KR100485882B1 - 진동소자 및 진동파구동장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄성부재사이에 샌드위치되어 고정된 전기기계식 에너지변환소자를 포함하는 진동파구동장치에 관한 것으로서, 플랜지형상의 탄성부재는 전기기계식 에너지변환소자와 탄성부재중의 하나사이에 형성된다. 구동진동이 전기기계식 에너지변환소자에 인가되는 경우에, 진동소자는 굽힘진동을 여기시키고 또한 이들 굽힘진동은 평면벗어난 굽힘진동을 허용하여 플랜지형상의 탄성부재에서 여기된다. 로터는 탄성부재와 전기기계식 에너지변환소자사이에 샌드위치된 제 3탄성부재와 접촉되므로, 진동파구동장치의 크기는 감소될 수 있다. 또한, 진동소자의 굽힘진동에 의해 생성된 진행파 및 제 3탄성부재의 평면벗어난 굽힘진동에 의해 생성된 진행파는, 진동소자의 마찰면에서 발생되므로, 진동파구동장치의 출력이 향상될 수 있다.
Description
본 발명은 진동파구동장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 봉형상의 진동파구동장치에 사용된 진동소자의 구성에 관한 것이다.
봉형상의 진동파구동장치는, 기본구조로서, 금속 등으로 이루어진 탄성부재로 구성된 진동소자 및 전기기계식 에너지변환소자인 압전소자와를 포함한다. 봉형상의 진동파구동장치는 압전소자에 다른 위상을 가진 교류신호로서 교번전압의 인가를 통해서 진행파 등의 구동진동을 압전소자에 발생시킨다.
접촉부재는 가압수단을 통해서 탄성부재의 마찰면과 가압접촉되고, 또한 접촉부재는 탄성부재의 마찰면에서 발생된 구동진동에 의해 마찰적으로 구동되어 진동소자와 접촉부재가 상대 이동하는 것을 허용한다.
진동소자가 고정자로서 사용되고 접촉부재가 로터로서 사용된 이러한 진동파구동장치의 예로서 진동파모터가 있다.
진동파모터의 진동소자의 예는, 링형상의 압전소자판이 링형상 또는 디스크형상의 탄성부재의 한쪽면에 부착된 구성 및 로터의 회전을 출력축을 통하여 취하는 타입 또는 로터의 회전을 직접적으로 취하는 타입의 구성을 포함한다.
이러한 진동파모터는 카메라렌즈 등을 구동하는 데 사용되는 생산품에 적용되어 왔다. 환형상 타입 및 봉형상 타입의 진동파모터가 있다.
도 10a는 카메라렌즈를 구동하는 데 사용된 봉형상의 진동파모터의 진동소자의 구조도이다. 도 10b는 봉형상의 진동소자의 축부분에서, 축방향으로 배정된 z축과 반경방향으로 배정된 r축을 가진 진동모드를 도시한다.
(101)은 제 1탄성부재를 나타내고; (102)는 제 2탄성부재를 나타내고; (103)은 압전소자를 나타낸다. (106)은 제 1탄성부재(101), 압전소자(103) 및 제 2탄성부재(102)를 통과하는 축부재를 나타낸다. 로터(110)의 측에 위치한 축부재(106)의 한쪽 단부는 생산품에 부착되는 끼워맞춤부재(109)에 고정되고, 다른쪽 단부는 너트(115)에 고정된다. 나사산 부분은 축부재(106)의 다른쪽 단부에 형성된다. 너트(115)를 죔으로써, 축부재(106)를 위해 형성된 플랜지부분과 너트(115)사이에 배치된 제 1탄성부재(101), 압전소자(103) 및 제 2탄성부재(102)는 그들사이에 샌드위치되고 고정된다. (110)은 상기한 바와 같이 로터를 나타내고, (107)은 로터와 접촉되도록 제 1탄성부재(101)에 고정된 마찰부재를 나타낸다.
구동신호가 압전소자(103)에 인가된 경우에, 도 10b에 도시된 굽힘진동(도 10b에서 1차굽힘진동)이 봉형상의 진동소자에서 여기되고, 이에 의해 봉형상의 진동소자는 z축에 대하여 실질적으로 스윙운동을 한다. 따라서, 마찰부재(107)는 z축주의를 원운동한다.
이러한 봉형상의 진동파구동장치의 진동소자는 그것의 반경방향으로 크기가 감소되지만, 스러스트방향으로 크기, 즉 축의 길이의 감소에 대한 여지가 여전히 남아있는 것으로 생각된다.
그러나, 진동소자가 단순히 단축된 경우에, 공진주파수가 증가하고 진동변위가 감소되는 문제점이 발생하고, 이는 마찰구동의 효율의 열화, 고주파에 기인한 구동회로소자의 가격상승 또는 소자내부의 손실의 증가를 초래한다. 또한, 진동소자가 공진주파수를 낮추기 위해 얇아지는 경우에, 압전소자 및 마찰면의 직경이 또한 감소하므로, 압전소자의 힘이 발생하고 마찰토크가 또한 감소된다. 그러므로, 모터의 출력이 작아지는 것을 생각할 수 있다.
상기 문제점을 해결하고 봉형상의 진동파구동장치의 축길이를 단축시키는 기술로서, 일본국 특허공개 2001-145376호 공보에 개시되어 있고 이는 도 11에 도시되었다.
이러한 명세서에 기재된 진동장치는, 압전소자(203)가 제 1탄성부재(201)와 제 2탄성부재(202)사이에 샌드위치되어 고정된 종래의 생산품과 일치한다. 그러나, 마찰면을 가진 제 1탄성부재(201)가 얇은 접속부(210)를 통해서 서로 접속된 내주부와 외주부로 분할되는 종래의 생산품과 다르다.
이 구성에 의하면, 봉형상의 탄성부재의 축길이가 단축된 경우에도, 제 1진동소자가 충분히 많은 질량을 가지므로 저공진주파수를 얻을 수 있다.
그러나, 이 기술에 의하면, 접속부(210)가 얇아져서 공진주파수가 낮아지고 강성율이 열화되게 하는 경우에, 압전소자에서 발생된 변위는 접속부(210)의 연질 스프링에 의해 흡수된다. 그러므로, 구동력을 로터에 효율적으로 전달하는 것이 어렵다. 따라서, 더욱 개선에 대한 여지가 남아있는 것으로 생각된다.
본 발명의 일측면은, 탄성부재사이에 샌드위치되어 고정된 전기기계식 에너지변환소자를 포함하는 진동파구동장치에 있어서, 제 3탄성부재는 전기기계식 에너지변환소자와 탄성부재중의 하나사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치를 제공한다. 제 3탄성부재는 전기기계식 에너지변환소자의 직경보다 큰 직경을 가진다. 구동진동이 전기기계식 에너지변환소자에 인가된 경우에, 진동소자는 굽힘진동을 여기하고, 이 굽힘진동은 제 3탄성부재에서 여기시키기 위하여 평면벗어난 굽힘진동을 허용한다. 로터는 탄성부재와 전기기계식 에너지변환소자사이에 샌드위치된 제 3탄성부재와 접촉되므로, 진동파구동장치의 크기가 감소될 수 있다. 또한, 진동소자의 굽힘진동에 의해 생성된 진행파 및 제 3탄성부재의 평면벗어난 굽힘진동에 의해 생성된 진행파는 진동소자의 마찰면에서 발생되므로, 진동파구동장치의 출력이 향상될 수 있다.
(제 1실시예)
일본국 특허공개 2001-145376호 공보에 개시된 발명의 문제점은, 연질 스프링(접속부(210))의 단부에 부착된 질량부재가 마찰면으로서 기능하기 때문에 초래된다. 그러므로, 이 문제점은 공진주파수를 낮추는 기능부재와 서로로부터 구동력을 취하는 기능부재의 분리를 통하여 해결될 수 있는 것으로 생각된다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예를 도시한다. (1)은 원통형상으로 형성된 제 1탄성부재를 나타내고, 이는 황동 등의 진동감쇠손실이 적은 재료로 이루어진다. (5)는 플랜지형상(디스크형상)의 탄성부재(제 3탄성부재)를 나타내고, 이는 알루미나 등의 세라믹으로 이루어진다.
도 1에 있어서, 압전소자(3)에 대향하는 측에 위치한 플랜지형상의 탄성부재(5)의 외주면의 근처는 로터와 접촉하는 부분이고, 또한 플랜지형상의 탄성부재(5)가 제 1탄성부재(1)에 의해 지지되고 고정된 중심부분과 마찬가지로 약간 두껍게 형성된다. 이것은, 외주부의 근처와 중심부사이의 영역을 우묵하게 들어가게 함으로써 래핑처리를 행하기 위한 영역을 감소시키고자 한 것이고, 이에 의해 처리시간이 단축된다. 이 경우에, 도 1로부터 명백한 바와 같이, 플랜지형상의 탄성부재(5)의 외주의 근처는 플랜지형상의 탄성부재(5)에 인접한 제 1탄성부재(1)와 압전소자(3)의 외주부를 지나서 외부로 연장된다.
(3)은 압전소자의 그룹을 나타낸다. 압전소자의 그룹으로서, 상부 및 하부측의 양자 위에 전극을 가진 복수의 소자 또는 상부 및 하부측의 양자 위에 전극을 가진 복수의 박막 압전부재를 일체적으로 적층하여 가열한 다음에 경화하여 단일체를 형성한 적층형체를 배치한다.
(2)는 제 1탄성부재(1)의 경우와 마찬가지로 낮은 진동감쇠손실을 가진 재료로 또한 형성된 제 2탄성부재를 나타낸다.
제 1탄성부재(1), 제 2탄성부재(2), 플랜지형상의 탄성부재(5) 및 압전소자(3)는 고정수단으로서 축부재(6)에 의해 단일의 몸체를 형성하기 위해 결합된다. 그것의 한쪽단부위에 형성된 나사산 부분을 가진 축부재(6)는 압전소자(3)를 통과하도록 제 1탄성부재의 단부로부터 삽입되고, 다음에 나사산부분은 제 2탄성부재(2)의 축중심부에 형성된 내부나사산부분과 함께 나사고정된다. 플랜지형상의 탄성부재(5)와 압전소자(3)는 제 1탄성부재(1)와 제 2탄성부재(2)사이에 배치되고, 이 상태에서, 전체는 중간부분에 축부재(6)를 위해 형성된 플랜지부분과 축부재(6)의 단부에서 형성된 나사산부분에 의해 샌드위치되어 고정된다. 축부재(6)의 다른쪽 단부는 끼워맞춤부재(9)로 고정되고 전체 봉형상의 진동소자를 지지한다. 본 실시예에 있어서, 진동소자는, 플랜지형상의 탄성부재(5)를 제외한 모든 부재가 동일한 외경을 가지도록 형성된다.
구동신호가 도시되지 않은 구동회로로부터 압전소자(3)에 인가되는 경우에, 1차굽힘진동은 이와 같이 형성된 봉형상의 진동소자에서 여기되고, 또한 진동의 노드가 되는 원형을 포함하지 않는 원주의 평면벗어난 1차굽힘진동이 플랜지형상의 탄성부재(5)에서 여기된다.
이 때에, 반경방향으로 변위되고, 상기 설명한 봉형상의 진동소자에 여기된 1차굽힘진동의 파복(波腹)(anti-node)의 위치는 플랜지형상의 탄성부재(5)의 중심면에 떨어진 위치에 배열된다. 여기에서 사용된 "반경방향"은, 제 1탄성부재(1), 플랜지형상의 탄성부재(5), 압전소자(3) 및 제 2탄성부재(2)의 각각의 중심을 통과하는 직선에 수직인 평면에 포함된 방향을 나타낸다.
봉에서 발생된 굽힘진동으로서, 제 2 또는 제 3오더진동 등의 높은 오더진동이 임의의 문제를 초래하지 않고 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에, 이러한 진동의 파복의 위치에 떨어진 위치에서 플랜지형상의 탄성부재(5)를 배치할 필요가 있다.
다음에, 다음의 설명은 본 발명의 구동원리를 나타낸다.
평면벗어난 굽힘진동이 디스크에서 여기되고 진행을 허용하는 경우에, 원 또는 타원운동이 디스크의 표면에서 발생되는 것이 공지되어 있다.
이와 관련하여, 도 2a에 도시한 바와 같은 진동모드를 가진 장치가, 본 실시예의 봉형상의 진동소자의 형상과 동일한 형상을 가진 것으로서 일본국 특개평 4-91668호 공보에 개시되어 있다. 그러나, 플랜지형상의 탄성부재의 중심면(8)이 도 2a에 도시한 모드의 경우에서와 마찬가지의 봉의 굽힘진동의 파복의 대략 중심위치(A)와 일치하는 구성인 경우에, 플랜지형상의 탄성부재는 1차굽힘진동에 의해 반경방향으로 병진운동만을 행한다.
이에 반하여, 플랜지형상의 탄성부재의 중심면(8)이 본 실시예를 도시하는 도 2b에 도시한 모드를 가진 봉형상의 진동소자의 굽힘진동의 파복의 중심위치(A)에 떨어진 위치에 있는 경우, 반경방향으로의 병진운동 이외에, 플랜지형상의 탄성부재는 봉형상의 진동소자의 축에 수직인 축(도 2b에서 x축 및 z축에 대하여 수직인 축)에 대하여 회전운동을 여기시킬 수 있다. 따라서, 스러스트방향성분 및 변위를 수반하는 관성력을 포함하는 변위가 플랜지형상의 탄성부재의 외주의 근처에서 행해지므로, 플랜지형상의 탄성부재는 스러스트방향에서 변위성분, 즉 평면벗어난 굽힘변형을 포함하는 진동을 또한 생성할 수 있다. 또한, 봉형상의 진동소자에서 여기된 굽힘진동이 축에 대해 회전하므로, 플랜지형상의 탄성부재에서 행하는 굽힘진동을 여기하는 힘으로서 관성력이 플랜지형상의 탄성부재의 주변에 대해 진행하고, 플랜지형상의 탄성부재의 평면벗어난 굽힘진동이 또한 그에 상응하게 진행한다.
평면벗어난 굽힘진동의 진행이 플랜지형상의 물체에서 발생될 때 타원운동이 플랜지형상의 탄성부재면에서 생성되는 현상이 잘 알려져 있다. 따라서, 이 타원운동의 회전방향이 봉형상의 진동소자의 굽힘진동의 회전에 의해 플랜지형상의 탄성부재에서 생성된 원 또는 타원운동의 회전방향과 일치하게 하는 경우에, 플랜지형상의 탄성부재에 의해 가압된 로터의 회전속도는 증가하고 이에 의해 모터성능이 향상된다.
플랜지형상의 탄성부재에 대해 행하는 굽힘진동의 파복의 중심위치 아래에 플랜지형상의 탄성부재가 형성된 경우에, 로터와 진동소자가 서로 접촉하는 위치는 감소하고 이에 의해 진동파구동장치의 전체크기는 감소될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는, 봉의 굽힘진동 및 진동의 노드가 되는 원을 포함하지 않는 플랜지형상의 탄성부재의 굽힘진동이 서로 결합된 진동모드를 각각 도시한다. 도 4a 및 도 4b는, 봉의 굽힘진동 및 노드가 되는 하나의 원을 포함하는 플랜지형상의 탄성부재의 굽힘진동이 서로 결합된 진동모드를 각각 도시한다.
원주방향으로의 모든 오더는 1(1웨이브)이다.
플랜지형상의 탄성부재의 굽힘진행파에 의해 생성된 원 또는 타원운동의 방향에 대하여, 지점(B1 및 B2)에서 방향은 도 3a 및 도 3b에서 서로 대향하고, 지점(B3 및 B4)에서 방향은 도 4a 및 도 4b에서 서로 대향하고, 또한 지점(B3 및 B3')에서 방향 및 지점(B4 및 B4')에서 방향은 서로 각각 대향한다. 지점(B3 및 B3')사이의 관계 및 지점(B4 및 B4')사이의 관계는 노드원형의 내측 및 외측사이의 관계에 각각 대응한다.
봉형상의 진동소자를 구동할 때, 진동의 상태는, 플랜지형상의 탄성부재의 평면벗어난 굽힘자연진동주파수와 봉형상의 진동소자의 굽힘진동주파수 사이의 관계에 크게 의존한다. 따라서, 플랜지형상의 탄성부재의 형태는, 봉형상의 진동소자의 굽힘진동의 회전에 의해 생성된 로터와 접촉하는 접촉부에서 타원운동의 회전방향과 일치하는 방향을 가진 평면벗어난 굽힘진동의 발생을 허용하도록 결정된다.
(제 2실시예)
도 5는 본 발명의 제 2실시예를 도시한다.
본 발명의 진동파구동장치의 진동소자에 있어서, 플랜지형상의 탄성부재(제 3탄성부재)(15)는 제 1탄성부재(11)와 일체하여 형성되고, 압전소자(13)는 플랜지형상의 탄성부재(15)와 제 2탄성부재(12)사이에 배치되고, 또한 압전소자(13)는 도시되지 않은 고정수단과 함께 제 1탄성부재(11)와 제 2탄성부재(12)사이에 샌드위치되어 고정된다. 고정수단으로서는, 예를 들면, 제 1(11) 및 제 2탄성부재(12)의 내측에 배치되고 압전소자(13)를 통과하는 나사부재 등이 사용되어도 된다.
본 실시예에 있어서, 진동소자는, 진동소자의 상부 및 하부단부가 제 1탄성부재(11) 및 제 2탄성부재(12)를 위해 형성된 부분(11a)에 의해 외부직경을 증가시키도록 구성된다. 이것은 전체로서 진동소자의 자연진동주파수가 감소되게 하고, 이에 의해 진동소자의 그것과 동일한 자연진동주파수를 가진 것에 비해서 진동소자가 단축된 축길이를 가지게 한다.
또한, 본 실시예에 있어서, 내마모성을 가진 부재(17)는, 플랜지형상의 돌출부로서 플랜지형상의 탄성부재(15)의 외주부의 한쪽 면에 대해 도시되지 않은 로터로 마찰이 행해진 마찰부에 부착된다. 마찰부재(17)가 배치되므로, 플랜지형상의 탄성부재에 대하여 래핑처리를 행할 필요가 없다.
(제 3실시예)
도 6은 본 발명의 제 3실시예를 도시한다.
본 실시예의 진동소자는, 제 1실시예에서와 마찬가지로 도시하지 않은 고정수단 이외에 제 1탄성부재(21), 제 2탄성부재(22), 압전소자(23) 및 플랜지형상의 탄성부재(제 3탄성부재)(25)를 포함한다. 본 실시예는, 돌출부(25a)가 플랜지형상의 탄성부재(25)의 외주부에 형성되고 또한 원형홈(25b)이 돌출부(25a)에 대하여 내주측위에 형성되는 것이 제 1실시예와 다르다.
그 결과, 플랜지형상의 탄성부재(25)는, 그것의 외주단부에서 증가된 중량을 가지고 그것의 내주측에서 낮은 강성을 가지도록 구성된다. 따라서, 평면벗어난 변위가 로터와 접촉되는 플랜지의 외주부에서 증가되고 이에 의해 로터의 회전속도가 또한 증가된다.
(제 4실시예)
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제 4실시예를 도시하고, 도 7a는 진동소자의 사시도이고, 도 7b는 그들의 단면도이다.
본 실시예에서와 마찬가지로, 플랜지형상의 탄성부재(제 3탄성부재)(35)와 압전소자(33)는 제 1탄성부재(31)와 제 2탄성부재(32)사이에 샌드위치되어 고정된다. 본 실시예는, 원주형상의 돌출부(35a)가 플랜지형상의 탄성부재(35)의 외주부에 형성되고 돌출부(35a)가 다른 하나로부터 원주방향으로 분리되는 것이 상기 설명한 실시예와 다르다.
그 결과, 플랜지형상의 탄성부재(35)가 평면벗어난 굽힘변형이 행해지는 경우 강성이 증가되지 않는다. 따라서, 상당한 평면벗어난 굽힘변위를 얻을 수 있다.
또한, 플랜지형상의 탄성부재(35)의 평면벗어난 굽힘변형의 진행에 의해 생성된 타원운동의 원주변위성분이 증가되므로, 로터의 회전속도, 즉 모터출력이 증가되는 것이 가능하다.
(제 5실시예)
도 8은 본 발명의 제 5실시예에 의한 진동소자를 도시한다. 이 진동소자는 제 3실시예의 진동소자를 더욱 개선해서 얻는다.
평면벗어난 굽힘진동을 여기하는 압전소자(43)는 플랜지형상의 탄성부재(제 3탄성부재)(25)의 바닥면에 부착된다.
관성력만이 힘을 여기하는 평면벗어난 굽힘진동으로서 사용되는 것이 충분하지 않은 경우, 변위는 압전소자의 원주방향에서 신장력을 사용하여 증가된다. 교류신호로서, 봉형상의 진동소자를 구동하는 데 사용된 하나를 공유해도 되고 또는 다른 하나를 형성해도 된다.
(제 6실시예)
도 9는 제 2실시예의 진동소자를 가진 봉형상의 진동파구동장치의 구조도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 봉형상의 진동소자에서, 제 1탄성부재(51), 제 2탄성부재(52), 압전소자(53) 및 플랜지형상의 탄성부재(제 3탄성부재)(55)가 고정부재인 진동소자 유지볼트/지지핀(56)과 함께 고정된다. 또한, 생산품에 끼워맞춰지는 끼워맞춤플랜지(59)는 제 2탄성부재(52)에 대향하는 위치에 위치한 핀(56)의 부분과 나사고정되어 결합된다. 출력기어(64)는 진동소자의 축의 중심에 대하여 회전가능한 끼워맞춤플랜지(59)에 부착된다. 로터(60)는 제 1탄성부재(51)의 주위에 배치된다. 로터(60)에는 그것의 외주측에 대해 탈착가능하게 고정된 가압성형에 의해 형성된 접촉스프링(61) 및 로터(60)의 내주측에 결합된 스프링케이스(62)가 형성된다. 스프링케이스(62)는, 반경방향으로 출력기어(64)에 대해 변위되지 않도록 상단부에 의해 조정되고 출력기어(64)에 고정된다. 가압력을 인가하는 스프링(63)은 스프링케이스(62)와 출력기어(64)의 하부사이에 배치된다. 이 스프링(63)의 스프링력에 의해, 로터(60)의 외주부에 고정된 접촉스프링(61)의 스프링단부는 플랜지형상의 탄성부재(55)의 상부면에 가압접촉되어 있다. 끼워맞춤플랜지(59)는 진동소자 유지볼트/지지핀(56)으로부터 외측으로의 누설로부터 진동을 방지하는 부가적인 질량의 기능을 또한 가진다.
본 실시예에 있어서, 진동소자가 고정되고, 진동소자와 가압접촉된 접촉부재로서 로터가 이동가능하게 설치된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 접촉부재는 고정되어도 되고 진동소자는 이동가능하게 형성되어도 되고, 또한 진동소자와 접촉부재는 진동소자의 돌출한 플랜지형상으로 형성된 플랜지형상의 탄성부재에서 발생된 구동진동에 의해 상대적으로 마찰구동되어도 된다.
제 2실시예 내지 제 6실시예에서와 마찬가지로, 플랜지형상의 탄성부재의 중심면은 도면에 도시되지 않았지만 봉형상의 진동소자의 굽힘진동의 파복의 위치와 일치하지 않는 위치에 배열된 것으로 이해되어야 한다.
상기 설명한 바와 같이, 상기 설명한 실시예는, 플랜지형상의 탄성부재부로부터 돌출하는 탄성부재가 형성되고 공진주파수가 이 스프링매스시스템과 함께 감소되는 구성 이외에, 마찰면을 가진 플랜지형상의 탄성부재가 봉형상의 진동소자를 위해 형성되고, 또한 구동력이 마찰면을 통하여 파생된 구성을 사용한다. 따라서, 스프링은, 공진주파수가 충분히 낮은 레벨로 감소되도록, 즉 탄성부재의 직경이 상당히 감소된 경우에도 공진주파수가 감소될 수 있도록 상당히 연질로 될 수 있다.
또한, 탄성부재부분의 돌출부가 금속으로 형성될 때, 왜곡이 그들에 집중되는 경우에도, 금속성 재료의 감쇠특성이 압전소자의 그것보다 양호하므로 내부손실에서의 증가가 최소범위내에 있고, 따라서 고효율을 가진 짧은 진동소자를 얻을 수 있다.
봉형상의 진동소자의 축주위에 생성된 제 1진행파에 의해 발생된 구동력 이외에, 플랜지형상의 탄성부재에서 여기된 제 2진행파에 의해 발생된 구동력을 부가할 수 있다. 따라서, 충분히 큰 구동력은 전기기계식 에너지변환소자에 대한 종래의 것보다 작은 구동신호의 단순한 인가를 통하여 얻을 수 있다.
또한, 로터는 돌출탄성부재의 주위에 배치될 수 있으므로, 모터로서 전체길이는 또한 감소될 수 있다.
본 발명은 그들의 사상 또는 본질적인 특성으로부터 일탈함이 없이 다른 형태로 실시되어도 된다. 본 명세서에 기재한 실시예는 예증으로서 모든 관점이 고려되고 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 앞에서 설명한 것보다 첨부한 클레임에 의해 표시되고, 클레임과 균등한 의미와 범위내에 있는 모든 변경은 이 명세서에 포함되는 것으로 의도되어 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예를 도시하는 진동소자의 단면도.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 구동원리를 설명하기 위해 사용된 진동모드다이어그램.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 구동원리를 도시하는 진동소자의 진동모드를 각각 도시하는 다이어그램.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 구동원리를 도시하는 진동소자의 다른 진동모드를 각각 도시하는 다이어그램.
도 5는 본 발명의 제 2실시예를 도시하는 진동소자의 단면도.
도 6은 본 발명의 제 3실시예를 도시하는 진동소자의 단면도.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 제 4실시예를 도시하는 진동소자의 사시도 및 단면도.
도 8은 본 발명의 제 5실시예를 도시하는 진동소자의 단면도.
도 9는 본 발명의 제 6실시예를 도시하는 진동파구동장치의 구조도.
도 10a는 종래의 봉형상의 진동파구동장치의 단면도.
도 10b는 종래의 봉형상의 진동파구동장치의 진동소자의 진동모드를 도시하는 다이어그램.
도 11은 단축된 축길이를 가진 종래의 진동파구동장치의 단면도.
〈도면의 주요부분에 대한 설명〉
1,11,21,31,51 : 제 1탄성부재 2,12,22,32,52 : 제 2탄성부재
3,13,23,33,43 : 압전소자5,15,25,35 : 플랜지형상의 탄성부재(제 3탄성부재)
6 : 축부재 8 : 탄성부재의 중심면
9,59 : 끼워맞춤부재 17 : 마찰부재
25a,35a : 돌출부 25b : 원형홈
56 : 유지볼트/지지핀 60 : 로터
61 : 접촉스프링 62 : 스프링케이스
63 : 스프링 64 : 출력기어
Claims (32)
- 제 1탄성부재와;제 2탄성부재와;제 1탄성부재와 제 2탄성부재사이에 배치된 전기기계식 에너지변환소자와;제 1탄성부재와 전기기계식 에너지변환소자사이에 배치되고 전기기계식 에너지변환소자의 직경보다 큰 직경을 가진 제 3탄성부재와;를 포함하는 진동파구동장치용 진동소자에 있어서,구동신호가 전기기계식 에너지변환소자에 인가되는 경우에, 제 1진행파는 진동소자의 축방향에 수직인 방향으로 변위되는 굽힘진동에 의해 제 3탄성부재의 마찰면에서 여기되고 또한 제 2진행파는 제 3탄성부재의 평면벗어난 굽힘진동에 의해 마찰면에서 여기되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치용 진동소자.
- 삭제
- 제 1탄성부재와;제 2탄성부재와;제 1탄성부재와 제 2탄성부재사이에 배치된 전기기계식 에너지변환소자와;제 1탄성부재와 제 2탄성부재사이에 배치되고 전기기계식 에너지변환소자의 외경보다 큰 외경을 가진 제 3탄성부재와;를 포함하는 진동파구동장치용 진동소자에 있어서,제 3탄성부재는, 진동소자의 축방향에서 제 3탄성부재의 중심부가 축방향에 수직인 방향으로 변위되는 굽힘진동의 파복(波腹)(anti-node)의 중심과 일치하지 않게 하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치용 진동소자.
- 제 1탄성부재와;제 2탄성부재와;제 1탄성부재와 제 2탄성부재사이에 배치된 전기기계식 에너지변환소자와;제 1탄성부재와 제 2탄성부재사이에 배치되고, 제 1탄성부재와 제 2탄성부재의 축방향에 수직인 면에서 평면벗어난 굽힘진동이 축방향에 대해 수직인 방향으로 변위되는 굽힘진동에 의해 여기되는 제 3탄성부재와;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치용 진동소자.
- 제 1항에 있어서, 제 1탄성부재와 제 3탄성부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치용 진동소자.
- 제 3항에 있어서, 제 1탄성부재와 제 3탄성부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치용 진동소자.
- 제 4항에 있어서, 제 1탄성부재와 제 3탄성부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치용 진동소자.
- 제 3탄성부재 및 제 1탄성부재와 제 2탄성부재사이에 배치된 전기기계식 에너지변환소자를 포함하는 진동소자와;제 3탄성부재의 마찰면에 접촉된 로터와;를 포함하는 진동파구동장치에 있어서,구동신호가 전기기계식 에너지변환소자에 인가되는 경우에, 진동소자는 진동소자의 축방향에 수직인 방향으로 변위되는 굽힘진동에 의한 마찰면에서의 제 1진행파 및 제 3탄성부재의 평면벗어난 굽힘진동에 의한 마찰면에서의 제 2진행파를 여기시키고, 또한 원 또는 타원운동은 제 1진행파와 제 2진행파의 합성인 진동파에 의해 마찰면에서 발생되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 삭제
- 전기기계식 에너지변환소자 및 제 1탄성부재와 제 2탄성부재사이에 배치되고 마찰면을 가지고 또한 전기기계식 에너지변환소자의 외경보다 큰 외경을 가진 제 3탄성부재를 포함하는 진동소자와;진동소자의 마찰면에 접촉된 로터와;를 포함하는 진동파구동장치에 있어서,진동소자는, 전기기계식 에너지변환소자에 구동신호를 인가함으로써 제 1탄성부재와 제 2탄성부재의 축방향에 수직인 방향으로 변위되는 굽힘진동을 여기하고,굽힘진동의 파복의 중심은 진동소자의 축방향에서 제 3탄성부재의 중심부와 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 전기기계식 에너지변환소자 및 제 1탄성부재와 제 2탄성부재사이에 배치된 제 3탄성부재를 포함하는 진동소자와;진동소자의 마찰면에 접촉된 로터와;를 포함하는 진동파구동장치에 있어서,진동소자는, 축방향에 수직인 방향으로 변위되는 굽힘진동에 의해, 제 3탄성부재에서의 진동소자의 축방향에 대해 수직인 평면에서 평면벗어난 굽힘진동을 여기하는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 전기기계식 에너지변환소자와, 진동파구동장치의 축방향에 수직인 방향으로 연장되고 전기기계식 에너지변환소자에 대하여 외주측에 마찰면을 가진 제 3탄성부재와, 제 3탄성부재의 마찰면을 가진 면으로부터 진동파구동장치의 축방향으로 연장되는 제 1탄성부재와, 제 2탄성부재를 포함하는 진동소자와;진동소자의 마찰면에 접촉된 로터와;를 포함하는 진동파구동장치에 있어서,위상이 다른 복수의 구동신호가 전기기계식 에너지변환소자에 인가되는 경우에, 진동소자는 마찰면에서 제 1진행파를 생성시키기 위하여 진동소자의 축에 수직인 방향으로 변위되는 복수의 굽힘진동을 여기시키고, 또한 마찰면에서 제 2진행파를 생성시키기 위하여 제 3탄성부재의 평면벗어난 방향으로 굽힘진동을 여기시키는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 12항에 있어서, 전기기계식 에너지변환소자는, 제 3탄성부재를 전기기계식 에너지변환소자와 제 1탄성부재사이에 개재한 상태에서 제 1탄성부재에 대향하는 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 8항에 있어서, 제 3탄성부재의 축방향에서의 중심부는, 진동소자의 축방향에 수직인 방향으로 변위되는 굽힘진동의 파복의 중심과 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 11항에 있어서, 제 3탄성부재의 축방향에서의 중심부는, 진동소자의 축방향에 수직인 방향으로 변위되는 굽힘진동의 파복의 중심과 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 12항에 있어서, 제 3탄성부재의 축방향에서의 중심부는, 진동소자의 축방향에 수직인 방향으로 변위되는 굽힘진동의 파복의 중심과 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 8항에 있어서, 제 1탄성부재와 제 3탄성부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 10에 있어서, 제 1탄성부재와 제 3탄성부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 11에 있어서, 제 1탄성부재와 제 3탄성부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 12에 있어서, 제 1탄성부재와 제 3탄성부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 8항에 있어서, 진동소자의 적어도 한쪽 단부는 증가된 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 10항에 있어서, 진동소자의 적어도 한쪽 단부는 증가된 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 11항에 있어서, 진동소자의 적어도 한쪽 단부는 증가된 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 12항에 있어서, 진동소자의 적어도 한쪽 단부는 증가된 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 8항에 있어서, 제 3탄성부재는, 마찰면에 대하여 내주측에, 마찰면이 위치한 부분보다 얇은 부분을, 포함하는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 10항에 있어서, 제 3탄성부재는, 마찰면에 대하여 내주측에, 마찰면이 위치한 부분보다 얇은 부분을, 포함하는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 11항에 있어서, 제 3탄성부재는, 마찰면에 대하여 내주측에, 마찰면이 위치한 부분보다 얇은 부분을, 포함하는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 12항에 있어서, 제 3탄성부재는, 마찰면에 대하여 내주측에, 마찰면이 위치한 부분보다 얇은 부분을, 포함하는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 8항에 있어서, 진동소자는, 제 3탄성부재에 고정된 다른 전기기계식 에너지변환소자를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 10항에 있어서, 진동소자는, 제 3탄성부재에 고정된 다른 전기기계식 에너지변환소자를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 11항에 있어서, 진동소자는, 제 3탄성부재에 고정된 다른 전기기계식 에너지변환소자를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
- 제 12항에 있어서, 진동소자는, 제 3탄성부재에 고정된 다른 전기기계식 에너지변환소자를 부가하여 포함하는 것을 특징으로 하는 진동파구동장치.
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