있다. 이와같은 초음파 모터에는 여러가지 형태의 것이 있으나 링 타입(ring type)의 초음파 모터가 많이 사용된다. 이에 관해 제1도 내지 제4도를 참조하여 설명한다.
제1도는 일반적인 링 타입 초음파 모터의 고정자와 회전자의 구조를 나타낸 도면이고, 제2도는 제1도 압전체의 분극구조를 나타낸 도면이다. 제1도에서 고정자(10)는 진동체(11)와 압전체(12)로 구성되어 있으며 전체적으로 원형의 모양을 하고 있다. 진동체(11) 상에는 이빨(11a)이 동일 반경의 원주를 따라 소정 간격을 두고 다수 형성되어 있다. 진동체(11)의 밑면에는 제2도에 도시된 바와같은 분극구조로 이루어진 압전체(12)가 접합되어 있다. 이 압전체(12)는 진동체(11)를 소정 방향으로 진동시키기 위한 것이다. 제2도에 나타낸 바와같이 분극처리된 압전체(12)에 한쪽에는 sin(ωt), 다른 한쪽에는 cos(ωt)인 교류전압을 인가하면 압전체는 수축, 인장을 하여 진동체(11)의 표면에는 일정방향으로 진행하는 굽힘진동이 발생되는데, 이러한 상태를 제3도를 보면 알 수 있다. 여기서, λ는 일정 크기의 각을 나타낸다.
제1도에서 고정자(10)의 위쪽에는 회전자(20)가 도시되어 있다. 이 회전자(20)는 원형의 모양을 하고 있으며, 보강재(21) 하부에 마찰력이 큰 마찰재(22)가 부착된 구성을 이루고 있다. 물론 이 회전자(20)는 모터축에 연결되게 된다.
즉, 압전체(12)에 의해 진동체(11)가 일정방향으로 진동되고, 회전자(20)는 진동체(11)의 이빨(11a)에 접촉되어 회전되게 한다. 회전자(20)의 회전원리는 제3도 설명시 상세히 설명된다.
제3도는 제1도 고정자의 진동상태와 회전자의 회전원리를 설명하기 위한 도면이다. 제3도에서 위에서 설명한 바와같은 압전체(12)에 전압을 인가하면 진동체(11)에는 제3도에 도시된 바와같은 제 1화살표(13)방향으로 진행하는 굽힘진동이 발생된다. 인가되는 교류전압의 각 주파수 ω는 큰 진폭을 얻기 위해 진동체(11)의 고유주파수와 일치하도록 하는 것이 좋다. 이때, 진동체(11)의 이빨(11a) 표면은 타원(14)궤적을 그리게 되며 여기에 접촉되는 마찰재(22)를 구비하는 회전자(20)는 진동체(11)의 이빨(11a)면과의 접촉점에서 발생하는 마찰력에 의해 회전하게 된다. 회전자(20)의 회전방향은 진동체(11) 즉, 고정자(10)의 굽힘진동의 진행방향과 반대방향인 제 2화살표(15) 방향이 된다.
제4도는 제1도 진동체 이빨 표면의 반경방향의 변위분포를 설명하기 위한 도면으로, 제4(a)도에는 진동체의 전체적인 변위모습이 표시되어 있고, 제4(b)도에는 진동체의 반경방향의 일단면의 변위분포가 그래프로 표시되어 있다. 제4(b)도에서 가로축은 진동체의 반경, 세로축은 진동체의 변위를 나타낸다. 제4도에서 알 수 있는 바와 같이 진동체(11)는 중심에서 멀어질수록 더 큰 변위를 일으킨다는 사실을 알 수 있다.
이상, 제1도 내지 제4도를 통하여 설명한 바와같은 종래의 초음파 모터는 고정자 이빨의 진폭이 최대가 되는 지점에 회전자를 설치하여 하나의 고장자로 부터 하나의 회전속도만을 얻을 수 있었다.
본 발명의 목적은 하나의 고정자로 2개 이상의 서로 다른 회전속도를 얻을 수 이는 초음파 모터를 제공하는데 있다.
이와같은 본 발명의 목적은 연속적인 분극구조로 이루어져 교류전압이 인가되면 진동되는 압전체를 구비하는 초음파 모터에 있어서, 상기 압전체에 접합되어 상기 압전체의 진동에 따라 일정방향으로 진동되고 제 1원주를 따라 제 1높이로 형성된 제 1이빨들과 제 2원주를 따라 제 2높이로 형성된 제 2이빨들을 구비하는 진동체, 상기 제 1이빨들에 제 1마찰력으로 접촉되어 제 1회전속도로 회전되는 제 1회전자 및 상기 제 2이빨들에 제 2마찰력으로 접촉되어 제 2회전속도로 회전되는 제 2회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터에 의해 달성 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
제5도는 본 발명에 따른 초음파 모터의 고정자외 회전자의 구조를 나타낸 도면이고, 제6도는 제5도 진동체의 변위분포를 나타낸 도면이다. 제5도에서 고정자(110)는 진동체(111)와 압전체(112)로 구성되어 있으며 전체적으로 링모양을 하고 있다. 진동체(111) 상에는 제 1이빨(111a)이 소정 반경의 원주를 따라 소정 간격을 두고 다수 형성되어 있다. 이 제 1이빨(111a) 바깥쪽에는 제 1이빨(111a)보다 높이가 높은 제 2이빨(111b)이 제 1이빨(111a)이 배치된 원주의 반경보다는 큰 반경을 갖는 원주를 따라 소정 간격을 두고 형성되어 있다. 이와같은 진동체(111)의 밑면에는 압전체(112)가 접합되어 있다. 이 압전체(112)는 종래의 것과 동일하여도 상관없다. 즉, 제2도의 분극구조를 갖는 압전체(112)를 사용하여도 된다. 이 압전체(112)는 진동체(111)를 소정 방향으로 진동시키기 위한 것이다.
제5도에서 고정자(110) 위쪽에는 제 1회전자(120)와 제 2회전자(130)가 각각 도시되어 있다. 제 1회전자(120)는 진동체(111)의 제 1이빨(111a)의 표면에 접촉되어 회전력을 얻기 위한 것이고, 제 2회전자(130)는 진동체(111)의 제 2이발(111b)의 표면에 접촉되어 회전력을 얻기 위한 것이다. 이 제 1, 제 2회전자(120, 130)에는 진동체(111)와의 마찰력을 향상시키기 이한 마찰재(121, 131)가 접착되어 있다. 이 제 1, 제 2회전자(120, 130) 역시 링모양을 하고 있다. 제 1회전자(120)와 제 2회전자(130)는 서로 다른 모터축에 각각 연결되게 된다.
위에서 설명한 바와같이 압전체(112)에 한쪽에는 sin(ωt), 다른 한쪽에는 cos(ωt)인 교류전압을 인가하면 압전체는 수축, 인장을 하여 진동체(111)의 표면에는 일정방향으로 진행하는 굽힘진동이 발생된다. 이때, 진동체(111)에 형성되어 있는 제 1이빨(111a)과 제 2이빨(111b)의 반경방향의 변위분포는 제6도에 나타낸 바와같이 된다. 여기서 소정자(110)의 중심에서 제 1이빨(111a)의 내면까지의 반경은 r1, 제 2이빨(111b)의 내면까지의 반경은 r2이다. 즉, 제5도 진동체(111)의 제 1이빨(111a)의 변위량은 제 2이빨(111b)의 변위량에 비해 상대적으로 작다. 이에따라 제 1이빨( 111a)과 제 1회전자(120)간에는 제 2이빨(111b)과 제 2회전자(130)간의 마찰력에 비해 상대적으로 작은 마찰력을 용이하게 얻을 수 있게 된다. 즉, 제 1이빨(111a)과 제 1회전자(120)간의 마찰력과 제 2이빨(111b)과 제 2회전자(130)간의 마찰력이 서로 다른값을 갖도록 쉽게 조정할 수 있다. 그러므로, 마찰력에 의해 회전력을 전달받는 제 1회전(자12)와 제 2회전자(130)의 서로 다른 회전속도도 용이하게 얻을 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 따른 초음파 모터에서는 하나의 고정자로 2개의 모터축을 서로 다른 속도로 각각 회전시킬 수 있다. 물론, 경우에 따라서는 1개의 모터축을 제 1회전자(120) 또는 제 2회전자(130)에 선택적으로 연결하므로써 별도의 감속기 없이 모터축을 서로 다른 속도로 회전시킬 수도 있다. 또한, 높이가 다른 여러개이 이발을 고정자에 설치하고 이에 대응하는 회전자를 각각 설치하면 2 이상의 여러개의 회전속도 또는 회전축을 갖는 모터를 얻을 수 있다.
Claims (2)
- 연속적인 분극구조로 이루어져 교류전압이 인가되면 진동되는 압전체를 구비하는 초음파 모터에 있어서, 상기 압전체에 접합되어 상기 압전체의 진동에 따라 일정방향으로 진동되고 제 1원주를 따라 제 1높이로 형성된 제 1이빨들과 제 2원주를 따라 제 2높이로 형성된 제 2이빨들을 구비하는 진동체; 상기 제 1이빨들에 제 1마찰력으로 접촉되어 제 1회전속도로 회전되는 제 1회전자; 및 상기 제 2이빨들에 제 2마찰력으로 접촉되어 제 2회전속도로 회전되는 제 2회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
- 제1항에 있어서, 상기 제 1원주의 반경은 상기 제 2원주의 반경보다 작고 상기 제 1이빨의 높이는 상기 제 2이빨의 높이보다 낮게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
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|---|---|---|---|
| KR1019950026373A KR0178735B1 (ko) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | 2이상의 회전수를 갖는 초음파모터 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR0178735B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100483804B1 (ko) * | 2002-03-22 | 2005-04-20 | 한국과학기술연구원 | 압전 선형초음파모터 |
| US8049396B2 (en) | 2009-02-03 | 2011-11-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Piezoelectric ultrasonic motor and method of manufacturing the same |
| KR101124626B1 (ko) * | 2009-08-04 | 2012-03-19 | 최영희 | 초음파 모터 |
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1995
- 1995-08-24 KR KR1019950026373A patent/KR0178735B1/ko not_active IP Right Cessation
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| US8049396B2 (en) | 2009-02-03 | 2011-11-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Piezoelectric ultrasonic motor and method of manufacturing the same |
| KR101124626B1 (ko) * | 2009-08-04 | 2012-03-19 | 최영희 | 초음파 모터 |
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| KR970013618A (ko) | 1997-03-29 |
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