KR101004785B1 - 초음파 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 모터에 관한 것으로, 교류 전원을 인가받아 진동되는 압전체의 진동을 고정자로부터 전달받아 회전력되는 회전자 및 상기 회전자의 상부면을 지지하는 탄성부재, 상기 회전자를 관통하여 결합하며 상기 탄성부재의 상부를 지지하는 푸셔부를 구비하여 상기 회전자로부터 회전력을 전달받아 모터 케이싱의 외부로 출력하는 회전 축을 포함하는데, 상기 푸셔부과 탄성부재의 접촉면 중 어느 한 측에는 돌출된 제 1 결합부가 형성되고, 다른 한 측에는 상기 제 1 결합부가 결합되는 제 1 홈부가 형성되며, 상기 회전자의 상부면과 탄성부재의 하부 중 어느 한 측에는 돌출된 제 2 결합부가 형성되고, 다른 한 측에는 상기 제 2 결합부가 결합되는 제 2 홈부가 형성된 것이다.

본 발명은 회전자와 회전 축이 견고하게 일체화되어 회전체의 회전력이 회전 축을 통해 정확하게 출력되는 효과가 있는 것이다.

따라서 작동 시 오작동을 방지하여 정밀한 제어를 안정적으로 수행할 수 있어 작동 시 안정성을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

Description

초음파 모터{UltraSonic Motor}

본 발명은 초음파 모터에 관한 것으로 더 상세하게는 회전자에서 회전 축으로의 동력 전달 시 손실을 최소화할 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 초음파 모터는 압전체의 진동에 의해 회전 축이 회전하는 방식의 모터로 압전체의 미세하고 빠른 진동으로 회전력이 발생하므로 진동 및 소음이 거의 없고, 저속 회전에서 큰 토크를 발생시키는 특징이 있으며, 응답속도가 빠르고 정밀 제어가 가능한 모터인 것이다.

상기 초음파 모터는 도 1에서 도시한 바와 같이 모터 케이싱(10) 및 상기 모터 케이싱(10)의 내부에 장착되며 교류 전원이 인가되어 진동을 발생하는 압전체(20)와;

상기 모터 케이싱(1) 내에서 상기 압전체(20)의 상부면에 접촉되게 배치되는 고정자(30)와;

상기 고정자(30)의 상부면에 접촉되게 배치되어 고정자의 진동에 의해 회전하는 회전자(40)와;

상기 회전자(40) 및 고정자(30)를 관통하여 모터 케이싱(10)의 외부로 돌출 되는 회전 축(50)과;

상기 회전자(40)의 상부면에 부착되는 실리콘 패드(1)와;

상기 회전자(40)에 관통되게 결합하여 하단부가 실리콘 패드(1) 상에 지지되는 판 스프링(2)과;

상기 회전 축(50)에 억지 끼움으로 결합하여 상기 판 스프링(2)의 상부를 가압하여 지지하는 푸셔(3)를 포함한다.

상기 회전 축(50)은 회전자(40)의 몸체 중앙에 관통되게 결합하여 푸셔(3)에 의해 가압된 판 스프링(2)과 회전자(40)의 상부면에 부착된 실리콘 패드(1)의 접촉에 의한 마찰력으로 회전자(40)와 일체화되어 회전자(40)와 함께 회전되는 것이다.

즉, 압전체(20)에 교류 전원이 인가되면 인가된 교류 전류의 방향에 따라 압전체(20) 및 고정자(30)가 시계 방향 또는 반 시계 방향 중 어느 한 방향으로 일정하게 진동하게 되며, 이 진동에 의해 회전자(40)가 회전하게 되는 것이다.

그리고 상기 회전자(40)의 회전력은 회전자(40)에 일체로 결합된 회전 축(50)을 통해 출력되는 것이다.

그러나 상기한 종래의 초음파 모터는 회전 축(50)과 회전자(40)가 푸셔(3)에 의해 압축되는 판 스프링(2)과 실리콘 패드(1)의 마찰력에 의해 일체화되므로, 회전자(40)의 회전 시 슬립 즉, 미끄러짐이 발생하여 회전자(40)의 회전력이 회전축(50)으로 전달될 때 손실되는 문제점이 있었던 것이다.

특히, 사용 중 모터 케이싱(10) 내부에 삽입되는 이물질이 실리콘 패드(1)와 판 스프링(2) 사이로 개재되면서 실리콘 패드(1)와 판 스프링(2)의 마찰력을 저하 시켜 슬립량을 크게 증대시키고, 슬립으로 인한 토크 손실이 많이 발생하였던 것이다.

본 발명의 목적은 회전 축과 회전자를 견고히 일체화시켜 회전자에서 회전 축으로 전달되는 회전력의 손실을 방지한 초음파 모터를 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 과제는 내부에 공간이 형성된 모터 케이싱과;

상기 모터 케이싱의 내부에 장착되며 교류 전원이 인가되어 진동을 발생하는 압전체와;

상기 모터 케이싱 내에서 상기 압전체의 상부면에 접촉되게 배치되는 고정자와;

상기 고정자의 상부면에 접촉되게 배치되어 고정자의 진동에 의해 회전하는 회전자와;

상기 회전자 및 고정자를 관통하여 모터 케이싱의 외부로 돌출되며 외주면으로 돌설된 푸셔부를 구비한 회전 축과;

하부가 상기 회전자의 상부면에 지지되며 상부가 상기 회전 축의 푸셔부에 의해 지지되게 배치되는 탄성부재를 포함하며,

상기 탄성부재는 상기 푸셔부의 하부면에 접촉되며 회전 축이 관통되는 관통공이 형성된 상부 지지판과,
상기 상부 지지판의 외주면 둘레로 이격되게 돌설되며 하단부가 상기 회전자의 상부면에 안착되어 상기 상부 지지판을 회전자의 상부면과 이격되게 탄성적으로 지지하는 복수의 탄성 지지부를 포함하고,
상기 푸셔부의 하부면에 이격된 복수의 제 1 결합부가 돌출되고, 상기 제 1 결합부에 대응되는 제 1 홈부가 상기 상부 지지판에 복수로 형성되며,

상기 탄성 지지부의 하 단부에 절곡된 제 2 결합부를 형성하고, 상기 제 2 결합부에 대응되는 제 2 홈부를 상기 회전자의 상부면에 복수로 형성한 초음파 모터를 제공함으로써 해결되는 것이다.

본 발명은 회전자와 회전 축이 견고하게 일체화되어 회전체의 회전력이 회전 축을 통해 정확하게 출력되는 효과가 있는 것이다.

따라서 작동 시 오작동을 방지하여 정밀한 제어를 안정적으로 수행할 수 있어 작동 시 안정성을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 분해 사시도로서, 본 발명의 모터 케이싱, 압전체, 고정자, 회전자, 회전 축, 탄성부재를 분해하여 각각을 상세히 나타내고 있다.

도 3은 본 발명의 회전자와 회전 축의 조립 상태를 도시한 사시도로서, 푸셔부와 탄성부재, 탄성부재와 회전자가 각각 암수 구조로 결합되어 일체화된 예를 나타내고 있다.

도 4는 본 발명의 구성을 도시한 단면도로서, 본 발명의 조립된 상태를 나타내고 있다.

이하, 도 2 내지 도 4에서 도시한 바와 같이 본 발명의 모터 케이싱(10)은 내부에 후술될 압전체(20) 및 고정자(30), 회전자(40)를 장착할 수 있게 하부가 개방된 공간이 형성되며, 상부면에 회전 축(50)이 회전 가능하게 관통하는 제 1 축구멍(11a)이 형성된 케이싱 몸체(11)와, 상기 케이싱 몸체(11)의 하부에 분리 가능하 게 장착되어 케이싱 몸체(11)의 하부를 커버하며 회전자(40)의 회전 축(50)이 회전 가능하게 관통하는 제 2 축구멍(12a)이 형성된 커버판(12)을 포함한다.

상기 커버판(12)은 케이싱 몸체(11)의 하부면에 형성된 복수의 체결홈에 체결되는 볼트(13)를 사용하여 케이싱 몸체(11)의 하부면에 장착됨으로써 케이싱 몸체(11)의 개방된 하부를 커버하게 되는 것이다.

그리고 상기 커버판(12)은 볼트(13)를 풀면 분리되어 케이싱 몸체(11)의 하부를 개방할 수 있는 것이다.

또 상기 제 1 축구멍(11a)과 제 2 축구멍(12a)에는 회전 축(50)이 결합하는 베어링(14)이 구비되어 회전 축(50)의 회전을 원활하게 한다.

상기 커버판(12)의 상부에는 교류 전원의 인가로 진동이 발생하는 압전체(20)가 안착되며, 상기 압전체(20)는 환형 판으로 형성되어 모터 드라이버(100)에서 연장된 제 1 전원선(101)과 제 2 전원선(102)에 각각 연계되는 것이다.

상기 제 1 전원선(101) 및 제 2 전원선(102) 중 어느 하나는 사인(SIN) 신호를 인가하는 것이고, 다른 하나는 코사인(COS) 신호를 하여 압전체(20)에 교류 전원을 인가하는 것이다.

상기 압전체(20)의 상부에는 고정자(30)가 안착되며, 상기 고정자(30)는 후술될 회전자(40)에 대응되는 원판 형상의 몸체를 가지며, 상부면에 상기 회전자(40)와 접촉되며, 상부면의 외측 둘레를 따라 링형상으로 배치되게 복수의 치가 이격되게 돌설된다.

또 상기 고정자(30)의 몸체 중앙에는 회전 축(50)이 관통되며 제 1 축구멍(11a) 및 제 2 축구멍(12a)에 일치되는 축 관통 구멍(31)이 형성되며, 나사로 상기 커버판(12)에 체결되어 상기 압전체(20)와 밀착되어 일체화되는 것을 기본으로 한다.

상기 고정자(30)의 상부에 안착되는 회전자(40)는 원판 형상으로 형성되어 상기 모터 케이싱(10) 공간 내에서 회전 가능하게 장착되는 것이다.

상기 회전자(40)의 몸체 중앙에는 상기 축 관통 구멍(31)에 일치되는 축 결합 구멍(41)이 형성된다.

또 상기 회전자(40)와 고정자(30)의 접촉면에는 마찰재(90)가 개재되어 고정자(30)의 진동에 의해 회전자(40)가 회전될 때 슬립이 발생되지 않고 더욱 원활히 회전될 수 있게 하는 것이 바람직하다.

상기 회전자(40)의 축 결합 구멍(41)에는 회전 축(50)이 결합되는데, 상기 회전 축(50)에는 후술될 탄성부재(60)의 상부면을 지지하는 푸셔부(51)가 일체로 구비된다.

상기 푸셔부(51)는 회전 축(50)과 일체로 형성될 수도 있으며, 별도로 제조된 후 회전 축(50)에 결합하여 접합 등과 같은 별도의 고정 방법으로 일체화 할 수도 있는 것이다.

그리고 상기 회전자(40)의 상부에는 상부면이 상기 푸셔부(51)에 의해 지지되는 탄성부재(60)가 배치되며, 상기 탄성부재(60)는 상기 푸셔부(51)의 하부면에 접촉되며 회전 축(50)이 관통되는 관통공이 형성된 상부 지지판(61)과,

상기 상부 지지판(61)의 외주면 둘레로 이격되게 돌설되며 하단부가 상기 회전자(40)의 상부면에 안착되어 상기 상부 지지판(61)을 회전자(40)의 상부면과 이격되게 탄성적으로 지지하는 탄성 지지부(62)를 포함한다.

상기 회전 축(50)에서 상기 푸셔부(51)의 아랫 부분은 상기 상부 지지 판의 관통공 및 고정자(30)의 축 관통 구멍(31), 커버판(12)의 제 2 축구멍(12a)을 통해 모터 케이싱(10)의 하부로 돌출되고, 상기 푸셔부(51)의 윗 부분은 제 1 축구멍(11a)을 통해 모터 케이싱(10)의 상부로 돌출되는 것이다.

그리고 상기 푸셔부(51)과 탄성부재(60)의 접촉면 중 어느 한 측에는 돌출된 제 1 결합부(70)가 형성되고, 다른 한 측에는 상기 제 1 결합부(70)가 결합되는 제 1 홈부(71)가 형성되며, 상기 회전자(40)의 상부면과 탄성부재(60)의 하부 중 어느 한 측에는 돌출된 제 2 결합부(80)가 형성되고, 다른 한 측에는 상기 제 2 결합부(80)가 결합되는 제 2 홈부(81)가 형성되는 것이다.

본 발명에서는 상기 푸셔부(51)의 하부면에 이격된 복수의 제 1 결합부(70)가 돌출되고, 상기 탄성부재(60)의 상부면, 즉, 상부 지지판(61)에 상기 제 1 결합부(70)가 삽입되는 제 1 홈부(71)가 제 1 결합부(70)에 대응되게 복수로 형성되는 것을 기본으로 한다.

또한 상기 탄성 지지부(62)의 하 단부에 절곡된 제 2 결합부(80)를 형성하고, 상기 회전자(40)의 상부면에 상기 제 2 결합부(80)가 결합하는 제 2 홈부(81)를 상기 제 2 결합부(80)에 대응되게 복수로 형성하는 것을 기본으로 한다.

즉, 상기 회전 축(50)에 일체로 구비된 푸셔부(51)는 제 1 결합부(70)가 상 부 지지판(61)의 제 1 홈부(71)에 결합함으로써 탄성부재(60)와 일체화되고, 상기 탄성부재(60)는 탄성 지지부(62)의 제 2 결합부(80)가 회전자(40)의 제 2 홈부(81)에 결합함으로써 회전자(40)와 일체화되는 것이다.

따라서 상기 회전 축(50)은 제 1 결합부(70)와 제 1 홈부(71)의 결합 및 제 2 결합부(80)와 제 2 홈부(81)의 결합으로 회전자(40)와 견고히 일체화되어 회전자(40)의 회전력을 손실 없이 전달받을 수 있는 것이다.

본 발명의 초음파 모터는 모터 드라이버(100)를 통해 압전체(20)에 사인(SIN)신호 및 코사인(COS) 신호를 인가하여 발생하는 진동을 통해 회전자(40)를 회전시키는 회전력을 발생시켜 상기 회전력을 회전 축(50)을 통해 외부로 출력하는 것으로 이때 상기한 바와 같이 회전자(40)와 회전 축(50) 사이의 동력 전달에서 회전력을 손실없이 일정하게 전달할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

도 1은 종래 초음파 모터를 도시한 분해 사시도

도 2는 본 발명의 분해 사시도

도 3은 본 발명의 회전자와 회전 축의 조립 상태를 도시한 사시도

도 4는 본 발명의 구성을 도시한 단면도

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 모터 케이싱 20 : 압전체

30 : 고정자 40 : 회전자

50 : 회전 축 51 : 푸셔부

60 : 탄성부재 61 : 상부 지지판

62 : 탄성 지지부 70 : 제 1 결합부

71 : 제 1 홈부 80 : 제 2 결합부

81 : 제 2 홈부

Claims (3)

1. 내부에 공간이 형성된 모터 케이싱과;

   상기 모터 케이싱의 내부에 장착되며 교류 전원이 인가되어 진동을 발생하는 압전체와;

   상기 모터 케이싱 내에서 상기 압전체의 상부면에 접촉되게 배치되는 고정자와;

   상기 고정자의 상부면에 접촉되게 배치되어 고정자의 진동에 의해 회전하는 회전자와;

   상기 회전자 및 고정자를 관통하여 모터 케이싱의 외부로 돌출되며 외주면으로 돌설된 푸셔부를 구비한 회전 축과;

   하부가 상기 회전자의 상부면에 지지되며 상부가 상기 회전 축의 푸셔부에 의해 지지되게 배치되는 탄성부재를 포함하며,

   상기 탄성부재는 상기 푸셔부의 하부면에 접촉되며 회전 축이 관통되는 관통공이 형성된 상부 지지판과,

   상기 상부 지지판의 외주면 둘레로 이격되게 돌설되며 하단부가 상기 회전자의 상부면에 안착되어 상기 상부 지지판을 회전자의 상부면과 이격되게 탄성적으로 지지하는 복수의 탄성 지지부를 포함하고,

   상기 푸셔부의 하부면에 이격된 복수의 제 1 결합부가 돌출되고, 상기 제 1 결합부에 대응되는 제 1 홈부가 상기 상부 지지판에 복수로 형성되며,

   상기 탄성 지지부의 하 단부에 절곡된 제 2 결합부를 형성하고, 상기 제 2 결합부에 대응되는 제 2 홈부를 상기 회전자의 상부면에 복수로 형성한 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 회전자와 고정자의 접촉면에는 마찰재가 개재된 것을 특징으로 하는 초음파 모터.

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