KR100223165B1 - 고정자 및 회전자의 형상을 개선한 초음파 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모터에 관한 것으로, 특히 압전재료에 의해 가진되어 진동하는 고정자의 진동에너지를 고정자에 접촉되는 회전자에 마찰력에 의해 전달하므로써 회전력을 얻는 초음파 모터에 관한 것이다. 종래의 초음파 모터에서는 고정자 및 회전자가 단순접촉되게 되어 있다. 이에 따라 모터의 구동효율이 떨어졌다. 본 발명의 초음파 모터에서는 고정자에 형성된 이 끝단모양의 홈 또는 돌기가 회전자에 형성되어 있어 접촉력이 증가되며, 반경방향의 운동이 억제된다. 이에 따라 본 발명에 따른 초음파 모터는 구동효율이 높다.

Description

고정자 및 회전자의 형상을 개선한 초음파 모터.

제 1도는 일반적인 링 타입 초음파 모터의 고정자 및 회전자의 모습을 나타낸 부분파단 사시도,

제 2도는 제 1도 A-A에 따른 단면모양을 나타낸 도면,

제 3도는 제 2도 고정자의 반경방향 진동상태를 나타낸 도면,

제 4도는 본 발명에 따른 초음파 모터의 고정자 및 회전자의 모습을 나타낸 부분파단 사시도,

제 5도는 본 발명의 실시예에 따른 여러형태의 고정자와 회전자의 단면모습을 각각 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40 : 고정자 42 : 이

44 : 압전체 50 : 회전자

52 : 이접촉부 60 : 모터축

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 밑면에 붙여져서 이루어진 고정자와 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.

제 1도는 일반적인 링 타입 초음파 모터의 고정자 및 회전자의 모습을 나타낸 부분파단 사시도이다. 제 1도에는 초음파 모터의 고정자(10)와 회전자(20)가 도시되어 있다.

고정자(10)는 전체적으로 링형태로 되어 있으며 상면에는 소정 간격으로 이(tooth)(12)들이 형성되어 있다. 이 이(12)들은 사각단면모양을 하고 있다. 이 이(12)의 상면은 회전자(20)에 접촉되는 부분이다. 고정자(10)의 아랫면에는 압전체(14)가 부착되어 있다. 이 압전체(14)는 교류전원이 인가되면 일정 방향으로 진동하게 된다. 이 압전체(14)의 진동에 의해 고정자(10)의 이(12)들도 진동하게 된다. 이 이(12)들의 진동은 방향성을 가지며 시계방향 또는 반시계방향으로 진행된다.

회전자(20)는 원판모양을 하고 있으며 진동되는 이(12)들의 상면에 접촉되어 마찰력에 의해 회전되게 된다. 이 회전자(20)의 중심부에 모터축(30)이 설치되어 있다.

제 2도는 제 1도 A-A에 따른 단면모양을 나타낸 도면이다. 제 2도에서, 회전자(20)의 중심부에는 모터축(30)이 결합되어 있다. 이 회전자(20)의 아랫쪽에 고정자(10)가 배치되어 있다. 고정자(10)의 상면부에는 사각단면 모양의 이(12)가 형성되어 있고, 하면부에는 압전체(14)가 부착되어 있다. 이 압전체(14)에 전원이 인가되어 압전체(14)가 진동되면 이(12)도 상하방향과 반경방향으로 진동하게 된다. 이 때 이(12)의 상면이 회전자(20)에 접촉되게 된다. 특히, 이 이(12)는 반경방향으로도 진동하게 되므로 이(12) 상면의 일부만이 회전자(20)의 하면에 접촉되게 된다. 이는 제 3도를 보면 더 자세히 알 수 있다.

제 3도는 제 2도 고정자의 반경방향 진동상태를 나타낸 도면이다. 제 3도에서 알 수 있는 바와 같이 고정자(10)의 이(12)는 상하방향 뿐만 아니라 반경방향으로도 진동하게 된다. 이에 따라 이(12) 상면의 일부만이 회전자(20)의 하면에 접촉되게 된다.

즉, 종래의 초음파 모터에서는 고정자(10)와 회전자(20)의 접촉 마찰력이 작아 큰 토오크의 회전력을 얻을 수 없었다.

본 발명의 목적은 회전 토오크가 크고 효율이 뛰어난 초음파 모터를 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 연속적인 분극구조로 이루어져 교류전원이 인가되면 진동되는 압전체를 구비하는 초음파 모터에 있어서, 상기 압전체에 접합되어 상기 압전체의 진동에 따라 진동되며, 끝단이 소정 단면모양으로 볼록 또는 오목하게 형성된 이들이 일정 반경의 원주를 따라 소정 간격을 두고 배치된 고정자 및 상기 이 끝단의 단면모양에 대응되는 모양으로 오목 또는 볼록하게 일정 반경의 원주를 따라 형성된 이접촉부를 구비하여 상기 이의 반경방향의 운동을 억제하며 상기 이와의 마찰력을 증가시킨 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터에 의해 달성 가능하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제 4도는 본 발명에 따른 초음파 모터의 고정자 및 회전자의 모습을 나타낸 부분파단 사시도이다. 제 4도에는 본 발명에 따른 초음파 모터의 고정자(40)와 회전자(50)가 도시되어 있다.

고정자(40)는 전체적으로 링형태로 되어 있으며 상면에는 소정 간격으로 이(42)들이 형성되어 있다. 이 이(42)들의 상부 끝단 부근은 사다리꼴모양으로 볼록하게 형성되어 있다. 이 부분은 회전자(20)에 접촉되는 부분이다. 이러한 고정자(40)의 아랫면에는 압전체(44)가 부착되어 있다. 이 압전체(44)는 교류전원이 인가되면 일정 방향으로 진동하게 된다. 이 압전체(44)의 진동에 의해 고정자(40)의 이(42)들도 진동하게 된다. 이 진동은 방향성을 가지며 시계방향 또는 반시계방향으로 진행된다.

회전자(50)는 원판모양을 하고 있으며 진동되면서 시계방향 또는 반시계방향으로 진행하는 이(42)들에 접촉되어 마찰력에 의해 회전되게 되는 부분이다. 이 회전자(50)의 하면에는 이접촉부(52)가 오목하게 형성되어 있다. 이 이접촉부(52)는 이(42)가 반경방향으로 진동하는 것을 억제하여 주며, 이(42)와의 접촉면적을 전체적으로 증가시켜준다. 이에 따라 회전자(50)에 전달되는 토오크도 커지게 된다. 이러한 회전자(50)의 중심부에 모터축(60)이 설치되어 있다.

제 5도는 본 발명의 실시예에 따른 여러형태의 고정자와 회전자의 단면모습을 각각 나타낸 도면이다. 제 5 (a)도는 제 4도 B-B에 따른 단면모양을 나타낸 것이다. 제 5(a)도에서 고정자(40)에 설치된 이(42)의 상면 일부가 회전자(50)의 이접촉부(52)의 오목한 부분으로 삽입되어 있다. 이 이접촉부(52)의 바깥쪽 측면에 의해 이(42)의 반경방향의 진동이 억제된다. 또한, 이(42) 끝단과 회전자(50) 하면이 평면모양인 종래의 것에 비해 진동시 이(42)와 회전자(50)의 접촉면적이 증가되게 된다. 이러한 고정자(40)의 하면에 압전체(44)가 부착되어 있다.

제 5(b)도는 이의 상면 끝단이 소정 곡률의 곡단면모양으로 볼록하게 형성되어 있는 경우를 나타낸 것이고, 제 5(c)도는 이의 상면 끝단이 시각단면모양으로 볼록하게 형성되어 있는 경우를 각각 나타낸 것이다. 각각의 경우 회전자(50)의 하면에는 이(42)의 단면모양에 대응되는 형상의 이접촉부(52)가 오목하게 각각 형성되어 있다. 이 이접촉부(52)는 일정반경의 원주를 따라 홈형태로 형성되어 있다.

제 5도에 나타낸 형태외에 여타의 형태로 이와 이접촉부를 각각 오목 또는 볼록하게 형성하면 회전자와 고정자의 접촉면적이 증가하게 되고 이의 반경방향의 진동이 억제된다.

이상, 제 4도와 제 5도를 통해 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 초음파 모터는 구동시 고정자와 회전자의 접촉면적이 넓고 고정자 이의 반경방향 운동이 억제되므로 마찰력이 증가되어 동력전달 효율이 향상된다는 효과를 갖는다.

Claims (6)

1. 연속적인 분극구조로 이루어져 교류전원이 인가되면 진동되는 압전체를 구비하는 초음파 모터에 있어서,

   상기 압전체에 접합되어 상기 압전체의 진동에 따라 진동되며, 끝단이 소정 단면모양으로 볼록 또는 오목하게 형성된 이들이 일정 반경의 원주를 따라 소정 간격을 두고 배치된 고정자; 및

   상기 이 끝단의 단면모양에 대응되는 모양으로 오목 또는 볼록하게 일정 반경의 원주를 따라 형성된 이접촉부를 구비하여 상기 이의 반경방향의 운동을 억제하며 상기 이와의 마찰력을 증가시킨 회전자를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정자의 이의 끝단은 소정 단면모양으로 볼록하게 형성되어 있고, 상기 회전자의 이접촉부는 소정 단면모양으로 오목하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
3. 제 1항에 있어서, 상기 고정자의 이의 끝단은 소정 단면모양으로 오목하게 형성되어 있고, 상기 회전자의 이접촉부는 소정 단면모양으로 볼록하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
4. 제 1항에 있어서, 상기 이 끝단은 사다리꼴단면모양을 하고 있는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
5. 제 1항에 있어서, 상기 이 끝단은 사각단면모양을 하고 있는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
6. 제 1항에 있어서, 상기 이 끝단은 소정 곡율의 곡단면모양을 하고 있는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.