KR101158995B1 - 초음파 모터 구동방법 및 초음파 모터 - Google Patents

초음파 모터 구동방법 및 초음파 모터 Download PDF

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Abstract

압전소자를 2개씩 또는 3개씩 그룹화하되, 2개씩 그룹 내에서, 제 1 및 제 2 압전소자의 1개 출력선 단자를 첫번째 및 세번째 노드에 결선하고 제 1 및 제 2 압전 소자의 다른 출력선 단자는 공통 접지 출력선 단자인 두번째 노드에 연결되며 2개씩 그룹별 인접한 압전소자는 ++--의 시퀀스로 극화된다. 세 개씩 그룹 내에서, 제 1 내지 제 3 압전 소자의 출력선 단자의 일단은 제 1 내지 제 3 노드에 각각 연결되고, 제 1 내지 제 3 압전 소자의 다른 일단은 모두 공통 접지 출력선 단자인 제 4 노드에 연결되며, 모든 압전 소자는 순방향으로 극화된다. 직교 2상 또는 대칭 3상의 교류 전압은 3상 브릿지 반전 회로를 제어하여 각 압전 소자에 전력을 공급함으로써 얻어진다. 따라서, 전원의 전압 진폭 및 트랜지스터의 개수는 효과적으로 감소될 수 있고, 그 결과 구동 회로의 효율은 개선될 수 있다.

Description

초음파 모터 구동방법 및 초음파 모터{ULTRASONIC MOTOR DRIVING METHOD}
본 발명은 초음파 모터 구동방법에 관한 것이다.
초음파 모터는 압전재료의 역압전효과를 활용하여 복수 압전소자를 특정된 구조내에 조합시켜 얻은 구동기구로, 통상적으로 고정자, 회전자 등 기능 구조로 구성되며 고정자 상에 전왜효과(electrostrictive effect)를 가진 압전소자를 고정한다. 기존 초음파 모터는 통상적으로 4개(혹은 정수배에 상당한 수량) 압전소자를 설치하며, 4상 혹은 2상 직교 정현파 전원을 통해 구동한다. 즉, 방법1: 동일 그룹내 4개 압전소자 상에 순서에 따라 sinωt, cosωt, -sinωt, -cosωt등의 전력신호를 인가하거나 혹은 방법2: 우선 동일 그룹내 상대하고 있는 2개 압전소자를 역향 직렬연결한 후, 각각 전원신호 sinωt, cosωt를 인가하여, 도 1에서 표시하는 바와 같이 초음파 모터내에 진행파를 생성하여 모터를 회동시킨다.
상술한 방법2는 방법1보다 2개의 전력회로를 적게 사용하여 보다 넓은 활용범위를 제공한다. 단, 방법2는 압전소자에 대하여 역향 직렬연결 방식을 사용하여 전원 sinωt, cosωt을 통해 기존에 존재하고 있는 -sinωt, -cosωt부분을 대체하여 전력을 인가해야 하는 부족점이 있다. 실제로, 전원은 직열된 압전소자를 통해 전력을 공급하기에 2배에 상당한 전압을 공급해야 하고 압전소자 자체도 비교적 높은 구동진폭 값이 요구되기에 2상 직교전원을 적용하여 전력공급 시에 수십 볼트 내지 수백 볼트에 달하는 비교적 높은 전압 진폭값을 수용하는 문제점이 노출된다. 특히, 배터리를 통해 전력을 공급하는 휴대식 장치의 경우, 전원 디자인 상 난이도가 높아진다.
도 1의 기존 초음파 모터에서, 고정자는 외부 접착형 압전 도자기 소자의 중공(hollow) 금속 실린더 구조를 가지며, 압전시트의 외표면은 금속화 과정을 거쳐 전극을 형성하여 표면은 금속 실린더에 의해 단결(短結)되면서 공용 포인트를 형성함과 동시에 접지된다. 대응된 압전소자(11-14)들은 각각 정향 극화("+"로 표시, 극화 방향은 외부에서 금속 실린더측으로 향한다)된 후압전소자(11과 13)사이에 2A sinωt 추가하고, 압전소자(12와 14)사이에 2A cosωt을 추가하여 도 1의 점선부분이 표시하는 바와 같이 A는 단일 압전시트를 구동하기 위한 전압 진폭값을 만족 시킬 경우, 모터 회동이 가능해진다.
정현파 전원 회로는 구조가 복잡하여, 복잡한 여파기 회로를 구성할 것을 요구하기에 가급적으로 회로 구조가 보다 간단한 반전회로 출력 동주파 동위상의 방형파를 선택해야 한다. 도 2에서와 같이, 별도로 통제되는 2개의 단상 H 브릿지를 사용하여 위상차가 90°전동앵글인 방형파를 각각 출력하여 도 1 중의 정현파 전원을 대체한다. 도 1 의 실선 부분을 참고하면, 이 경우에도 모터 회동이 가능하다. 이 경우, 방형파 전압은 실제로 효과적인 부분은 상응한 기본파 성분으로, 기본파 성분의 진폭 값은 방형파 전압 진폭의 1.27(=π/4)배에 상당하여, 여현파 성분은 구동 모터에 대하여 그 어떤 역할도 하지 않기에 다양한 방법을 통해 통제가능하다.
상술한 초음파 모터는 2상 직교 정현파 전원 혹은 방형파 전원 타입을 사용할 경우, 전원은 2개의 직렬연결형 압전시트를 통해 전력을 공급하게 되고, 전압 진폭값이 2A인 전압을 출력해야 한다. 그 중에서 A는 단일 압전시트를 구동하기 위한 전압 진폭값이다. 또한, 휴대식 장비류에 활용할 경우, 배터리를 통한 초음파 모터를 구동하기 위해 일반적으로 승압 DC/DC 개폐 회로를 전치시켜, 배터리 전압을 초음파 모터가 수요하는 전압 값까지 상승시킨 후, 도 2에서 표시하는 반전회로를 초음파 모터가 요구하는 2상 직교전압으로 전환시킨다. 배터리 전압이 고정적이어서 모터의 입력전압 진폭값이 증가하면, 승압 DC/DC 개폐 회로의 상승비율도 상응하게 증가하여 실제 활용상 난이도도 증가된다.
본 발명은 상술한 기술문제점1을 해결하기 위해 안출된 방법으로, 보다 간단한 구동 회로를 가진 초음파 모터의 구동법을 제공한다.
본 발명은 상술한 기술문제점2를 해결하기 위해 안출된 방법으로, 보다 간단한 구동 회로를 가진, IC 구현이 편리한 초음파 모터의 구동법을 제공한다.
본 발명은 상술한 기술문제점3을 해결하기 위해 안출된 방법으로, 보다 간단한 구동 회로를 가진, 구동회로 상의 수동소자의 작업효율을 높인 초음파 모터의 구동법을 제공한다.
본 발명은 상술한 기술문제점4를 해결하기 위해 안출된 방법으로, 가장 간단한 구동 회로를 가진 초음파 모터의 구동법을 제공한다.
본 발명은 아래의 기술방안 절차를 통해 상술한 기술문제점인 초음파 모터의 구동법을 구현한다.
A. 초음파 모터의 압전소자를 2개씩 그룹화 하여 그룹 당 첫번째 압전소자의 1개 출력선 단자를 첫번째 노드에 결선하고 다른 출력선 단자는 두번째 노드에 연결한다. 그룹별 두번째 압전소자의 1개 출력선 단자를 세번째 노드에 연결하고 다른 한 출력선 단자도 제2노드에 연결한다, 제2노드는 각 압전소자의 공용부로 적용되어, 인접한 압전소자 4개씩 1개 그룹을 조성하여 ++--의 극화방식을 사용한다.
B. 3상 풀 브릿지 반전회로를 사용하며, 상술한 3상 풀 브릿지 반전회로는 제1레그, 제2레그, 제3레그를 내포하며, 상술한 3개 레그의 출력단은 각각 초음파 모터의 제1노드, 제2노드, 제3노드와 연결한다.
C. 제1레그의 상, 하 트랜지스터를 각각 180°로 대칭되게 전도시킨다. 제3레그의 제어 웨이브는 제1레그와 동일하나 단, 위상이 반전된다. 제2레그의 제어 웨이브는 제1레그와 동일하나, 단, 90° 전동앵글만큼 지체되거나 앞선다.
D. 제1노드 및 제2노드 간의 출력전압 및 제3노드와 제2노드간의 출력전압은 2상 위상차가 90°전동앵글인 교류방형파 전압으로, 주파수는 초음파 모터의 동조영역내의 주파수이다. 그 중에서 3상풀 브릿지 반전회로의 전치 DC/DC 개폐 회로는 인가된 전압을 상술한 압전소자가 요구하는 전압 진폭값으로 전환한다.
본 발명은 아래의 기술방안을 통해 상술한 기술문제2에 대응하는 초음파 모터 구동법을 구현하며 아래와 같은 절차가 포함된다.
A. 초음파 모터의 압전소자는 3개씩 1개그룹을 조성하여 그룹별로 제1압전소자의 일단 출력선 단자를 제1노드에 연결하고, 다른 일단의 출력선 단자를 제4노드와 연결한다. 그룹별로 제2압전소자의 일단 출력선 단자를 제2노드에 연결하고, 다른 일단의 출력선 단자도 제4노드에 연결한다. 그룹별로 제3압전소자의 일단 출력선 단자를 제3노드에 연결하고, 다른 일단의 출력선 단자도 제4노드에 연결한다. 제4노드는 각 압전소자의 공용부로 적용되어 압전소자는 전부 정향 극화 타입을 사용한다.
B. 3상 풀 브릿지 반전회로를 사용하며, 상술한 3상 풀 브릿지 반전회로는 제1레그, 제2레그, 제3레그를 내포하며, 상술한 3개 레그의 출력단은 각각 초음파 모터의 제1노드, 제2노드, 제3노드와 연결한다.
C. 제1레그의 상, 하 트랜지스터를 각각 180°로 대칭되게 전도시킨다. 제2레그의 제어 웨이브는 제1레그와 동일하나, 단, 120°전동앵글만큼 지체되거나 앞선다. 제3레그의 제어 웨이브는 제1레그와 동일하나, 단, 240°전동앵글만큼 지체되거나 앞선다.
D. 제1노드 및 제2노드간의 출력전압 및 제2노드와 제3노드간의 출력전압, 및 제3노드와 제1노드간의 출력전압은 3상 위상차120° 전동앵글의 교류방형파 전압으로, 주파수는 초음파 모터의 동조영역내의 주파수이다.
그 중에서 3상풀 브릿지 반전회로의 전치 DC/DC 개폐 회로는 인가된 전압을 상술한 압전소자가 요구하는 전압진폭값으로 전환한다.
본 발명은 아래의 기술방안을 통해 상술한 기술문제3에 대응하는 초음파 모터 구동법을 구현하며 아래와 같은 절차가 포함된다:
A. 초음파 모터의 압전소자는 2개씩 1개그룹을 조성하여 그룹별로 제1압전소자의 일단 출력선 단자를 제1노드에 연결하고, 다른 일단의 출력선 단자를 제3노드와 연결한다. 그룹별로 제2압전소자의 일단 출력선 단자를 제2노드에 연결하고, 다른 일단의 출력선 단자도 제3노드에 연결한다. 제3노드는 각 압전소자의 공용부로 적용되어, 4개를 1개그룹으로 하는 인접된 압전소자는 ++--의 극화방식을 사용한다.
B. 하프 브릿지 회로 2개를 사용하며, 제1레그와 제2레그를 포함한다. 출력은 2개 회로를 적용하여 각각 초음파 모터의 제1노드 및 제2노드와 연결한다. 하프 브릿지 회로의 접지선은 초음파 모터의 제3노드와 연결한다.
C. 제1레그의 상, 하 트랜지스터를 소정 각도로 전도시킨다. 제2레그의 제어 웨이브는 제1레그와 동일하나, 단, 90° 전동앵글만큼 지체되거나 앞선다.
D. 2개 회로의 위상차가 90°전동앵글인 직류 리플 전압을 출력하며 리플 주파수는 초음파 모터의 동조영역내 주파수를 적용한다.
그 중에서 상술한 2개의 하프 브릿지 회로의 전치 DC/DC 개폐 회로는 인가된 전압을 상술한 압전소자가 요구하는 전압진폭값으로 전환한다.
본 발명은 아래의 기술방안을 통해 상술한 기술문제4에 대응하는 초음파 모터 구동법을 구현하며 아래와 같은 절차가 포함된다:
A. 초음파 모터의 압전소자는 2개씩 1개그룹을 조성하여 그룹별로 제1압전소자의 일단 출력선 단자를 제1노드에 연결하고, 다른 일단의 출력선 단자를 제3노드와 연결한다. 그룹별로 제2압전소자의 일단 출력선 단자를 제2노드에 연결하고, 다른 일단의 출력선 단자도 제3노드에 연결한다. 제3노드는 각 압전소자의 공용부로 적용되어, 4개를 1개그룹으로 하는 인접된 압전소자는 ++--의 극화방식을 사용한다.
B. 제1승압 DC/DC 개폐 회로와 제2승압 DC/DC 개폐 회로 등 2개를 사용하며, 인가하는 전압을 요구하는 진폭으로 전환하며 출력된 전압을 초음파 모터의 제1노드와 제2노드와 연결시킨다.
C. 상술한 승압 DC/DC 개폐 회로별로 1개 인덕터, 1개 트랜지스터, 1개 2극관 등으로 구성되며, 그 중에서, 인덕터의 일단은 전원입력부분과 연결하고, 다른 일단은 트랜지스터의 집전전극 및 2극관의 양극(+극)과 연결된다. 트랜지스터는 인덕터의 출력단과 접지선사이에 연결하고, 2극관은 인덕터의 출력단과 전체 회로의 출력단자사이에 연결한다.
D. 제1승압 DC/DC 개폐 회로는 소정 주파수의 리플 동작으로 통제되며 제2승압 DC/DC 개폐 회로의 리플 주파수는 제1승압 DC/DC 개폐 회로와 동일하나, 단, 제1승압 DC/DC 개폐 회로보다 1/4주기 지체되거나 앞선다.
E. 상응한 출력은 2개 회로의 위상차 1/4주기의 직류 리플 전압으로 하며, 진폭은 승압 DC/DC 개폐 회로의 출력값이며, 리플 주파수는 초음파 모터가 동조영역내에서의 주파수를 말한다.
승압 DC/DC 개폐 회로별 출력단자와 접지부간은 1개 트랜지스터를 추가 설치할 수 있으며, 트랜지스터를 통제하여 리플 주파수로 압전소자 부하를 대상으로 주기적으로 방전하여 방전 속도를 가속화 한다.
승압 DC/DC 개폐 회로 상의 트랜지스터는 역향으로 2극관 1개를 병렬연결 가능하며, 이와 동시에 각 2극관의 일측에 역향으로 1개 트랜지스터를 병렬연결 가능하다. 이와 같이 초음파 모터에서 전원까지의 강압 DC/DC 회로를 구성하여 초음파 모터에서 전원까지의 전기 에너지의 피드백을 구현한다.
본 발명에서 초음파 모터의 구동방법은 아래와 같은 장점 보유하고 있다: 3상 브릿지 타입의 회로를 통해 2상 직교전압을 출력하면 6개 스위칭 트랜지스터만 수요하는 장점이 있어, ++--의 극화 방식을 통해 효과적으로 전력공급 전원의 전압 진폭값을 감소시키고 보다 간단한 구동 회로 구성이 가능해지고 구동회로의 효율성을 제고하고, 원가절감도 가능하다. 특히, 배터리를 사용하는 휴대식 장비에 초음파 모터를 사용할 수 있는 큰 이점이 있다.
3상 브릿지 타입의 회로를 통해 2상 직교전압을 출력하는 방식은 상술한 회로에 대하여 다른 제어 방식을 통해 대칭 3상 전압을 출력할 수 있는 다른 한 장점을 가지고 있다. 이와 같이, 압전 모터가 3상 구조를 가지거나 혹은 2상/3상 겸용 구조를 가질 경우, 모터는 3상 전압 구동이 가능해져 동일한 모터 및 동일 세터의 구동 회로를 위해 다른 선택가능성이 주어지거나 혹은 동일 세트 구동 회로를 통해 2개 혹은 그 이상의 동유형 회전자를 각각 구동할 수 있게 된다.
3상 브릿지 타입의 회로를 통해 3상 대칭 전압을 출력하는 방식은 단지 6개의 스위칭 트랜지스터만 수요하기에 회로가 간단하고, 편리한 IC화, 입력 전류의 자동 평형, 출력 토크 리플이 적은 등의 장점이 있어 폭 넓은 활용이 전망된다.
2중 하프 브릿지 직류 리플 전력 인가 방식은 스위칭 트랜지스터 수량을 감소하고 전원 부피가 작은 등의 장점을 나타낸다.
2회로 승압 DC/DC 개폐 회로를 통한 구동 방식은 아래와 같은 장점을 나타낸다: 본방식은 단 4개의 트랜지스터만 필요로하며, 소정의 주변 회로를 통해 초음파 모터의 구동을 구현하고, 직류 신호를 출력하여 트랜지스터의 개폐 빈도를 수백 kHz 내지 수백만 Hz까지 대폭 제고시켜, 승압 DC/DC 개폐 회로가 수요하는 인덕터 및 커패시턴스 용량과 부피를 대폭 감소시켜 구동 회로의 소형화와 집적화를 추진할 수있으며, 일부 특수 경우에는 압전소자의 방전용 트랜지스터 2개도 생략할 수 있어 가장 간단한 회로 조성이 가능해져, 이러한 회로 변체를 통해 에너지가 초음파 모터에서 전원까지의 피드백을 구현할 수 있어, 모터는 2개의 쿼드란트 상에서 작업가능하다.
아래에 도면과 실시예를 통해 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 기존 초음파 모터 구조 및 이에 따른 극화와 구동 방식을 표시한 예시도이다.
도 2는 2위상 직교 방형파 구동방식을 사용하는 경우 2중 H 브릿지 구동 회로를 표시한 예시도이다.
도 3a는 다면체 나선무늬 구동을 위한 일체화 초음파 모터 및 직접 구동을 위한 광학렌즈 세트의 정면 구조도.
도 3b는 다면체 나선무늬 구동을 위한 일체화 초음파 모터 및 직접 구동을 위한 광학렌즈 세트의 측면 단면도.
도 4는 본 발명의 초음파 모터 상의 압전소자별 극화 및 구동 결선 예시도이다.
도 5a는 본 발명의 도 2가표시하는 2중 H브릿지 구동 회로 상의 2중 레그가 초음파 모터의 공용접지선에 의해 단락된 후의 회로 예시도를 표시한다.
도 5b는 본 발명의 3상 브릿지 타입의 구동 회로가 2상 직교 전압을 출력하는 경우에 대응되는 회로 예시도이다.
도 6a는 도 5b 중의 3상 브릿지 레그의 제어 신호 파형을 표시한 예시도이다.
도 6b는 도 5b 중의 3중 브릿지 레그의 제어 신호 파형을 표시한 예시도이다.
도 7는 도 5b 중의 전치 승압 DC/DC의 경우에 대응되는 구동 회로 예시도이다.
도 8a 및 도 8b는 다른 한 다면체 나선무늬 구동을 위한 일체화 초음파 모터 및 직접 구동을 위한 광학렌즈 세트를 표시한다.
도 9는 본 발명의 3상 구동방식을 사용하는 경우 초음파 모터의 각압전소자의 극화 및구동 결선 예시도를 표시한다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 3상 브릿지 타입의 구동 회로에 의해 3상 직교 전압을 출력하는 경우의 3중 브릿지 레그의 제어 신호 파형 예시도 및 출력 전압 파형 예시도이다.
도 11은 본 발명의 단극성 2상직류 리플 구동 방식을 사용하는 경우, 초음파 모터 상의 각 압전소자의 극화 및 구동 결선을 나타내는 예시도이다.
도 12는 본 발명의 단극성 2상직류 리플 출력을 표시하는 회로 예시도이다.
도 13은 도 12 상의 각 레그의 제어 신호 파형 예시도이다.
도 14는 도 12 상의 전치 승압 DC/DC의 경우에 대응하는 구동 전기회로 예시도이다.
도 15는 본 발명의 다른 한단극성 2상 직류 리플 출력 회로를 표시하는 예시도이다.
도 16은 본 발명의 스위칭 트랜지스터를 2개를 수요하는 단극성 2상 직류 리플 출력회로 예시도이다.
도 17은 본 발명의 에너지 피드백이 가능한 단극성 2상직류 리플 출력 회로 예시도이다.
도 3a 및 도 3b는 다면체 나선무늬 구동을 위한 일체화 초음파 모터 및 직접 구동을 위한 광학렌즈 세트를 표시하며, 상술한 초음파 모터는 중심원 홀을 설치한 고정자(31)와 회전자(33)를 포함한다. 고정자(31)는 중공 실린더외관의 금속체로 구성되며, 그 위에 다수 압전소자(32)가 고정되며, 회전자(33)는 내장형 광학렌즈 그룹(34)의 회동 외곽으로 구성된다. 고정자(21)의 바디와 회전자(33)는 나선무늬(35)를 통해 상호 연결된다. 즉, 고정자(31)의 중심원 홀 내벽에 내측 나선무늬를 설치하고 회전자(33)의 외표면에 상응한 외측 나사무늬를 설치하여 양자는 동일한 나선거리를 유지한다. 고정자(31) 바디의 외형은 다면체 혹은 실린더 중공 외형을 나타내며 금속재질은 사용하여 그 위의 압전소자(32)에 공용노드를 설치하여 이 부분을 공용부로 지정한다. 도 3a가 표시하는 다면체 나선무늬에 의한 일체화 초음파 모드 구동방식은 아래와 같은 극화 방식을 사용한다. 즉, 인접된 압전시트별로 순서에 따라 ++--의 극화방식(인접한 2개 시트는 정향 극화, 그 다음을 따르는 2개 시트는 역향 극화). 도 4에서 표시하는바와 같이, 압전소자(32)는 압전시트(41-48)로 조성되며, 압전시트(41-48)는 순서에 따라 ++--++--의 방식으로 극화를 구현한다. 또한, 구동압전소자32의 구동전압을 2개 압전시트에 인가하는 것이 아니라, 각 압전시트와 금속내환(공용부)사이에 인가된다. 이와 같이, 도 4와 연결시켜 1그룹에서 정향 극화된 압전시트와 동그룹내 상대측의 다른 한 역향 극화된 압전시트는 더는 직렬연결에 의한 전력인가를 적용하지 않고, 병렬연결에 의한 전력공급을 적용한다. 즉, 압전시트(41, 43, 45, 47)와 공용부간에 Asin
Figure 112010033406438-pct00001
가 입력되고, 압전시트(42, 44, 46, 48)와 공용부간에 Acos
Figure 112010033406438-pct00002
이 입력되며, A는 단일 압전시트를 구동하는데 수요하는 전압이다. 이와 같이, 초음파 모터가 요구하는 전원전압은 기타 구동방식의 절반밖에 안되고, 효과적으로 구동전압의 진폭값을 감소시켰다.
단, 상술한 초음파 모터에서 금속내환의 단결 작용을 통해 직교타입의 방형파전압을 적용하여 상술한 정현파전압을 교체하면, 도 2에서 표시하는 바와 같이 2중 H브릿지 방안을 도 3이 표시하는 초음파모터 상에 직접 적용할 수 없다. 이는 도 5a와 연결시켜 초음파 모터의 금속내환은 레그(22와 24)의 중간포인트를 단결하면, 도 5b 상의 점선이 표시하는바와 같이 레그(22와 24)상의 스위칭 트랜지스터는 구분할 수 없고 충분히 통제할수도 없는데 기인된다.
실제적으로, 금속내환의 단결작용에 의해 도 5a는 도 5b의 경우로 전환하여 3개 유효 레그만 남겨두어 3상 풀 브릿지 회로로 전환한다. 이러한 문제점을 감안하여 본 발명은 아래와 같은 3상 브릿지 타입의 반전회로를 사용하여 2상직교전압을 출력하는 제어방법을 제출한다:
도 3a와 연결시켜, 금속내환, 압전소자 공용지를 가진 총음파 모터는 도 4가 표시하는바와 같은 분극화 방식을 사용하여, 압전시트(41, 43, 45, 47)의 일단 출력선 단자는 제1노드 A에 연결하고, 다른 일단의 출력선 단자는 제2노드 B에 연결하며, 압전시트(42, 44, 46, 48)의 일단 출력선 단자는 제3노드 C에 연결하고 다른 일단의 출력선 단자도 제2노드 B에 연결시키며, 제2노드 B는 각 압전소자의 공용부이다. 또한, 도 5b에 표시된 3상 반전회로를 구동회로로 지정할 경우, 제1레그(51), 제2레그(52), 및 제3레그(53) 등의 3레그가 있게 되고, 상술한 3레그의 출력단자는 각각 초음파모터의 제1노드A, 제2노드 B, 제3노드C 등과 연결한다.
상술한 3레그에 대한 제어방식은 아래와 같다:
1. 각 레그는 전부 180°방형파 제어 신호(도 6a)를 사용하며, 주파수는 초음파 모터가 동조영역내 주파수를 말하며, 레그 상의 상, 하 트랜지스터는 상호 전도되며, 실제제어에서, 레그의 상, 하 트랜지스터가 직접 통하는 것을 방지하고저 일정한 불감시간을 설정해야 한다.
2. 제1레그(51)의 위상 초기앵글은 0(도 6a-A)이고, 제3레그(53)와 제1레그(51)는 서로 상반되며(도 6a-C), 제2레그 위상은 제1레그(51)보다 90° 전력앵글(도 6a-B) 정체된다. 혹은 제2레그(52)의 위상은 제1레그(51)보다 90° 전력앵글(미도시) 앞선다. 이 경우 초음파 모터는 반전한다.
3. 2상 위상차 90°전력앵글의 교류 방형파 전압(도 6b)을 출력할 경우, 각각 제1레그(51)의 중간포인트와 제2레그(52)의 중간포인트 사이(AB) 혹은 제3레그(53)의 중간포인트와 제2레그(52)의 중간포인트 사이(CB)를 취하며, 진폭은 단일 압전시트가 수요하는 전압의 진폭값에 해당하고 주파수는 초음파 동조영역내 주파수로 한다.
4. 브릿지 타입의 반전회로에 앞서 승압 DC/DC 개폐 회로를 전치시킬 수 있으며, 도 7이 표시하는 바와 같이, 인가되는 전압을 수요하는 전압값으로 전환시킨다. 예하면, 배터리를 통한 전력 인가 여건에서, 승압 DC/DC 개폐 회로를 통해 전압을 소정값까지 상승시킨다. 상술한 승압 DC/DC 개폐 회로는 1개 인덕터L, 1개 트랜지스터, 1개 다이오드(D1), 1개 콘덴서(C2)로 구성되며, 그 중 인덕터(L)의 일단은 전원입력단과 연결하고, 다른 일단은 트랜지스터의 집전극 및 다이오드(D1)의 양극과 연결한다. 트랜지스터는 인덕터L의 출력단과 접지선 사이에 연결되고, 다이오드(D1)는 인덕터(L)의 출력단과 전체 회로의 출력단 사이에 연결된다. 콘덴서(C2)는 전체 회로의 출력단과 접지선 사이에 연결된다.
보다 상세하게, 다양한 PWM을 사용할 수 있는 바, 예하면 SPWM, SVPWN 등 제어 방식을 통해 방형파 제어를 교체하여 출력 파형이 정현파에 근사하도록 처리한다.
3상 브릿지 타입의 회로를 통해 2상 직교전압을 출력하는 방식은 6개 스위칭 트랜지스터만 사용하는 장점을 띠며, "++--"의 분극화 방식을 사용하면 효과적으로 공급전원의 전압 진폭을 효과적으로 감소하여 구동 회로를 보단 간편하게 구성하여 구동회로의 효율을 제고하고, 원가 절감이 가능하고, 특히, 초음파 모터를 배터리 전원공급방식의 휴대식 장비에서 널리 사용할 수 있도록 편리한 여건을 마련한다.
3상 브릿지 타입의 회로를 통해 2상 직교전압을 출력하는 방식은 이 회로는 별도의 제어 방식을 통해 대칭된 3상 전압을 출력할 수 있는 다른 장점을 나타낸다. 이와 같이, 압전모터가 3상 구조를 가질 경우, 혹은 2상/3상 겸용 구조를 가질 경우, 모터는 3상 전압을 사용하여 구동할 수 있어, 동일한 모터, 동일 세트의 구동회를 위해 다른 선택기회를 제공하거나, 혹은 동일 세트의 구동회로를 통해 각각 2개 혹은 그 이상의 동유형 회전자를 구동할 수 있다.
도 8a 및 도 8b를 통해 3상구조를 가진 초음파 모터를 표시하며, 중심원 홀을 설치한 고정자(81), 회전자(83)를 설치한다. 고정자(81)는 관통 실린더 상을 가진 금속체로 구성되어, 그 위에 다수 압전소자(82)를 고정하며, 회전자(83)는 내장형 광학렌즈 조합(84)의 회전 케이스로 구성된다. 고정자(81) 바디와 회전자(83)는 나선무늬(85)를 통해 상호 연결된다. 즉, 고정자(81)의 중심원 홀 내벽에 내측나선무늬를 형성하며, 회전자(83)의 외표면에 상응한 외측 나선무늬를 설정하며, 양자는 동일한 나선거리를 가진다. 고정자(81) 바디는 중공 내벽을 가진 다면체 혹은 실린더 외형을 가진다. 금속재질을 사용하여 그 위에 압전소자는 공용노드 1개가 있어, 이 노드부분을 "공용부"라 부른다. 2상 구동 타입의 초음파 모터의 압전소자는 4의 배수로 구성되는데 반해, 3상구동방식의 초음파 모터의 압전소자는 3의 배수로 구성된다. 사례를 보면 구조상 6개 압전소자로 구성되는데, 예하면 도 9가 표시하는 바와 같이 압전시트(92, 93, 94, 96, 97, 98) 등으로, 즉, 도 4에 기반하여 2개의 압전 도자기 소자를 감소한다. 3상 구동방식의 경우, 모터의 분극화와 결선방식은 도 9에서 도시하는 바와 같으며, 구동회로도는 도 5b, 구동 파형은 도 10을 보면 알 수 있다.
금속내환과 압전소자 공용지를 가진 압전 초음파 모터는 도 8이 표시하는 바와 같으며, 도 9가 표시하는 극화방식을 사용하며, 압전시트(92, 93, 94 96, 97)는 "+ + + + + +"의 방식에 따라 분극화 되고, 압전시트(92, 96)의 출력선 단자는 제1노드A에 연결하고, 다른 1개 출력선 단자는 공용지에 연결한다. 압전시트(94, 98)의 1개 출력선 단자는 제3노드 C에 연결하며, 다른 일단의 출력선 단자는 공용지에 연결하고, 도 5b에서 표시하는 것과 같이 3상브릿지 타입의 반전회로를 구동회로로 하며, 3레그에는 제1레그(51), 제2레그(52), 및 제3레그(53)가 있고, 상술한 3레그의 출력단자는 각각 초음파모터의 제1노드A, 제2노드 B, 제3노드C 등과 연결한다.
상술한 3레그에 대한 제어방식은 아래와 같다:
1. 각 레그는 전부 180°방형파 제어 신호(도 10a)를 사용하며, 120°방형파 제어신호를 사용할 수도 있다. 주파수는 초음파 모터가 동조영역내 주파수를 말하며, 레그 상의 상, 하 트랜지스터는 상호 전도되며, 실제제어에서, 레그의 상, 하 트랜지스터가 직접 통하는 것을 방지하고자 일정한 불감시간을 설정해야 한다.
2. 제1레그(51)의 위상 초기앵글은 0(도 6a)이고, 제2레그(52)의 위상은 제1레그(51)보다 120° 전력앵글(도 10a-B) 정체하고, 제3레그(53) 위상은 제2레그(52)보다 120°전력앵글(도 10a-C) 정체한다. 혹은 제2레그(52, 53) 위상은 제1레그(51)보다 각각 120° 전력앵글(미도시) 앞선다. 이 경우 초음파 모터는 반전한다.
3. 3상 위상차 180°전력앵글의 교류 방형파 전압(도 10b)을 출력할 경우, 각각 제1레그(51, 52) 및 제3레그(53)의 중간 포인트를 취하여 "Y"자형으로 연결하여, 진폭은 2개 압전시트 직렬연결을 위한 전압 진폭값에 해당하고 주파수는 초음파 동조영역내 주파수로 한다.
4. 브릿지 타입의 반전회로에 앞서 승압 DC/DC 개폐 회로를 전치시킬 수 있으며, 인가되는 전압을 수요하는 전압값으로 전환시킨다. 예하면, 배터리를 통한 전력 인가 여건에서, 승압식 승압 DC/DC 개폐 회로를 통해 전압을 소정값까지 상승시킨다(도 7).
보다 상세하게 설명하면, 다양한 PWM을 사용할 수 있는바, 예하면 SPWM, SVPWN 등제어 방식을 통해 방형파제어를 교체하여 출력 파형이 정현파에 근사하도록 처리한다.
3상 브릿지 타입의 회로를 통해 3상직교전압을 출력하는 방식은 6개 스위칭 트랜지스터만 사용하는 장점을 띠며, 회로가 간단하여 IC화를 구현기 쉽다. 출력전류는 자동으로 평형을 이루며, 출력 토크의 리플이 작아 활용상 넓은 전방을 보인다.
전통적인 초음파 모터 제어방식 및 상술한 개선 후 제어방법에서 사용한 전원은 전부 2중 극성을 나타내며, 즉, 출력 전압은 교류타입으로, 상술한 회로를 통해 구현할 경우, 반드시 반전회로를 사용해야 한다. 반전회로가 수요하는 트랜지스터 수량은 각각 8개(2중 H브릿지) 혹은 6개(3상브릿지의 2상 직교 출력)이며, 출력 주파수는 통상적으로 오디오범위 이상에 있다. 예하면 15 kHz에서 200 kHz까지 범위에 있다. 회로 상에서 인덕터, 컨덴서 등수동소자의 작업주파수도 이범위내에 든다. 회로 상의 수동소자의 작업주파수를 한층 높이고, 전원 부피를 감소시키고자, 본 발명은 초음파 모터의 단극성 전력공급 방법도 안출한다. 예하면, 도 11과 같이, 도 3에서 표시하는 금속내환의 압전초음파 모터는 "++--"의 극화 방식을 지속 사용한다. 즉, 압전시트(112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 111) 등도 순서에 따라 "++--++--"방식으로 분극화한다. 압전시트(112, 114, 116, 118)의 일단 출력선 단자는 제1노드A에 연결되고, 다른 일단의 출력선 단자는 제3노드C와 연결되며, 압전시트(111, 113, 115, 117)의 일단 출력선 단자는 제2노드B에 연결하고 다른 일단 출력선 단자는 제3노드C에 연결한다. 제3노드 C는각 압전소자의 공용부이다. 전원출력 차원에서 하프 브릿지 직류 리플 전력공급 방식을 사용하며, 회로는 도 12를 참조한다. 제1레그(121)와 제2레그(122)를 포함하여 상술한 2개 레그의 출력단자는 각각 초음파 모터의 제1노드A 와 제2노드B에 연결하며, 레그별 제어방식은 아래와 같다:
1. 각 레그의 업트랜지스터는 전부 180° 방형파 혹은 기타 전도 앵글을 가진 방형파를 통한 제어 신호(도 13)를 사용한다. 레그의 상, 하 트랜지스터는 상호 전도가능하다(실제 제어 상, 레그의 상, 하 트랜지스터의 전도를 방지하고자 소정의 불감시간을 설정할 것을 요구한다)
2. 제1레그(121)의 위상 초기앵글은 0(도 13-A)이고, 제2레그(122)의 위상은 제1레그(121)보다 90° 전력앵글(도 13-B) 정체하거나 혹은 제2레그(122)의 위상은 제1레그(121)보다 90° 전력앵글(미도시) 앞선다. 이 경우 초음파 모터는 반전한다.
3. 출력은 2개 회로의 위상차 1/4주기의 직류 리플 방형파 전압으로 하며, 각각 제1레그(121)의 중간 포인트 혹은 제2레그(122)의 중간 포인트와 공용지 사이에서 취하며, 진폭은 DC/DC 개폐 회로의 출력값으로 하며, 리플 주파수는 초음파 모터가 동조영역내에서의 주파수로 한다.
4. 하프-브릿지 타입의 직류 리플 회로에 앞서 승압 DC/DC 개폐 회로를 전치시킬 수 있으며, 인가되는 전압을 수요하는 전압값으로 전환시키는데 사용된다. 예하면, 배터리를 통한 전력 인가 여건에서, 승압 DC/DC 개폐 회로를 통해 전압을 소정값까지 상승시킨다. 도 14가 표시하는 바와 같다.
보다 상세하게, 다양한 PWM을 사용할 수있는바, 예하면 SPWM, SVPWN 등 제어 방식을 통해 방형파제어를 대체하여 리플 직류 출력 파형이 정현파에 근사하도록 처리한다.
비록 도 12 중의 회로는 단극성 출력이긴 하지만, 기존의 4개 트랜지스터를 사용하고 있어 2개의 리플 직류 출력이 가능하다. 앞단에 승압회로가 존재하는 상황에서, 승압 DC/DC 개폐 회로가 수요하는 최저로 1개의 트랜지스터를 사용하면 총5개 트랜지스터를 소요하게 된다. 단극성 회로의 생성 원리에 따르면 1개 회로의 직류 출력을 생성하기 위해 최저로 1개 트랜지스터를 필요로하며 2개 회로의 경우 2개 트랜지스터를 수요한다.
도 15에서와 같이, 구동회로를 2회로 승압 DC/DC 개폐 회로로 간소화하면, 회로당 동일 주파수를 출력하나, 단, 위상차가 1/4주기의 직류 리플 신호를 출력한다. 회로별로 승압 DC/DC 개폐 회로는 1개 인덕터, 1개 트랜지스터, 1개 다이오드, 1개 콘덴서로 구성되며, 그 중에서 콘덴서의 일단은 전원입력단에 연결하고 다른 일단은 트랜지스터의 집전극 및 다이오드의 양극에 연결된다. 트랜지스터는 인덕터의 출력단과 접지부 사이에 연결하며, 2극관은 인덕터의 출력단과 전체 회로의 출력단 사이에 연결한다. 인덕터는 전체 회로의 출력단과 접지선사이에 연결한다. 그중에서 펄스 신호를 출력하기 위해 전체 회로의 출력단자와 접지선사이에 각각 1개의 트랜지스터(Q3,Q4)와 연결하여 압전소자의 콘덴서를 위해 방전한다.
상술한 방법은 4개 트랜지스터만 필요로하며, 적절한 주변 회로를 추가하여 초음파 모터의 구동을 구현가능하다. 또한, 직류신호를 출력하기에, 트랜지스터의 개폐 빈도를 수백 kHz 내지 수백만Hz까지 대폭 제고시켜, 승압 DC/DC 개폐 회로가 수요하는 인덕터 및 커패시턴스 용량과 부피를 대폭 감소시켜 구동 회로의 소형화와 집적화를 추진할 수 있다.
일부 경우에는 압전소자의 방전용 트랜지스터(Q3, Q4)를 생략할 수 있어 가장 간단한 회로 예하면 도 16과 같은 회로 조성이 가능하다.
혹은, 도 17이 도시하는 회로를 사용하여 승압회로의 트랜지스터 상에 역향으로 다이오드 1개를 병렬연결하며, 승압회로 상의 이극관은 역향으로 1개 트랜지스터를 병렬연결한다. 역향 병렬연결된 트랜지스터를 제어하여 압전소자 부하의 전력 에너지를 입력전원에 피드백하여 효율을 제고한다.
상술한 바와 같이 단극성 직류 리플 전압으로 전력을 제공하는 회로를 적용하여 통상적인 교류출력을 대체할 수 있다. 직류 출력방식을 사용하여 트랜지스터의 개폐 빈도를 수백 kHz 내지 수백만Hz까지 대폭 제고시켜, 구동 회로의 소형화와 집적화를 편리하게 구현가능하다.
발명 실시예1 :
도 3을 참조하여 설명하면, 본실시예에서 초음파 모터는 중심원 홀이 있는 고정자(31)와 회전자(33)를 포함한다. 고정자(31)는 중공 실린더 금속체 외관을 구성하며, 그 위에 다수 압전소자(32)를 고정하며, 회전자(33)는 내장하여 광학렌즈 그룹(34)의 회전 케이스(33)로 구성된다. 고정자(31) 바디와 회전자(33)는 나선무늬(35)를 통해 상호 연결된다. 즉, 고정자(31)의 중심원 홀 내벽에 내측 나선무늬를 설치하고 회전자(33)의 외표면에 상응한 나선무늬를 설치하며, 양자는 동일한 나선거리와 공칭지름을 가진다. 고정자 바디(31)는 다면체 혹은 실린더 외관의 중공내벽을 가진 구조로, 금속재질을 통해 그 위에 있는 압전소자들이 동일한 공용노드를 갖게 되며, 나선무늬 표면은 내마모처리 혹은 내마모성 재료를 도장하며, 나선무늬 단면은 삼각형, 제형, 직사각형 및 볼록면 등 다양한 형식으로 조합하며, 나선무늬의 선형은 연속되거나 단락을 나뉘거나 혹은 특정 궤적의 곡선일 수 있다.
도 4는 압전소자의 분극화 및구동전원의 결선은 표시한다. 압전시트(41-48)는 "++--++--" 방식으로 분극화 한 후, 순서에 따라 도 5b가 표시하는 회로의 제1레그(51)와 제3레그(53)의 중간 포인트에 연결한다. 동시에, 제2레그(52)의 중간 포인트와 고정자의 공용부를 상호 연결한 후, 압전시트는 활성화 되면서 고정자 상에 시계방향으로 회동하는 진동 진행파를 형성하며, 상술한 진행파는 마찰작용에 의해 회전자의 회동을 유도한다. 고정자와 회전자 사이에 나선연결이 존재하는 상황에서 회전자는 회동하는 동시에 축 방향 이동도 가능하다. 상응하게, 회전자의 광학렌즈그룹은 바로 수동(受動)적으로 움직이면서 위치를 변화하여 초점거리 조절 효과를 발생한다.
본 실시예를 보면, 제1레그(51)과 제2레그(52), 제3레그(53)의 제어방식은 도 6a에서 표시하는 바와 같으나, 도 6b를 통해 압전소자와 공용부 사이에 추가한 실제 전압 파형 UAB 와 UCB를 표시한다.
발명 실시예2 :
실시예2는 실시예1에 비해 구동전원회로 상 차이점을 나타낸다. 도 7이 표시하는 바와 같이, 도 5b가 도시하는 브릿지 타입의 반전회로에 앞서 승압 DC/DC 개폐 회로를 추가하여 공급전압을 높이기 위한 목적을 달성한다. 예하면, 배터리 전력 공급방식에서 승압 DC/DC 개폐회로를 사용하여 전압을 소정값까지 상승시킨다.
물론, 공급전압이 압전소자가 수요하는 구동전압보다 크면 동일한 방법을 적용하여 강압 DC/DC을 통해 전압 하강을 구현한다.
발명 실시예3 :
실시예3는 도 8을 참조하여 초음파 모터에 대하여 설명한다. 실시예3의 초음파 모터 기본구조 형식은 도 3과 유사하다. 다만 압전소자 수량이 6개로, 수량상 차이점을 보이면서, 상술한 모터는 3상 전원방식으로 구동할 수 있으며 그 방식은 아래와 같다:
압전소자의 분극화 및 구동 전원의 결선은 도 9에 표시된 바와 같다. 압전시트(92-94, 96-98)는 전부 정향 극화 방식을 사용하며, 순서에 따라 도 5b에 표시된 회로의 제1레그(51), 제2레그(52), 제3레그(53)의 중간 포인트에 연결한 후, 압전시트는 3상 전원에 의해 활성화되면서 고장자 상에 시계방향으로 회동하는 진동 진행파를 형성하며, 상술한 진행파는 마찰작용에 의해 회전자의 회전을 유도한다. 고정자와 회전자 사이에 나선연결이 존재하는 상황에서 회전자는 회동하는 동시에 축 방향 이동도 가능하다.
본 실시예에서 제1레그(51)와 제2레그(52), 제3레그(53)의 제어방식은 도 10a에서 표시하는 바와 같으나, 도 10b를 통해 압전소자와 공용부 사이에 추가한 실제 전압 파형UAB , UCB , UCA 를 표시한다.
발명 실시예4 :
실시예4에서도 실시예1에서 설명한 초음파 모터를 사용하고, 실시예1과 동일한 압전소자 분극화 방식을 사용하며, 구동전원의 결선방식은 도 11에서 표시하는 바와 같다. 순서에 따라 도 12에서 표시하는 회로의 제1레그(121)와 제2레그(122)의 중심 포인트에 연결하고, 모터의 공용부를 전원의 접지상과 연결한 후, 압전시트가 활성화 되면서 고정자 상에 시계방향에 따라 회전하는 진동 진행파를 형성하며, 상술한 진행파는 마찰작용에 의해 회전자의 회동을 유도한다. 고정자와 회전자 사이에 나선연결이 존재하는 상황에서 회전자는 회동하는 동시에 축 방향 이동도 가능하다.
본 실시예에서 제1레그(121)와 제2레그(122)의 제어방식은 도 13에서 표시하는 바와 같다.
발명 실시예5 :
실시예5는 실시예4에 비해 구동전원회로 상 차이점을 나타낸다. 도 14가 표시하는 바와 같이, 도 13이 도시하는 브릿지 타입의 반전회로에 앞서 승압 DC/DC 개폐 회로를 추가하여 공급전압을 높이기 위한 목적을 달성한다. 예하면, 배터리 전력 공급방식에서 승압 DC/DC개폐회로를 사용하여 전압을 소정값까지 상승시킨다.
물론, 공급전압이 압전소자가 수요하는 구동전압보다 크면 동일한 방법을 적용하여 강압 DC/DC을 통해 전압 하강을 구현한다.
발명 실시예7 :
실시예7에서도 실시예1에서 설명한 초음파 모터를 사용하고, 실시예1과 동일한 압전소자 분극화 방식을 사용하며, 구동전원의 결선방식은 도 15에서 표시하는 바와 같다. 순서에 따라 도 15에서 표시하는 회로의 출력단자와 연결하고, 모터의 공용부를 전원의 접지선과 연결한 후, 압전시트가 활성화 되면서 고정자 상에 시계방향에 따라 회전하는 진동 진행파를 형성하며, 상술한 진행파는 마찰작용에 의해 회전자의 회동을 유도한다. 고정자와 회전자 사이에 나선연결이 존재하는 상황에서 회전자는 회동하는 동시에 축 방향 이동도 가능하다.
발명 실시예8 :
실시예8은 실시예7에 비해 구동전원회로 상 차이점을 나타내며 도 16이 표시하는 바와 같다.
발명 실시예9 :
실시예9은 실시예7에 비해 구동전원회로 상 차이점을 나타내며 도 17이 표시하는 바와 같다.

Claims (15)

  1. 3상 풀 브릿지 인버터 회로에 의한 초음파 모터 구동방법에 있어서,
    상기 3상 풀 브릿지 인버터 회로는 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 내포하고, 상기 초음파 모터는 다수 압전소자를 포함하며, 상기 다수 압전소자는 2개씩 그룹을 구성하고, 그룹별 압전 소자는 제1압전소자와 제2압전소자를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 제1압전소자의 일단 출력선 단자를 상기 제1레그의 출력단에 연결하고, 상기 제1압전소자의 다른 일단의 출력선 단자를 공용부에 연결하며,
    상기 제2압전소자의 일단 출력선 단자를 상기 제3레그의 출력단에 연결하고, 상기 제2압전소자의 다른 일단의 출력선 단자를 상기 공용부에 연결하며, 상기 공용부는 상기 제2레그이고, 4개를 한개 그룹으로 하는 인접한 압전소자는 "++--" 분극화 방식을 사용하며,
    상기 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 제어하여 상기 제1레그와 제2레그의 출력단간의 전압 및 상기 제3레그와 제2레그의 출력단간의 전압이 위상차가 90도인 교류전압으로 하고, 상기 교류전압의 주파수는 상기 초음파 모터의 동조영역내 주파수인 것을 특징으로 하는
    3상 풀 브릿지 인버터 회로에 의한 초음파 모터 구동방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1레그, 제2레그 및 제3레그는 각각 상호 직렬연결된 제1트랜지스터와 제2트랜지스터를 포함하며
    상기 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 제어하는 절차는,
    상기 제1레그, 제2레그 및 제3레그의 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터를 각각 180도로 전도되도록 제어하며, 상기 제2레그를 제어하기 위한 파형의 위상과 제1레그를 제어하기 위한 파형의 위상은 90도의 위상차가 있으며 상기 제3레그를 제어하기 위한 파형과 제1레그를 제어하기 위한 파형간의 위상차가 180도이도록 하는 것을 특징으로 하는
    3상 풀 브릿지 인버터 회로에 의한 초음파 모터 구동방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 제어하는 것은, 상기 3상 풀 브릿지 인버터 회로에 전치된 DC/DC 개폐회로가 모터에 인가된 전압을 상기 압전소자가 요구하는 전압진폭값으로 전환하는 절차를 포함하는 것을 특징으로 하는
    3상 풀 브릿지 인버터 회로에 의한 초음파 모터 구동방법.
  4. 3상 풀 브릿지 인버터 회로에 의한 초음파 모터 구동방법에 있어서，
    상기 3상 풀 브릿지 인버터 회로는 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 포함하고, 상기 초음파 모터는 다수 압전 소자를 포함하며, 상기 다수 압전소자는 3개씩 1개 그룹을 조성하고, 그룹별 압전소자는 제1압전소자, 제2압전소자 및 제3압전소자를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 제1압전소자의 일측 출력선 단자를 상기 제1레그의 출력단에 연결하고, 다른 일측 출력선 단자를 공용부에 연결하며,
    상기 제2압전소자의 일측 출력선 단자를 상기 제2레그의 출력단에 연결하고, 다른 일측 출력선 단자를 상기 공용부에 연결하며,
    상기 제3압전소자의 일측 출력선 단자를 상기 제3레그의 출력단에 연결하고, 다른 일측 출력선 단자를 상기 공용부에 연결하고, 상기 다수 압전소자는 전부 정향 분극화 방식을 사용하며,
    상기 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 제어하여 상기 제1레그와 제2레그의 출력단간의 전압, 상기 제2레그와 제3레그의 출력단간의 전압 및 상기 제3레그와 제1레그의 출력단간의 전압 등을 통해 위상차가 120도인 교류전압을 형성하며, 상기 교류전압별 주파수는 상기 초음파 모터의 동조영역내 주파수인 것을 특징으로 하는
    3상 풀 브릿지 인버터 회로에 의한 초음파 모터 구동방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1레그, 제2레그 및 제3레그별로 상호 직렬연결된 제1트랜지스터와 제2트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 제어하는 절차는,
    상기 제1트랜지스터와 제2트랜지스터별로 180도 전도되도록 제어하며, 상기 제2레그를 제어하기 위한 파형과 상기 제1레그를 제어하기 위한 파형간은 120도의 위상차를 나타내며, 상기 제3레그를 제어하기 위한 파형과 상기 제1레그를 제어하기 위한 파형간은 240도의 위상차를 나타내는 것을 특징으로 하는
    3상 풀 브릿지 인버터 회로에 의한 초음파 모터 구동방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 제어하는 것은, 상기 3상 풀 브릿지 인버터 회로에 전치된 DC/DC 개폐회로가 모터에 공급하는 전압을 상기 압전소자가 필요로 하는 전압진폭값으로 전환하는 절차를 포함하는 것을 특징으로 하는
    3상 풀 브릿지 인버터 회로에 의한 초음파 모터 구동방법.
  7. 하프 브릿지 회로를 활용한 초음파 모터 구동방법에 있어서，
    상기 하프 브릿지 회로는 제1레그와 제2레그를 포함하고，상기 초음파 모터는 다수 압전소자를 포함하며, 상기 다수 압전소자는 2개씩 1개 그룹을 구성하고, 그룹별 압전소자는 제1압전소자와 제2압전소자를 포함하며, 상기 방법은,
    상기 제1압전소자의 일단 출력선 단자를 상기 제1레그의 출력단에 연결하고 다른 일단의 출력선 단자를 공용부에 연결하며,
    상기 제2압전소자의 일단 출력선 단자를 상기 제2레그의 출력단에 연결하고 다른 일단 출력선 단자를 상기 공용부에 연결하며, 4개씩 한개 그룹을 조성하는 인접한 압전소자는 "++--" 분극화 방식을 사용하며,
    상기 제1레그 및 제2레그를 제어하여 상기 제1레그와 제2레그의 출력값이 위상차가 90도인 직류 펄스전압으로 하고, 상기 직류 펄스전압의 주파수는 상기 초음파 모터의 동조영역내 주파수인 것을 특징으로 하는
    하프 브릿지 회로를 활용한 초음파 모터 구동방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1레그, 제2레그별로 각각 상호 직렬연결된 제1트랜지스터와 제2트랜지스터가 포함되며，
    상기 제1레그, 제2레그를 제어하는 절차는,
    상기 제1트랜지스터 및 제2트랜지스터를 각각 소정의 전도각도로 전도되도록 제어하며, 상기 제2레그를 제어하기 위한 파형과 제1레그를 제어하기 위한 파형간은 90도의 위상차를 나타내는 것을 특징으로 하는
    하프 브릿지 회로를 활용한 초음파 모터 구동방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1레그 및 제2레그를 제어하는 것은, 상기 하프 브릿지 회로에 전치된 DC/DC 개폐회로가 모터에 인가된 전압을 상기 압전소자가 요구하는 전압진폭값으로 전환하는 절차를 포함하는 것을 특징으로 하는
    하프 브릿지 회로를 활용한 초음파 모터 구동방법.
  10. 승압 DC/DC 개폐회로에 의한 초음파 모터 구동방법에 있어서，
    상기 승압 DC/DC 개폐회로는 제1 DC/DC 개폐회로와 제2 DC/DC 개폐회로를 포함하며, 상기 초음파 모터는 다수 압전소자를 포함하며, 상기 다수 압전소자는 2개씩 1개 그룹을 조성하며, 그룹별로 압전소자는 제1압전소자와 제2압전소자를 포함하고, 상기 방법은,
    상기 제1압전소자의 일단 출력선 단자를 상기 제1 DC/DC 개폐회로의 출력단에 연결하고 다른 일단의 출력선 단자를 공용부에 연결하며,
    상기 제2압전소자의 일단 출력선 단자를 상기 제2 DC/DC 개폐회로의 출력단에 연결하고 다른 일단 출력선 단자도 상기 공용부에 연결하며, 4개씩 한개 그룹으로 하는 인접한 압전소자는 "++--" 분극화 방식을 사용하며,
    상기 제1 DC/DC 개폐회로와 제2 DC/DC 개폐회로가 소정 주파수로 펄스 작동을 하도록 제어하며, 제1직류 펄스전압과 제2직류 펄스전압을 각각 출력하며,
    상기 제1직류 펄스전압과 제2직류 펄스전압의 주파수는 동일하나, 단, 위상차는 1/4주기에 상당하며, 진폭값은 상기 제1 DC/DC 개폐회로와 제2 DC/DC 개폐회로의 출력값이며, 상기 펄스전압의 주파수는 상기 초음파 모터의 동조영역내 주파수인 것을 특징으로 하는
    승압 DC/DC 개폐회로에 의한 초음파 모터 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 DC/DC 개폐회로와 제2 DC/DC 개폐회로는 각각 전기감지장치, 제1트랜지스터 및 제1 다이오드를 포함하며, 상기 전기감지장치의 일단은 전원 입력단에 연결하고, 다른 일단을 상기 제1트랜지스터의 집전극 및 상기 제1 다이오드의 양극에 연결하며, 상기 제1트랜지스터를 상기 전기감지장치의 출력단과 접지선간에 연결하며, 상기 제1다이오드는 상기 전기감지장치의 출력단과 전체 회로의 출력단간에 연결하며, 상기 제1 DC/DC 개폐회로와 제2 DC/DC 개폐회로 각각의 출력단과 접지선간에도 제2트랜지스터를 연결하며, 상기 제1트랜지스터는 역향으로 제2다이오드를 병렬연결하고, 상기 방법은,
    상기 제2트랜지스터를 제어하여 펄스주파수 방식으로 상기 압전소자에 주기적으로 방전하는 절차를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    승압 DC/DC개폐회로에 의한 초음파 모터 구동방법.
  12. 초음파 모터에 있어서,
    초음파 모터는 회전자, 고정자, 및 3상 풀 브릿지 인버터 회로를 포함하고,
    상기 고정자는 중공내벽을 가진 금속본체를 포함하고, 나선무늬를 통해 상기 회전자와 결합하며, 상기 고정자 상에 다수 압전소자를 설치하며, 상기 고정자는 상기 다수 압전소자의 공용접지 포인트를 구성하며, 상기 다수 압전소자는 제1압전소자와 제2압전소자로 구성된 다수 압전소자 짝을 포함하며
    상기 3상 풀 브릿지 인버터 회로는 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 포함하며，
    상기 제1압전소자의 일 출력선 단자를 상기 제1레그의 출력단에 연결하며, 다른 일 출력선 단자는 공용부에 연결하고, 상기 제2압전소자의 일 출력선 단자는 상기 제3레그의 출력단에 연결하며, 다른 일 출력선 단자는 상기 공용부에 연결하고, 상기 공용부는 상기 제2레그이며, 4개씩 1개 그룹으로 하는 인접한 압전소자는 "++--" 분극화 방식을 사용하며,
    상기 제1레그와 제2레그의 출력단간의 전압 및 상기 제3레그와 제2레그의 출력단간의 전압을 통해 위상차가 90도인 교류전압을 형성하며, 상기 교류전압의 주파수는 상기 초음파 모터의 동조영역내 주파수인 것을 특징으로 하는
    초음파 모터.
  13. 초음파 모터에 있어서,
    초음파 모터는 회전자, 고정자 및 3상 풀 브릿지 인버터 회로를 포함하고, 상기 고정자는 중공내벽을 가진 금속본체를 포함하며, 나선무늬를 통해 상기 회전자와 결합하며, 상기 고정자 상에 다수 압전소자를 설치하며, 상기 고정자는 상기 다수 압전소자의 공용부를 구성하며, 상기 다수 압전소자는 제1압전소자와 제2압전소자 및 제3압전소자로 구성된 다수 압전소자 짝을 포함하고,
    3상 풀 브릿지 인버터 회로는 제1레그, 제2레그 및 제3레그를 포함하며，
    상기 제1압전소자의 일 출력선 단자를 상기 제1레그의 출력단에 연결하며, 다른 일 출력선 단자는 공용부에 연결하고, 제2압전소자의 일 출력선 단자는 상기 제2레그의 출력단에 연결하며, 다른 일 출력선 단자는 상기 공용부에 연결하며 제3압전소자의 일 출력선 단자는 상기 제3레그의 출력단에 연결하며, 다른 일 출력선 단자는 상기 공용부에 연결하며, 상기 다수 압전소자는 전부 정향 분극화방식을 사용하고,
    상기 제1레그와 제2레그의 출력단간의 전압 및 상기 제2레그와 제3레그의 출력단간의 전압, 및 제3레그와 제1레그의 출력단간의 전압을 통해 위상차가 120도인 교류전압을 형성하며, 상기 교류전압의 주파수는 상기 초음파 모터의 동조영역내 주파수인 것을 특징으로 하는
    초음파 모터.
  14. 초음파 모터에 있어서,
    초음파 모터는 회전자, 고정자 및 하프 브릿지 회로를 포함하고, 상기 고정자는 중공내벽을 가진 금속본체를 포함하며, 나선무늬를 통해 상기 회전자와 결합하며, 상기 고정자 상에 다수 압전소자를 설치하며, 상기 고정자는 상기 다수 압전소자의 공용부를 구성하며, 상기 다수 압전소자는 제1압전소자와 제2압전소자로 구성된 다수 압전소자 짝을 포함하며,
    하프 브릿지 회로는 제1레그, 제2레그를 포함하며, 상기 제1압전소자의 일 출력선 단자를 상기 제1레그의 출력단에 연결하며, 다른 일 출력선 단자는 공용부에 연결하며, 상기 제2압전소자의 일 출력선 단자는 상기 제2레그의 출력단에 연결하며, 다른 일 출력선 단자는 상기 공용부에 연결하고, 4개 씩 1개 그룹으로 하는 인접한 압전소자는 "++--" 분극화 방식을 사용하며,
    상기 제1레그와 제2레그는 위상차가 90도인 직류펄스전압을 출력하며, 상기 직류펄스전압의 주파수는 상기 초음파 모터의 동조영역내 주파수인 것을 특징으로 하는
    초음파 모터.
  15. 초음파 모터에 있어서,
    초음파 모터는 회전자, 고정자, 제1 DC/DC 개폐회로 및 제2 DC/DC 개폐회로를 포함하고,
    상기 고정자는 중공내벽을 가진 금속본체를 포함하며, 나선무늬를 통해 상기 회전자와 결합하고, 상기 고정자 상에 2개씩 1개 그룹을 조성한 다수 압전소자를 설치하며, 상기 고정자는 상기 다수 압전소자의 공용부를 구성하며, 그룹별 압전소자는 제1압전소자와 제2압전소자를 포함하며
    상기 제1압전소자의 일 출력선 단자를 상기 제1 DC/DC 개폐회로의 출력단에 연결하며, 다른 일 출력선 단자는 공용부에 연결하고, 상기 제2압전소자의 일 출력선 단자는 상기 제2 DC/DC 개폐회로의 출력단에 연결하며, 다른 일 출력선 단자는 상기 공용부에 연결하고, 4개씩 1개 그룹을 구성하는 인접한 압전소자는 "++--" 분극화 방식을 사용하며,
    상기 제1 DC/DC 개폐회로와 제2 DC/DC 개폐회로는 각자의 상기 출력단을 통해 제1직류 펄스전압과 제2직류 펄스전압을 각각 출력하며,
    상기 제1직류 펄스전압과 제2직류 펄스전압의 주파수는 동일하나, 단, 위상차는 1/4주기에 상당하며, 진폭값은 상기 제1 DC/DC 개폐회로와 제2 DC/DC 개폐회로의 출력값이며, 상기 펄스전압의 주파수는 상기 초음파 모터의 동조영역내 주파수인 것을 특징으로 하는
    초음파 모터.
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