KR100353451B1 - 압전형스텝모터 - Google Patents

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Abstract

압전형 스텝 모터에 있어서, 고정 유니트들이 안착된 하우징과, 이동부를 구비하며, 상기 고정 유니트들은 하우징내 세로면에 일렬로 배열된 적어도 두 개의 이동-고정, 회전-고정 압전 유니트들로 이루어짐을 특징으로 하는 압전형 스텝모터.

Description

압전형 스텝 모터
압전 모터의 고정자는 고정자와 마찰하며 움직이는 원통형 회전자가 내부에 장착된 압전 중공 실린더를 구비함은 공지의 사실이다(SU, A, 573828).
그러나 이러한 모터에서는 상기 원통형 회전자의 선형변위가 불가능하다.
역시 공지의 사실로서, 압전 선형 스텝 모터는 고정 유니트가 내부에 안착된 하우징 및 동작 부재를 가지는 이동부를 구비한다(SU, A, 720576).
그러나 이러한 압전 모터는 디자인이 복잡할 뿐만 아니라, 상기 이동부는 선형 변위만 가능하고 회전은 불가능한 단점이 있다.
본 발명의 목적은 디자인과 제조기술이 간단하여, 모터의 동력을 향상시키며 이동부가 회전, 선형변위, 회전과 선형변위의 동시 동작을 할 경우 상기 이동부를 보다 정확하게 위치시킬 수 있는 압전형 스텝 모터를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 압전형 스텝 모터는 고정 유니트들이 안착된 하우징과 이동부를 구비하며, 상기 고정 유니트들은 하우징내 세로면에 일렬로 배열된 적어도 두 개의 이동-고정, 회전-고정 압전 유니트들이나, 일가로면에 위치하며 섹터 형태로 이루어진 적어도 두 쌍의 압전 유니트들을 구비함을 특징으로 한다.
상기 하우징은 이동가능하며, 상기 압전 유니트들은 정지 원통형 회전자(stationary cylindrical rotor)에 안착될 수 있다.
상기 압전셀들은 한 세트의 압전 링이나 섹터로 이루어지며, 상기 링이나 섹터의 전극은 병렬로 교번적으로 연결되어 있으며, 연속되는 각각의 압전 링이나 섹터의 분극 방향은 이전의 링이나 섹터와는 반대된다.
상기 압전 유니트들 사이의 갭은 탄성절연물질로 충진될 수 있다.
상기 압전형 스텝 모터는 디자인과 제조 기술이 간단하여, 모터의 힘을 향상시키고 이동부의 회전 및 선형변위시 보다 정확하게 이동부의 위치를 설정하며, 이동부에 대해 회전 및 선형변위가 결합된 동작을 실시할 수 있다.
본 발명은 전기 모터에 관한 것으로, 특히 압전형 스텝 모터에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 압전형 스텝 모터의 정면도이다.
도2는 도1에 도시된 모터의 종단면도이다.
도3은 본 발명의 제2실시예에 따른 압전형 스텝 모터의 정면도이다.
도4는 도3에 도시된 모터의 종단면도이다.
도5는 본 발명의 제3실시예에 따른 압전형 스텝 모터의 정면도이다.
도6은 도5에 도시된 모터의 종단면도이다.
도7은 본 발명의 제4실시예에 따른 압전형 스텝 모터의 정면도이다.
도8은 도7에 도시된 모터의 종단면도이다.
도9 내지 도14는 이동부의 선형 변위시 상기 압전형 스텝 모터의 동작시간스텝을 나타낸 종단면도이다.
도15내지 도20은 상기 이동부의 회전시 상기 압전형 스텝 모터의 동작시간 스텝을 나타낸다.
본 발명의 제1실시예에 따른 압전형 스텝 모터는 원통형 하우징1(도1), 두 개의 압전 유니트2(도2) 및 3으로 된 고정장치들과, 원통형 봉으로 된 이동부4를 구비한다. 상기 압전 유니트2는 이동-고정 유니트로서, 이동 압전셀5, 고정 압전셀6, 절연체7과, 마찰부재8이 상호 연결되어(예를 들면, 상호 접착되어) 이루어진다. 상기 압전 유니트 3은 회전-고정 유니트로서, 회전 압전셀9, 고정 압전셀10, 절연체7과, 마찰부재8로 이루어진다.
상기 이동 압전셀5는 초기 분극 벡터가 상기 모터의 세로축에 대하여 각을 이루며, 상기 모터의 새로축을 따라 이동부를 이동시킨다.
상기 압전 유니트2 및 3은 이동부4를 고정시키며, 초기 분극 벡터가 상기 모터의 세로축에 대해 직각을 이룬다(방사방향으로 향한다).
상기 마찰부재8은 분할 링의 형태로 이루어져 있으며, 상기 고정 압전셀6 및 10에 의해 이동부4를 보다 단단하게 밀착시키는 역할을 한다.
각각의 압전셀에는 와이어에 연결된 전극이 있다(미도시).
압전 유니트2와 3사이의 갭은 탄성절연물11로 충진된다.
본 발명에 따라 상기 압전형 스텝 모터의 다른 실시예도 가능하다.
도3 및 도4에 도시되어 있는 제2실시예에 따른 모터에 있어서, 압전 유니트2와 3은 일가로면에 위치하며 섹터로 구성된다.
제3실시예는 압전 유니트2와 3이 원통형 정치 봉13에 안착되어 있는 상태에서 원통형 하우징1이 회전하는 동안 이동부4(도5 및 도6)는 정지해 있다는 점이 제1실시예와 다르다.
제4실시예에서는, 압전 유니트2와 3이 일가로면에 위치하여 원통형 봉13에 안착되어 있는 상태에서 원통형 하우징12(도10 및 도8)가 이동가능하다.
본 발명에 따른 모터는 다음과 같이 작동한다.
이동 압전셀5의 전극에 양전압을 인가하면, 역압전 효과로 인해 하우징에 안착된 상기 이동 압전셀5의 외부에 대해 내부가 좌측으로 이동한다. 그리고 상기 이동 압전셀5에 음전압을 인가하면, 상기 내부는 우측으로 이동한다. 회전 압전셀9의 전극에 양전압이 인가되면, 역압전 효과로 인해 상기 회전 압전셀9의 내부는 직경선 A1A2에 대해 α 각도로 반시계방향으로 이동한다. 이 경우, 링 내부의 지점 B는 α각의 호를 따라 반시계방향으로 변위된다. 상기 회전 압전셀9의 전극에 음전압이 인가되면, 상기 링의 내부는 직경선 A1A2에 대해 α각도로 시계방향으로 이동한다. 이 경우, 지점 B는 α각의 호를 따라 시계방향으로 변위된다. 고정 압전셀6 및 10에 양전압이 인가되면, 이동부4는 압착된다. 반면에, 이들 압전셀에 음전압이 인가되면, 상기 압전셀들은 이동부 4로부터 분리된다.
압전형 스텝 모터는 이동부에 대해 선형변위, 회전, 회전과 선형변위가 결합된 동작, 이외 다양한 결합동작을 실시할 수 있다.
동작 사이클은 여섯 개의 시간 스텝으로 이루어진다.
도9 내지 도14는 이동부4의 선형 변위에 대한 압전형 스텝 모터의 동작 사이클의 시간 스텝들을 도시하고 있다. 이 경우, 압전 유니트2의 이동 압전셀5 및 고정 압전셀6과, 압전 유니트3의 고정 압전셀10이 동작에 관여한다.
제1시간 스텝에서, 양전압이 압전셀 5(도9), 6 및 10에 인가되며, 이 경우 압전 유니트 2의 이동 압전셀5와 고정 압전셀6의 내부는 좌측으로 이동하고 압전셀6 및 10은 이동부 4를 압착한다. 회전 압전셀9는 선형 변위와는 무관하며, 상기 모터의 작동시 위치가 변하지 않는다.
제2시간 스텝에 있어서, 음전압이 고정 압전셀10에 인가되어(도10) 상기 압전셀10은 이동부4로부터 분리된다.
제3시간 스텝에서는, 음전압이 이동 압전셀5에 인가되어(도12), 상기 이동 압전셀5는 우측으로 움직이면서 이동부4를 우측으로 한 스텝 이동시킨다.
제4시간 스텝에서는, 양전압이 고정 압전셀10에 인가되어(도12), 상기 고정 압전셀10은 이동부4를 압착한다.
제5시간 스텝에서는, 음전압이 고정 압전셀6에 인가되어(도13), 상기 고정 압전셀6은 이동부4로부터 분리된다.
제6시간 스텝에서는, 양전압이 압전 유니트5에 인가되어(도14), 상기 압전 유니트5는 고정 압전셀6과 함께 좌측으로 이동한다. 상기 동작 사이클을 반복하면, 이동부는 스텝에 따라 우측으로 선형이동한다.
이동부4가 회전하는 동안, 모터는 도15 내지 도20에 도시된 바와 같이 작동한다. 이동 압전셀5를 제외한 모든 압전셀이 이러한 동작에 관여하며, 이때 상기 이동 압전셀5는 일정한 위치에 정지되어 있다. 동작 사이클은 여섯 개의 스텝으로 이루어진다.
도15는 제1시간 스텝에 해당하는 위치를 도시한다. 압전셀6, 9, 및 10에 양전압이 인가되면, 회전 압전셀9는 α각도로 반시계방향으로 회전하며, 고정 압전셀6 및 10은 이동부4를 밀착시킨다.
제2시간 스텝에서는, 압전 유니트3(도16)은 동일한 상태로 유지되며, 압전 유니트2의 고정 압전셀5에 음전압이 인가되어 상기 고정 압전셀5가 이동부4로부터 분리된다.
제3시간 스텝에서는, 회전 압전셀9에 음전압이 인가되어(도17), 회전 압전셀9는 이동부4와 함께 압전셀10을 2α각도로 시계방향으로 이동시킨다.
제4시간 스텝에서는, 고정 압전셀6에 양전압이 인가되어(도18), 고정 압전셀6은 이동부4를 압착한다.
제5시간 스텝에서는, 고정 압전셀10에 음전압이 인가되어(도19), 고정 압전셀10은 이동부4로부터 분리된다.
제6시간스텝에서는 회전 압전셀9에 양전압이 인가되어(도20), 회전 압전셀9는 고정 압전셀10을 2α각도로 반시계방향으로 회전시킨다.
역동작은 고정 압전셀들에 전압을 인가하는 순서를 변화시킴으로써 이루어진다.
상기 압전형 스텝 모터에 압전 유니트들을 추가하여 모터의 가로 및 세로 양면에 배열하면 출력을 높일 수 있다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 이해 증진을 위해 특정 용어를 사용하였으나, 본 발명은 이러한 용어에 의해 제한되지 않으며, 상기 각각의 용어는 비슷한 방법으로 작동하는 유니트에 대해, 또한 동일한 기술적 문제를 해결하기 위해 사용되는 모든 균등물의 용어를 망라한다.
본 발명은 상기 구체적인 실시예를 통해 기술되었으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위 내에서 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구 범위에 균등하게 정해져야 한다.
상기 압전형 스텝 모터는 디자인과 제조 기술이 단순할 뿐만 아니라 크기와 질량도 작아, 이동부의 힘이 향상되고 또한 이동부에 대해 선형변위와 회전의 결합동작이 실시될 수 있다.

Claims (5)

  1. 압전형 스텝 모터에 있어서,
    고정 유니트들이 안착된 하우징과,
    이동부를 구비하며,
    상기 고정 유니트들은 하우징내 세로면에 일렬로 배열된 적어도 두 개의 이동-고정, 회전-고정 압전 유니트들로 이루어짐을 특징으로 하는 압전형 스텝모터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정 유니트들은 일가로면에 위치하며 섹터 형태로 이루어진 적어도 두 쌍의 압전 유니트들을 구비함을 특징으로 하는 압전형 스텝 모터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하우징은 이동가능하며, 상기 압전 유니트들은 정지 원통형 회전자에 안착되어 있음을 특징으로 하는 압전형 스텝 모터.
  4. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 상기 압전셀들은 한 세트의 압전 링이나 섹터로 이루어지며, 상기 링이나 섹터의 전극은 병렬로 교번적으로 연결되어 있으며, 연속되는 각각의 압전 링이나 섹터의 분극 방향은 이전의 링이나 섹터와는 반대되는 것을 특징으로 하는 압전형 스텝 모터.
  5. 제1항, 제2항, 제3항, 또는 제4항에 있어서, 상기 압전 유니트들 사이의 갭은 탄성절연물질로 충진되어 있음을 특징으로 하는 압전형 스텝모터.
KR1019980700838A 1996-06-05 1997-06-05 압전형스텝모터 KR100353451B1 (ko)

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