KR100891851B1 - 고정자와 이를 갖는 압전 초음파 모터 - Google Patents

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Abstract

고정자와 이를 갖는 초음파 모터를 제공한다.
본 발명은 몸체 외부면에 평면부를 구비하고, 몸체 중앙에 일정크기의 중앙공을 관통형성한 탄성체와, 상기 평면부의 길이방향으로 서로 나란하게 배치되는 제1내부압전체와 제2내부압전체를 일체로 구비하고, 교류전압인가시 상기 탄성체를 변형시키는 외력을 제공하는 압전체를 포함하는 고정자 ; 상기 중앙공에 삽입배치되어 상기 중앙공의 내부면과 마찰접촉하는 접촉자를 구비하는 회전자 ; 및 상기 접촉자가 상기 고정자간의 밀착상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 탄성부 ; 를 포함한다.
본 발명에 의하면, 전체적인 구성부품수를 줄이고 구조를 단순화하여 제조원가를 절감하며, 안정된 구동특성을 얻을 수 있다.
고정자, 회전자, 초음파 모터, 압전체, 탄성체, 접촉자, 세라믹

Description

고정자와 이를 갖는 압전 초음파 모터{A Stator and Piezo Ultrasonic Motor Having it}
본 발명은 고정자와 이를 구비하여 이루어지는 압전 초음파 모터에 관한 것으로, 보다 상세히는 전체적인 구성부품수를 줄이고 구조를 단순화하여 제조원가를 절감하며, 안정된 구동특성을 얻을 수 있는 고정자 및 이를 갖는 압전 초음파 모터에 관한 것이다.
최근 들어 정보사회의 급속한 발달로 인해 보다 빠르고 정밀한 전자 및 광학기기의 필요성이 대두되고 있으며, 특히 휴대폰용 모바일 어플리케이션 제품은 일반 소비자의 관심을 반영하듯 시장성이 매년 크게 확대되고 있다. 이중 카메라를 장착한 핸드폰은 센서의 화소수 증가에 따라 자동 초점 및 광학 중과 같은 디지털 카메라의 기능을 채택하는 추세이며 관련업계에서는 시장선점을 위해 경쟁적으로 개발에 집중을 하고 있다.
이러한 고화소 핸드폰용 카메라 모듈의 구동기구로는 스텝핑 모터, 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor ; VCM) 및 압전 초음파 모터가 대표적으로 채용되며, 이중 압전 초음파 모터는 압전 세라믹이 적층된 압전체에 전기신호를 인가했을때 발생하는 수축과 팽창 등의 단순진동을 고정자와 회전자간의 마찰에 의해 원형 또는 선형운동으로 전환하여 회전력을 발생시키는 모터기능을 가능하게 하는 것으로, 이는 전자기 모터에 비해 높은 에너지 밀도, 빠른 응답속도 및 높은 위치 정밀도 및 오프 파워홀딩(off-power holding) 기능 뿐만 아니라 동작시 소음이 없으며 전자파의 영향이 없다는 장점이 있다.
도 1은 종래 고정자를 도시한 구성도로서, a)는 사시도이고, b)는 평면도로서, 종래 고정자(1)는 세라믹 재질 또는 금속재질로 이루어지는 중공원통형 탄성체(2)와, 상기 탄성체(2)의 외부면에 90도의 위상차를 두고 형성된 제1,2평면부(2a,2b)에 길이방향으로 각각 구비되는 판상의 제1,2압전체(3,4)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 제1,2압전체(3,4)는 몸체 형성된 외부전극(미도시)을 통하여 전기신호인 교류전압을 인가하게 되면, 상기 제1,2압전체(3,4)는 길이방향으로 신장되거나 수축됨으로서 길이가 일정한 탄성체가 상대적으로 길이방향에 수직하게 굽힘변형을 하게 된다. 이에 따라, 상기 탄성체(2)의 하단이 위치고정된 경우 자유단인 상단은 제1압전체(3)에 의해서 Y방향으로, 제2압전체(4)에 의해서 X방향으로 각각 변위된다.
이러한 경우, 상기 제1,2 압전체(3,4)에 인가되는 전기신호인 교류전압의 위상을 서로 달리하면, 상기 탄성체(2)의 상단은 X방향과 Y방향으로 교류전압의 세기에 따라 굽힘의 정도가 변하면서 굽힘변형을 하게 되며, 이로 인하여 상기 탄성 체(2)의 중앙공(5)에 배치되는 회전자(미도시)와 고정자간의 접촉에 의해서 상기 회전자를 회전구동시키는 것이다.
그러나, 이러한 종래의 고정자(1)는 중공원통형 탄성체(2)의 외부면에 제1,2 압전체(3,4)가 탑재되는 제1,2평면부(2a,2b)를 90도의 위상차를 두고 정밀하게 형성한 다음, 상기 제1,2압전체(3,4)를 정밀하게 본딩 접착해야만 하기 때문에, 상기 성체의 외부면에 제1,2평면부를 정밀하게 가공하고, 상기 제1,2압전체를 정밀하게 본딩접착하는데 수반되는 정밀공정에 의하여 제조원가를 상승시키는 요인으로 작용하였다.
또한, 고정자를 구성하는 구성부품수가 많아 초음파 모터의 제조원가를 가일층 상승시키는 요인으로 작용하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 전체적인 구성부품수를 줄이고 구조를 단순화하여 제조원가를 절감하며, 안정된 구동특성을 얻을 수 있는 고정자 및 이를 갖는 압전 초음파 모터를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명은 몸체 외부면에 길이방향으로 평면부를 구비하고, 몸체 중앙에 일정크기의 중앙공을 관통형성한 탄성체 ; 상기 평면부에 일체로 장착되고, 교류전압인가시 X,Y방향 진동모드를 동시에 발생시켜 상기 탄성체를 변형시키는 외력을 제공하는 압전체를 포함하고, 상기 압전체는 상기 평면부의 길이방향으로 서로 나란하게 배치되는 제1내부압전체와 제2내부압전체를 일체로 구비함을 특징으로 하는 고정자를 포함한다.
바람직하게, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수평하게 배치되는 제1,2세라믹시트가 교대로 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고, 상기 제2내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 상기 제1내부전극과 나란하게 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 두께방향으로 분극되고, 상기 제2세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비한 다.
바람직하게, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수평하게 배치되는 제1,2세라믹시트가 교대로 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고, 상기 제2내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 상기 제1내부전극과 나란하게 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 폭방향으로 분극되고, 상기 제2세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비한다.
바람직하게, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수직하게 배치되는 제1,2 및 3세라믹시트가 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고, 상기 제2내부압전체는 상기 제2세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 두께방향으로 분극되고, 상기 제3세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비한다.
더욱 바람직하게, 상기 압전체는 상기 탄성체의 길이보다 상대적으로 짧은 길이로 구비된다.
또한, 본 발명은 몸체 외부면에 평면부를 구비하고, 몸체 중앙에 일정크기의 중앙공을 관통형성한 탄성체와, 상기 평면부의 길이방향으로 서로 나란하게 배치되는 제1내부압전체와 제2내부압전체를 일체로 구비하고, 교류전압인가시 상기 탄성체를 변형시키는 외력을 제공하는 압전체를 포함하는 고정자 ; 상기 중앙공에 삽입배치되어 상기 중앙공의 내부면과 마찰접촉하는 접촉자를 구비하는 회전자 ; 및 상기 접촉자가 상기 고정자간의 밀착상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 탄성부 ; 를 포함하는 압전 초음파 모터를 제공한다.
바람직하게, 상기 회전자는 상기 중앙공의 내경보다 작은 외경크기를 갖추어 상기
바람직하게, 상기 접촉자는 상기 회전자에 이동가능하게 조립되는 가동접촉자와 상기 회전자의 단부에 고정되는 고정접촉자를 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 가동접촉자와 고정접촉자는 상기 중앙공의 양단에 형성된 경사면에 면접하도록 경사진 접촉면을 각각 구비한다.
더욱 바람직하게, 상기 스프링부재는 상기 가동접촉자와 상기 회전자의 선단에 고정된 스토퍼사이에 배치된다.
바람직하게, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수평하게 배치되는 제1,2세라믹시트가 교대로 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고, 상기 제2내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 상기 제1내부전극과 나란하게 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체 의 두께방향으로 분극되고, 상기 제2세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비한다.
바람직하게, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수평하게 배치되는 제1,2세라믹시트가 교대로 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고, 상기 제2내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 상기 제1내부전극과 나란하게 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 폭방향으로 분극되고, 상기 제2세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비한다.
바람직하게, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수직하게 배치되는 제1,2 및 3세라믹시트가 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고, 상기 제2내부압전체는 상기 제2세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 두께방향으로 분극되고, 상기 제3세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비한다.
더욱 바람직하게, 상기 압전체는 상기 탄성체의 길이보다 상대적으로 짧은 길이로 구비된다.
본 발명에 의하면, 탄성체의 외부면에 형성되는 평면부에 한쌍의 제1,2내부압전체가 일체로 이루어진 압전체를 구비함으로서 교류전압인가시 탄성체를 워블운동시키는 외력을 제공하기 때문에 전체적인 구성부품수를 줄이고, 구조를 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있으며, 탄성체의 중앙공에 배치되는 회전자와 고정자간의 마찰력에 의해서 회전자를 회전구동시킬 수 있기 때문에 안정적인 구동특성을 얻을 수 있는 효과가 얻어진다.
도 2는 본 발명에 따른 고정자의 실시예를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 고정자의 실시예가 작동되는 상태도로서 a)는 탄성체가 Y방향으로 변형되는 상태 b)는 탄성체가 X방향으로 변형되는 상태이며, 도 4는 본 발명에 따른 고정자의 실시예에 채용되는 압전체의 주파수에 대한 어드미턴스(admittance)를 도시하는 그래프이다
본 발명의 실시예에 따른 고정자(100)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 탄성체(110)와 압전체(120)를 포함하여 구성된다.
상기 탄성체(110)는 몸체 외부면을 평탄하게 가공하여 평탄한 상부표면을 갖는 평면부(112)를 탄성체(110)의 길이방향으로 구비하는 탄성부재이다.
이러한 탄성체(110)는 알루미나, 지그코니와 같은 세라믹소재 또는 스테인레스 스틸, 황동과 같은 금속소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 탄성체(110)의 몸체 중앙에는 일정크기의 중앙공(114)을 관통형성하며, 상기 중앙공(114)은 상기 평면부(112)와 서로 나란하게 배치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 탄성체(110)는 상기 중앙공(114)이 몸체중앙에 관통형성되는 중공 원통체로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 중공 사각체 또는 중공 다각체로 구비될 수도 있다.
또한, 상기 압전체(120)는 교류전압인가시 X,Y방향으로 진동모드를 동시에 발생시켜 상기 탄성체(110)를 변형시키는 외력을 제공하는 것이다.
이러한 압전체(120)는 상기 탄성체(110)의 평면부(112)에 도포되는 본딩제를 매개로 부착되어 상기 탄성체(110)에 일체로 장착된다.
상기 탄성체(110)가 도전성 금속소재로 이루어지는 경우, 상기 압전체(120)는 하부면이나 상기 평면부(112)의 상부표면에 절연층을 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 평면부(112)에 구비되는 압전체(120)는 상기 평면부(110)의 길이방향으로 서로 나란하게 배치되는 제1내부압전체(120a)와 제2내부압전체(120b)를 일체로 구비한다.
상기 제1,2압전체(120a,120b)를 서로 나란하게 일체로 구비하는 압전체(120)는 도 6(a)(b)(c)와 도 7(a)(b)(c)에 도시한 바와 같이, 제1,2세라믹시트(121,122)(121a,122a)가 평면부(112)에 대하여 수평하게 배치되어 적층되는 세라믹적층체로 이루어지거나 도 8(a)(b)(c)에 도시한 바와 같이, 상기 평면부(112)에 대하여 직교하도록 배치되어 적층되는 세라믹적층체로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 압전체(120)는 도 6(a)(b)(c)에 도시한 바와 같이, 상기 탄성체(110)의 평면부(112)와 나란하도록 이에 대하여 수평하게 배치되는 제1,2세라믹시트(121,122)가 교대로 다층으로 적층되는 세라믹적층체로 이루어진다.
상기 제1내부압전체(120a)는 상기 제1세라믹시트(121)의 상부표면에 패턴인쇄되어 상기 압전체(120)의 외부측면에 구비되는 제1외부전극(124)과 전기적으로 연결되도록 상기 제1세라믹시트(121)의 외측테두리까지 전극일부가 연장되는 제1내부전극(124)을 포함하고, 상기 제2내부압전체(120b)는 상기 제1세라믹시트(121)에 상기 제1내부전극(124)과 서로 나란하게 패턴인쇄되어 상기 압전체(120)의 외부면에 구비되는 제2외부전극(128)과 전기적으로 연결되도록 상기 제1세라믹시트(121)의 외측테두리까지 전극일부가 연장되는 제2내부전극(125)을 포함하여 상기 압전체(120)의 두께방향(T)으로 분극된다.
상기 제2세라믹시트(122)에는 상기 압전체(120)의 외부측면에 구비되는 접지외부전극(129)과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되고, 상기 제2세라믹시트(122)의 외측테두리까지 전극일부가 연장되는 접지내부전극(126)을 구비한다.
여기서, 상기 제1내부전극(124) 또는 제1외부전극(127)은 외부로 부터 교류전압을 상기 제1내부압전체(120a)에 인가할 수 있도록 채널1에 전기적으로 연결되고, 상기 제2내부전극(125) 또는 제2외부전극(127)은 외부로부터 교류전압을 상기 제2 내부압전체(120b)에 인가할 수 있도록 채널2에 전기적으로 연결되는 한편, 상기 접지내부전극(126) 또는 접지외부전극(129)은 접지채널(126)과 전기적으로 연결된다.
또한, 상기 압전체(120)는 도 7(a)(b)(c)에 도시한 바와 같이, 상기와 마찬가지로 상기 제1내부압전체(120a)가 상기 제1세라믹시트(121a)의 상부표면에 패턴인쇄되어 상기 압전체(120)의 외부측면에 구비되는 제1외부전극(124a)과 전기적으로 연결되는 제1내부전극(124a)을 포함하고, 상기 제2내부압전체(120b)는 상기 제1세라믹시트(121a)에 상기 제1내부전극(124a)과 서로 나란하게 패턴인쇄되어 상기 압전체(120)의 외부면에 구비되는 제2외부전극(128a)과 전기적으로 연결되는 제2내부전극(125a)을 포함하여 상기 압전체(120)의 폭방향(S)으로 분극된다.
상기 제2세라믹시트(122a)에는 상기 압전체(120)의 외부측면에 구비되는 접지외부전극(129a)과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극(126a)을 구비한다.
여기서, 상기 제1내부전극(124a) 또는 제1외부전극(127a)은 외부로 부터 교류전압을 상기 제1내부압전체(120a)에 인가할 수 있도록 채널1에 전기적으로 연결되고, 상기 제2내부전극(125a) 또는 제2외부전극(127a)은 외부로부터 교류전압을 상기 제2 내부압전체(120a)에 인가할 수 있도록 채널2에 전기적으로 연결되는 한편, 상기 접지내부전극(126a) 또는 접지외부전극(129)은 접지채널(126a)과 전기적으로 연결된다.
그리고, 상기 압전체(120)는 도 8(a)(b)(c)에 도시한 바와 같이, 상기 평면부(112)에 대하여 수직하게 배치되는 제1,2 및 3세라믹시트(121b,122b,123b)가 교대로 다층으로 적층되는 세라믹적층체로 이루어진다.
상기 제1내부압전체(120a)는 상기 제1세라믹시트(121b)의 상부표면에 패턴인 쇄되어 상기 압전체(120)의 외부측면에 구비되는 제1외부전극(124)과 전기적으로 연결되도록 상기 제1세라믹시트(121b)의 외측테두리까지 전극일부가 연장되는 제1내부전극(124)을 포함하고, 상기 제2내부압전체(120b)는 상기 제2세라믹시트(122b)에 패턴인쇄되어 상기 압전체(120)의 외부면에 구비되는 제2외부전극(128b)과 전기적으로 연결되도록 상기 제2세라믹시트(122b)의 외측테두리까지 전극일부가 연장되는 제2내부전극(125b)을 포함하여 상기 압전체(120)의 두께방향으로 분극된다.
상기 제3세라믹시트(123b)에는 상기 압전체(120)의 외부측면에 구비되는 접지외부전극(129b)과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되고, 상기 제3세라믹시트(123b)의 외측테두리까지 전극일부가 연장되는 접지내부전극(126b)을 구비한다.
여기서, 상기 제1내부전극(124b) 또는 제1외부전극(127b)은 외부로 부터 교류전압을 상기 제1내부압전체(120a)에 인가할 수 있도록 채널1에 전기적으로 연결되고, 상기 제2내부전극(125b) 또는 제2외부전극(127b)은 외부로부터 교류전압을 상기 제2 내부압전체(120b)에 인가할 수 있도록 채널2에 전기적으로 연결되는 한편, 상기 접지내부전극(126b) 또는 접지외부전극(129b)은 접지채널(126b)과 전기적으로 연결된다.
한편, 상기한 구성을 갖는 압전체(120)는 도 4에서 Y방향의 진동모드가 대략 269500Hz 주변에서 피크(peak)를 갖고, X방향의 진동모드는 대략 270500Hz 주변에서 피크(peak)를 발생시키는바, 채널 1 또는 채널 2에 대략 207000Hz의 공진주파수를 인가하는 경우에는 도 3(a)(b)에 도시한 바와 같이, Y방향과 X방향의 진동을 동시에 발생시키게 된다.
즉, 상기 채널1에 교류전압을 인가하고 채널2를 개방시킨 경우에는, 상기 압전체(120)의 제1내부압전체(120a)에서 발생되는 변형에 의해서 상기 압전체(120)의 Y방향 및 X방향 변형이 동시에 발생하게 되어 일방향으로 워블(wobble)운동을 하게 된다.
반면에, 상기 채널2에 교류전압을 인가하고 채널1을 개방시킨 경우에는 상기 압전체(120)의 제2내부압전체(120b)에서 발생되는 변형에 의해서 상기 압전체(120)의 Y방향 및 X방향 변형이 동시에 발생하게 되어 상기와 반대방향으로 워블운동을 하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 고정자의 다른 실시예를 도시한 사시도로서, 이러한 고정자(100a)는 상기 탄성체(110)의 외부면에 형성된 평면부(112)에 구비되는 압전체(120)가 상기 탄성체(110)의 형성길이보다 짧은 길이로 구비됨으로서 상기 탄성체(110)의 형성길이와 동일한 크기로 구비되는 압전체보다 상대적으로 작은 외력을 발생시킬 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 압전 초음파 모터의 실시예를 도시한 구성도로서, 이러한 압전 초음파 모터(200)는 고정자(100), 회전자(130), 탄성부(140)를 포함하여 구성된다.
상기 고정자(100)는 상기와 마찬가지로 탄성체(110)와 압전체(120)를 포함하는바, 상기 탄성체(110)는 몸체 외부면에 평면부(112)를 구비하고, 몸체 중앙에 일정크기의 중앙공(114)을 관통형성한 탄성부재이다.
상기 압전체(120)는 상기 평면부(112)의 길이방향으로 서로 나란하게 배치되 는 제1내부압전체(120a)와 제2내부압전체(120b)를 일체로 구비하여 채널1 또는 채널2를 통한 교류전압인가시 상기 탄성체(110)를 변형시키는 외력을 제공한다.
상기 회전자(130)는 상기 중앙공(114)의 내부면과 마찰접촉하는 접촉자를 구비하여 상기 중앙공(114)에 삽입배치된다.
이러한 회전자(130)는 상기 중앙공(114)의 내경보다는 작은 외경크기로 구비되고, 상기 탄성체(110)의 형성길이보다 긴 길이를 갖는 축부재로 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 접촉자는 상기 회전자(130)의 선단부에 이동가능하게 조립되는 가동접촉자(142)와, 상기 회전자(130)의 후단부에 고정되는 고정접촉자(143)를 포함하는바, 상기 가동접촉자(142)는 몸체중앙에 상기 회전자가 관통삽입되는 관통공을 관통형성한다.
상기 가동접촉자(142)의 외부면에는 상기 중앙공(114)의 상단에 형성된 경사면(116)과 면접촉하도록 일정각도로 경사진 접촉면(142a)을 구비하며, 상기 고정접착자(143)의 외부면에도 상기 중앙공(114)의 하단에 형성된 경사면(118)과 면접촉하도록 일정각도로 경사진 접촉면(143a)을 구비한다.
상기 탄성부(140)는 상기 접촉자를 구성하는 가동접촉자(142)와 고정접촉자(143)가 상기 고정자(100)의 탄성체(110)에 밀착되는 상태를 유지하도록 일정세기의 탄성력을 제공하는 것이다.
이러한 탄성부(140)는 상기 회전자(130)의 선단부에 장착되는 스토퍼(141)와 상기 가동접촉자(142)사이에 배치되는 스프링부재로 구비된다.
여기서, 상기 탄성부(140)는 상기 회전자에 배치되는 코일스프링으로 구비되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 스토퍼와 가동접촉자사이에 배치되어 판스프링으로 구비될 수도 있다.
이에 따라, 상기 고정자(100)에 구비되는 압전체(120)의 제1채널 또는 제2채널을 통하여 교류전압이 인가되면, 상기 탄성체(110)의 하부단이 위치고정된 상태에서 상기 압전체(120)가 X,Y방향 진동모드를 동시에 발생시킴으로서, 상기 중앙공(114)의 중심을 회전중심으로 하여 상기 탄성체(110)의 상단부는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전된다.
연속하여, 상기 중앙공(114)에 삽입배치된 회전자(130)의 접촉자는 상기 중앙공(114)의 양단에 형성된 경사면(116,118)과 면접촉하는 가동접촉자(142)와 고정접촉자(143)로 구비되기 때문에, 상기 접촉자와 중앙공(114)간의 마찰접촉에 의해서 상기 회전자(130)는 시계방향 또는 시계반대방향으로 회전되는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 고정자의 실시예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 고정자의 실시예가 작동되는 상태도로서
a)는 탄성체가 Y방향으로 변형되는 상태이고,
b)는 탄성체가 X방향으로 변형되는 상태이다.
도 4는 본 발명에 따른 고정자의 실시예에 채용되는 압전체의 주파수에 대한 어드미턴스(admittance)를 도시하는 그래프이다
도 5는 본 발명에 따른 고정자의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 고정자에 채용되는 압전체를 도시한 것으로서,
(a)는 분해사시도이고,
(b)는 외관사시도이며,
(c)는 탄성체에 장착된 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고정자에 채용되는 압전체의 다른 실시예를 도시한 것으로서,
(a)는 분해사시도이고,
(b)는 외관사시도이며,
(c)는 탄성체에 장착된 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 고정자에 채용되는 압전체의 또다른 실시예를 도시한 것으로서,
(a)는 분해사시도이고,
(b)는 외관사시도이며,
(c)는 탄성체에 장착된 평면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 압전 초음파 모터의 실시예를 도시한 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 고정자 110 : 탄성체
112 : 평면부 114 : 중앙공
120 : 압전체 120a : 제1내부압전체
120b : 제2내부압전체 121,121a,121b : 제1세라믹시트
122,122a,122b : 제2세라믹시트 130 : 회전자
140 : 탄성부 141 :스토퍼

Claims (13)

  1. 몸체 외부면에 길이방향으로 평면부를 구비하고, 몸체 중앙에 일정크기의 중앙공을 관통형성한 탄성체 ;
    상기 평면부에 일체로 장착되고, 교류전압인가시 X,Y방향 진동모드를 동시에 발생시켜 상기 탄성체를 변형시키는 외력을 제공하는 압전체를 포함하고,
    상기 압전체는 분극방향이 서로 동일방향으로 이루어지도록 상기 평면부의 길이방향으로 서로 나란하게 배치되는 제1내부압전체와 제2내부압전체를 일체로 구비함을 특징으로 하는 고정자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수평하게 배치되는 제1,2세라믹시트가 교대로 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고,
    상기 제2내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 상기 제1내부전극과 나란하게 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 두께방향으로 분극되고, 상기 제2세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비함을 특징으로 하는 고정자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수평하게 배치되는 제 1,2세라믹시트가 교대로 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고,
    상기 제2내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 상기 제1내부전극과 나란하게 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 폭방향으로 분극되고, 상기 제2세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비함을 특징으로 하는 고정자.
  4. 제1항에 있어서, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수직하게 배치되는 제1,2 및 3세라믹시트가 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고,
    상기 제2내부압전체는 상기 제2세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 두께방향으로 분극되고, 상기 제3세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비함을 특징으로 하는 고정자.
  5. 제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서, 상기 압전체는 상기 탄성체의 길이 보다 상대적으로 짧은 길이로 구비됨을 특징으로 하는 고정자.
  6. 몸체 외부면에 평면부를 구비하고, 몸체 중앙에 일정크기의 중앙공을 관통형성한 탄성체와, 분극방향이 서로 동일방향으로 이루어지도록 상기 평면부의 길이방향으로 서로 나란하게 배치되는 제1내부압전체와 제2내부압전체를 일체로 구비하고, 교류전압인가시 상기 탄성체를 변형시키는 외력을 제공하는 압전체를 포함하는 고정자 ;
    상기 중앙공에 삽입배치되어 상기 중앙공의 내부면과 마찰접촉하는 접촉자를 구비하는 회전자 ; 및
    상기 접촉자가 상기 고정자간의 밀착상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 탄성부 ; 를 포함하는 압전 초음파 모터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 접촉자는 상기 회전자에 이동가능하게 조립되는 가동접촉자와 상기 회전자의 단부에 고정되는 고정접촉자를 포함함을 특징으로 하는 압전 초음파 모터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가동접촉자와 고정접촉자는 상기 중앙공의 양단에 형성된 경사면에 면접하도록 경사진 접촉면을 각각 구비함을 특징으로 하는 압전 초음파 모터.
  9. 제7항에 있어서, 상기 스프링부재는 상기 가동접촉자와 상기 회전자의 선단 에 고정된 스토퍼사이에 배치됨을 특징으로 하는 압전 초음파 모터.
  10. 제6항에 있어서, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수평하게 배치되는 제1,2세라믹시트가 교대로 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고,
    상기 제2내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 상기 제1내부전극과 나란하게 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 두께방향으로 분극되고, 상기 제2세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비함을 특징으로 하는 압전 초음파 모터.
  11. 제6항에 있어서, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수평하게 배치되는 제1,2세라믹시트가 교대로 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고,
    상기 제2내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 상기 제1내부전극과 나란하게 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 폭방향으로 분극되고, 상기 제2세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비함을 특징으로 하는 압전 초음파 모터.
  12. 제6항에 있어서, 상기 압전체는 상기 평면부에 대하여 수직하게 배치되는 제1,2 및 3세라믹시트가 다층으로 적층되는 세라믹적층체이며, 상기 제1내부압전체는 상기 제1세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제1외부전극과 전기적으로 연결되는 제1내부전극을 포함하고,
    상기 제2내부압전체는 상기 제2세라믹시트에 패턴인쇄되어 상기 압전체의 외부면에 구비되는 제2외부전극과 전기적으로 연결되는 제2내부전극을 포함하여 상기 압전체의 두께방향으로 분극되고, 상기 제3세라믹시트에는 상기 압전체의 외부면에 구비되는 접지외부전극과 전기적으로 연결되도록 패턴인쇄되는 접지내부전극을 구비함을 특징으로 하는 압전 초음파 모터.
  13. 제6항 또는 제10항 내지 제12항 중 어느 한항에 있어서, 상기 압전체는 상기 탄성체의 길이보다 상대적으로 짧은 길이로 구비됨함을 특징으로 하는 압전 초음파 모터.
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