KR20070016779A - 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조 - Google Patents

압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조 Download PDF

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Abstract

압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 지지하는 구조가 제공된다.
본 발명은, 적어도 하나의 압전소자를 구비하며, 적어도 하나의 노달 지점(nodal point)을 갖는 압전 스테이터; 상기 압전소자를 통하여 상기 압전 스테이터와 탄성적으로 접촉하며, 상기 압전소자에 전기장이 인가될 때 상기 압전 스테이터의 변형에 의하여 압전 스테이터의 노달 지점과 접촉하는 적어도 하나의 탄성부재; 상기 압전 스테이터의 둘레에 설치되며, 상기 탄성부재가 장착되는 홀더; 및 상기 탄성부재를 통하여 상기 압전소자에 전기장을 인가하는 전원 인가부; 를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면 압전 스테이터의 노달 지점을 정확히 지지할 수 있게 되어 압전 스테이터의 진동효율이 높아진다는 효과를 얻을 수 있다.
압전소자, 스테이터, 로터, 노달 지점, 홀더

Description

압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조{Supporting Structure For Finding the Nodal Point on the Piezoelectric Stator Automatically}
도 1은 종래기술에 의해 압전 스테이터에 전원을 인가하는 구조를 나타내는 개략도.
도 2a는 일반적인 튜브형 압전 스테이터를 도시한 사시도.
도 2b는 일반적인 튜브형 압전 스테이터의 노달 지점을 도시한 변위 분포도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 압전 스테이터의 노달지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조의 원리를 나타내는 개략도.
도 4a와 도 4b는 본 발명에 의한 압전 스테이터의 노달지점을 지지하는 실시예를 나타내는 개략도.
도 5는 본 발명에 의한 압전 스테이터의 지지구조를 도시하는 분해사시도.
도 6은 본 발명에 의한 초음파 압전 모터의 사시도.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 탄성부재의 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 홀더의 사시도.
도 9는 본 발명에 의한 초음파 압전 모터의 분해사시도.
도 10은 본 발명에 의한 압전 스테이터 지지구조의 다른 실시예를 도시하는 분해사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
16,51... 노달 지점(nodal point) 100... 압전 스테이터
110... 압전소자 150... 몸체
200... 탄성부재 210... 접촉부재
220... 코일 스프링 230... 하우징
260... 판 스프링 300... 홀더
400... 전원인가부 500... 로터
560... 예압부재
본 발명은 압전 초음파 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압전 초음파 모터에 구비되는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 지지할 수 있는 구조에 관한 것이다.
압전소자는 인가된 전기장에 대하여 변위(strain)를 발생시키거나 응력 (stress)에 대하여 전압을 발생시키는 재료로서 이러한 압전소자로 구성되는 진동자(stator, 이하 '압전 스테이터'라 함)는 수십~수백kHz의 공진주파수에서 구동하며, 적층 또는 변위확대 구조를 통해 증폭된 변위를 로터(rotor)에 전달한다.
이러한 압전소자는 그 자체를 진동자로 사용하거나 특정 형상을 갖는 구조물과 결합시켜 사용하는데 이들은 수십~수백kHz의 공진(고유) 주파수(natural frequency) 중 특정 주파수 및 입력 파형, 위상차에 따라 필요한 변위를 발생하게 된다. 이러한 공진 주파수에서 발생하는 변형은 1차 모드, 2차 모드, 3차 모드 등 고유 모드로 표현이 되며 이러한 각 모드에서 구조물은 이론상 변위가 0에 해당하는 노달 지점(Nodal Point)를 갖는다(도 2b 참조).
노달 지점과 같거나 가까운 곳을 통하여 압전 스테이터에 전기장을 인가하는 경우 압전 스테이터의 진동효율은 높아지게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 압전소자(10)의 노달 지점과 가까운 전극 표면에 납땜(Soldering)(30) 또는 전도성 접착제(Silver Paste)로 전선(20)이나 FPCB(flexible printed circuit board)를 부착하는 방식이 사용되어 왔다.
그러나, 이러한 납땜 공정 등은 압전 소자(10)의 전극면을 상하게 할 수 있고, 반복진동에 따라 이탈되거나, 가혹한 조건에서 전극이 박리된다는 문제점이 있다.
그리고, 누적 피로에 의하여 와이어의 단선이 발생할 수 있으며, 납땜 열에 의한 전극표면의 열화, 납땜량의 불균일에 의하여 어드미턴스 특성이 감소하는 등의 문제점이 있다.
또한, 압전소자(10)의 정확한 노달 지점에 납땜이 되지 않는 경우, 진동 크기를 나타내는 어드미턴스(admittance)의 값이 상대적으로 낮게 되어 진동 효율이 저하된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 압전소자에 전기장이 인가될 때 전원인가부가 자동으로 노달 지점에 위치하도록 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 정확한 노달 지점에 전원이 인가되어 진동효율을 극대화할 수 있는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조를 제공함을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은 와이어의 단선, 납땜 등에 의한 전극표면의 열화, 납땜 열에 의한 전극표면의 열화, 납땜량의 불균일에 의하여 진동효율 감소, 전극 박리 등을 방지할 수 있는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조를 제공함을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서 본 발명은, 적어도 하나의 압전소자를 구비하며, 적어도 하나의 노달 지점(nodal point)을 갖는 압전 스테이터; 상기 압전소자를 통하여 상기 압전 스테이터와 탄성적으로 접촉하며, 상기 압 전소자에 전기장이 인가될 때 상기 압전 스테이터의 변형에 의하여 압전 스테이터의 노달 지점과 접촉하는 적어도 하나의 탄성부재; 상기 압전 스테이터의 둘레에 설치되며, 상기 탄성부재가 장착되는 홀더; 및 상기 탄성부재를 통하여 상기 압전소자에 전기장을 인가하는 전원 인가부; 를 포함하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조를 제공한다.
바람직하게는, 상기 탄성부재는 코일 스프링을 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 상기 탄성부재는 상기 압전소자와 접촉하는 접촉부재와, 상기 접촉부재와 압전소자가 탄성적으로 접촉하도록 탄성력을 제공하는 코일 스프링과, 상기 코일 스프링 과 접촉부재의 이탈을 방지하는 하우징을 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 접촉부재는 호형 단면을 갖는다.
또한, 상기 탄성부재는 상기 압전소자와 탄성적으로 접촉하는 판 스프링을 포함하여 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 압전 스테이터는 몸체와, 상기 몸체의 외부에 부착된 복수 개의 압전소자를 구비하며, 상기 탄성부재는 각각의 압전소자와 탄성적으로 접촉하도록 복수 개로 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 압전 스테이터는 몸체와, 상기 몸체의 외부에 부착된 복수 개의 압전소자를 구비하며, 상기 복수 개의 압전소자는 적어도 하나의 탄성부재 및 상기 홀더에 형성된 적어도 하나의 지지부재와 접촉할 수 있다.
바람직하게는, 상기 압전 스테이터는 원 기둥, 각 기둥 또는 중공 튜브의 형상으로 이루어지며, 상기 홀더는 상기 압전 스테이터를 길이방향으로 이동가능하도 록 그 내부에 수용할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 전원인가부는 상기 홀더의 외부면에 장착되며 상기 탄성부재와 전기적으로 연결될 수 있다.
이때, 상기 전원인가부는 FPCB(flexible printed circuit board)로 이루어질 수 있다.
다른 측면으로서 본 발명은, 몸체와, 상기 몸체의 외부에 일정 각도마다 장착된 복수 개의 압전소자를 구비하며, 적어도 하나의 노달 지점(nodal point)을 갖는 압전 스테이터; 상기 압전소자를 통하여 상기 압전 스테이터와 탄성적으로 접촉하며, 상기 압전소자에 전기장이 인가될 때 상기 압전 스테이터의 변형에 의하여 압전 스테이터의 노달 지점과 접촉하는 적어도 하나의 탄성부재; 상기 압전 스테이터를 길이방향으로 이동가능하도록 그 내부에 수용하며, 상기 탄성부재가 장착되는 홀더; 상기 탄성부재를 통하여 상기 압전소자에 전기장을 인가하는 전원 인가부; 및 상기 압전 스테이터와 접촉하여 압전 스테이터의 진동에 의하여 회전하는 로터; 를 포함하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조를 제공한다.
바람직하게는, 상기 압전 스테이터와 로터는 예압부재를 통하여 미리 가압된 상태로 유지될 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 탄성부재는 상기 압전소자와 접촉하는 접촉부재와, 상기 접촉부재와 압전소자가 탄성적으로 접촉하도록 탄성력을 제공하는 코일 스프링과, 상기 코일 스프링 과 접촉부재의 이탈을 방지하는 하우징을 구비할 수 있다.
이때, 상기 접촉부재는 호형 단면을 갖는다.
바람직하게는, 상기 탄성부재는 상기 압전소자와 탄성적으로 접촉하는 판 스프링을 포함하여 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 탄성부재는 각각의 압전소자와 탄성적으로 접촉하도록 복수 개로 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수 개의 압전소자는 적어도 하나의 탄성부재 및 상기 홀더에 형성된 적어도 하나의 지지부재와 접촉할 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 압전 스테이터는 중공 튜브 형상, 원 기둥, 각 기둥 또는 중공 튜브의 형상으로 이루어질 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
도 2a는 일반적인 튜브형 압전 스테이터를 도시한 사시도이고, 도 2b는 일반적인 튜브형 압전 스테이터의 노달 지점을 도시한 변위 분포도이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 압전 스테이터의 노달지점을 자동을 지지하는 구조의 원리를 나타내는 개략도이고, 도 4a와 도 4b는 본 발명에 의한 압전 스테이터의 노달지점을 지지하는 실시예를 나타내는 개략도이고, 도 5는 본 발명에 의한 압전 스테이터의 지지구조를 도시하는 분해사시도이며, 도 6은 본 발명에 의한 초음파 압전 모터의 사시도이다.
또한, 도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 의한 탄성부재의 단면도이고, 도 8은 본 발명에 의한 홀더의 사시도이고, 도 9는 본 발명에 의한 초음파 압전 모터의 분해사시도이며, 도 10은 본 발명에 의한 압전 스테이터 지지구조의 다른 실시예를 도시하는 분해사시도이다.
일반적으로 압전소자를 구비하는 압전 스테이터는 이론상 변위가 0에 해당하는 노달 지점(Nodal Point)를 갖는다.
예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, 중공형의 몸체(15) 외면에 복수 개의 압전소자(11)가 장착된 압전 스테이터(10)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 두 개의 노달 지점(16)을 갖는다.
이러한 노달 지점은 압전소자(11)의 분극방향, 형태, 압전소자(11)에 인가되는 위상의 차이 등에 의해 압전 스테이터(10)마다 달라질 수 있다.
이러한 압전 스테이터(10)의 진동효율을 극대화하기 위해 정확한 노달 지점(16)에 전기장을 인가할 필요가 있다.
본 발명은 이와 같이 정확한 노달지점에 전기장을 공급할 수 있도록, 전기장이 인가될 때 압전 스테이터의 변형력과 탄성부재의 탄성력에 의하여 자동으로 정확한 노달 지점을 지지하고 정확한 노달 지점에 전기장을 인가하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 도 3을 참조하여 본 발명에 의한 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조의 원리에 대해 살펴본다.
도 3a에 도시된 바와 같이 고정단(61)에 고정된 탄성부재(62)에 접촉부재 (63)을 연결하고 압전 스테이터(50)와 접촉시킨다. 이때, 상기 압전 스테이터(50)에 전기장을 인가하면 압전 스테이터(50)는 진동을 하게 된다.
이와 같이 전기장이 인가되어 압전 스테이터(50)가 진동하게 되면 탄성부재(62)의 탄성력에 의하여 압전 스테이터(50)는 탄성력(A)이 가장 작은 노달 지점(51)과 접촉부재(63)가 접촉하도록 B 방향으로 이동하게 되어 도 3c의 상태가 된다. 즉, 탄성부재(62)의 탄성력이 가장 작도록 압전 스테이터(50)가 이동하게 된다.
반대로, 도 3b의 경우에도 압전 스테이터(50)는 탄성력(A)이 가장 작은 노달 지점(51)과 접촉부재(63)가 접촉하도록 B 방향으로 이동하게 되어 도 3c의 상태가 된다.
이와 같이, 탄성력과 변형력을 이용하여 정확한 노달지점(51)에 접촉부재(63)가 접촉하도록 할 수 있고, 이 위치에서 전원을 인가하면 진동효율을 극대화시킬 수 있게 된다.
도 3의 경우와 반대로 압전 스테이터(50)가 고정되고 탄성부재(62) 및 접촉부재(63)가 이동가능한 상태인 경우에는 접촉부재(63)가 이동하여 정확한 노달 지점(51)에서 지지되도록 할 수 있다.
도 4는 이러한 압전 스테이터(50)를 지지하는 구조에 대한 실시예이다.
도 4a에서와 같이, 압전 스테이터(50)는 적어도 두 개 이상의 지점에서 접촉부재(63)와 접촉하도록 구성할 수 있다. 이때, 압전 스테이터(50)에 균일한 탄성력을 제공하도록 상기 접촉부재(63)는 압전 스테이터(50)의 외부면에 일정한 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하다.
또한 도 4b에서와 같이, 압전 스테이터(50)는 적어도 하나의 지지부재(64) 및 적어도 하나의 접촉부재(63)와 접촉하도록 구성할 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조는 압전 스테이터(100)와, 탄성부재(200)와, 홀더(300)와, 전원인가부(400)를 포함하여 구성된다.
상기 압전 스테이터(100)는 적어도 하나의 압전소자(110)를 구비하며, 상기 압전소자(110)가 진동할 때, 일정한 위치의 노달 지점(nodal point)을 갖는다.
이때, 상기 압전 스테이터(100)는 도 9에 도시된 바와 같이, 중공형의 몸체(150)와, 상기 몸체(150)의 외부에 부착된 복수 개의 압전소자(110)를 구비하는 튜브 형상을 이룰 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
즉, 본 발명에 의한 압전 스테이터(100)는 적어도 하나의 노달 지점을 갖는 임의의 압전 스테이터에 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 압전 스테이터(100)는 중실형의 원 기둥 또는 각 기둥으로 이루어질 수 있고, 원형 단면을 갖는 중공 튜브의 형상으로 이루어질 수도 있다.
또한, 본 발명에 의한 압전 스테이터(100)는 도 9에서와 같이, 몸체(15) 외부에 다수의 압전소자(110)가 부착된 형태뿐만 아니라 전체로서 하나의 압전소자(110)로만 이루어진 형태도 될 수도 있고, 몸체를 구비하지 않고 다수의 압전소자가 서로 연결된 형태 또는 다수의 압전소자(110)가 적층된 형태를 가질 수도 있다.
그리고, 이러한 압전소자(110)의 분극 방향도 제한되지 않는다.
상기 압전소자(110)는 몸체(150) 외부에 복수 개 장착될 수 있으며, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 몸체(150)의 외부에 일정한 간격을 두고 네 개가 장착될 수도 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(200)는 홀더(300)의 안착개구(310)에 장착되며, 상기 압전 스테이터(100)의 압전소자(110)와 탄성적으로 접촉한다.
전술한 바와 같이, 탄성부재(200)는 상기 압전소자(110)에 전기장이 인가될 때 상기 압전 스테이터(100)의 변형에 의하여 압전 스테이터(100)의 노달 지점과 접촉하게 되며, 이를 위해 홀더(300) 또는 압전 스테이터(100)의 이동에 필요한 탄성력을 제공한다.
이때, 상기 탄성부재(200)는 각각의 압전소자(110)의 전극면과 접촉하도록 각각의 압전소자(110)에 대응하여 구비되며 전원인가부(400)를 통해 인가되는 전기장을 전달한다. 이를 위하여 상기 탄성부재(200)는 금속 등 전도성 물질로 이루어진다.
도 7을 참조하여 탄성부재(200)에 대해 보다 상세히 살펴본다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(200)는 코일 스프링(220)을 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 상기 탄성부재(200)는 압전소자(110)와 접촉하는 접촉부재(210)와, 상기 접촉부재(210)와 압전소자(110)가 탄성적으로 접촉하도록 탄성력을 제공하는 코 일 스프링(220)과, 상기 코일 스프링(220)과 접촉부재(210)의 이탈을 방지하는 하우징(230)을 구비할 수 있다.
상기 접촉부재(210)는 압전소자(110)의 전극면의 손상을 막고 도 6에서와 같이 압전소자(110)와 마찰이 적어 압전 스테이터(100)가 자유롭게 이동할 수 있도록 호형 단면을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 상기 접촉부재(210)와 압전소자(110)는 점접촉을 하는 것이 바람직하다.
이때, 압전 스테이터(100)에 균일한 탄성력을 제공하도록 상기 탄성부재(200) 및 이에 구비되는 접촉부재(210)는 압전 스테이터(100)의 외부면에 일정한 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 몸체(150)의 외부에 부착된 복수 개의 압전소자(110)를 구비할 때, 상기 복수 개의 압전소자(110)는 적어도 하나의 탄성부재(200) 및 홀더(300)에 돌출형성되어 상기 압전소자(110)와 접촉하는 적어도 하나의 지지부재(도 4b의 64)와 접촉하도록 구성할 수도 있다. 이러한 경우에도, 압전 스테이터(100)에 균일한 탄성력을 제공하도록 상기 탄성부재(200)와 지지부재는 압전 스테이터(100)의 외부면에 일정한 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하다.
도 7에 도시된 바와 같이 하우징(230)은 접촉부재(210)의 노출을 위한 개구(231)가 일측에 형성되며 타측에는 전원인가부(400)의 홀(410)에 접촉부재(210)의 연결부(212)가 삽입되도록 개구(233)가 형성되어 있다.
또한 상기 하우징(230)은 접촉부재(210)의 이동을 제한하도록 접촉부재(210)의 날개부(211)와 접촉하는 단턱(232)을 구비할 수 있다.
도 7b와 도 7c에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(200)는 각각의 압전소자(110)의 전극면과 접촉부재(210)를 통해 접촉하여 인가되는 전기장을 전달한다. 이를 위하여 상기 탄성부재(200)는 금속 등 전도성 물질로 이루어진다.
이때, 도 7b에서와 같이, 접촉부재(210)의 연결부(212)가 전원인가부(400)의 홈(410)에 삽입되어 납땜이 되도록 하는 것이 바람직하나, 도 7c에서와 같이, 전원인가부(400)가 하우징(230)을 통하여 압전소자(110)에 전기장을 인가하도록 구성할 수도 있다.
도 5, 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 홀더(300)는 상기 압전 스테이터(100)의 둘레에 설치되며, 안착개구(310)를 통하여 탄성부재(200)를 수용한다.
이때, 상기 홀더(300)는 도 8에 도시된 바와 같이, 전원인가부(400)가 안착되는 홈(330)을 구비하며, 압전 스테이터(100)의 형상에 대응하는 개구(320)가 형성되어 있다. 즉, 상기 개구(320)를 통하여 상기 압전 스테이터(100)를 길이방향으로 이동가능하도록 그 내부에 수용하게 된다.
도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전원 인가부(400)는 상기 탄성부재(200)를 통하여 상기 압전소자(110)에 전기장을 인가한다.
이때, 상기 전원인가부(400)는 와이어 등으로 이루어질 수 있으나, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(200)와 연결되도록 홀(410) 및 외부 전원 연결부(420)가 형성된 FPCB(flexible printed circuit board)로 이루어질 수 있다.
이러한 홀(410)을 통하여 접촉부재(210)의 타단(212)이 삽입되며, 타단(2120)과 홀(410)의 납땜(S)을 통하여 압전 스테이터(100)에 전기장을 인가할 수 있게 된다(도 7b 참조)
한편, 도 10에서와 같이, 상기 탄성부재(200)는 상기 압전소자(110)와 탄성적으로 접촉하는 판 스프링(260)을 포함하여 이루어질 수 있다.
도 10의 경우에, 상기 판 스프링(260)은 접촉부(261)를 통하여 압전 스테이터(100)와 접촉하면서 탄성력을 제공하게 된다. 또한, 상기 판 스프링(260)은 연결부(262)를 통하여 전원인가부(400)의 홀(410)과 연결되고, 상기 연결부(262)와 홀(410)의 연결을 통하여 압전소자(110)에 전원을 인가하도록 할 수 있다. 이 경우에도 상기 판 스프링(260)은 전기장의 인가를 위하여 금속 등 전도성 물질로 이루어진다.
한편, 도 5, 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조는 상기 압전 스테이터(100)와 접촉하여 압전 스테이터(100)의 진동에 의하여 회전하는 로터(500)를 포함할 수 있다.
일 예로서, 상기 로터(500)는 압전 스테이터(100)의 중공부에 삽입되는 회전 바(510)와, 압전 스테이터(100)의 몸체(150) 상면과 접촉하여 압전 스테이터(100)의 변형에 의해 회전하는 상부 회전부재(530)와, 압전 스테이터(100)의 몸체(150) 하면과 접촉하여 압전 스테이터(100)의 변형에 의해 회전하는 하부 회전부재(550) 와, 상기 회전부재(530)의 회전력을 외부에 전달하는 리드 스크류 등의 동력전달부재(520)와, 상기 상부 및 하부 회전부재(530,550)와 압전 스테이터(100)의 접촉력을 높이기 위해 상기 하부 회전부재(550)를 가압하는 코일 스프링 등의 예압부재(560)와, 상기 예압부재(560)의 이탈을 방지하기 위해 상기 회전 바(510)의 홈(511)에 끼워지는 이 링(E-ring) 등의 이탈방지 부재(580)와, 간섭소음을 방지하기 위한 와셔(570)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 상기 하부 회전부재(550)는 회전 바(512)의 단턱(512)을 수용하여 회전 바(510)와 함께 회전하도록 직선부를 갖는 홈(551)을 구비한다.
또한, 상기 로터(500)는 상기 상부 회전부재(530)와 압전 스테이터(100)의 몸체(150) 상면의 접촉력을 높이도록 상부 회전부재(530)에 고정되며 마찰계수가 높은 재질로 이루어지는 마찰부재(520)를 포함할 수 있다.
이와 같이, 로터(500)가 구비되는 경우에는 압전 스테이터(110)에 예압을 가하게 되어 전기장이 인가될 때 압전 스테이터(100)가 탄성부재(200)와 노달 지점에서 접촉하도록 보다 용이하게 이동가능하게 된다는 이점이 있다.
한편, 이러한 압전 스테이터(100), 로터(500), 탄성부재(200) 및 홀더(300)는 모터 하우징(600) 내부에 실장되어 모듈로서 제공될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작용에 대하여 도 5 및 도 6을 참조하여 살펴본다.
전원 인가부(400)에서 인가된 전기장은 홀더(300)에 수용된 탄성부재(200)를 통하여 압전 스테이터(100)에 전달되며, 이때 압전 스테이터(100)는 변형을 일으키며 진동하게 된다.
이와 같이 변형이 발생하면 탄성부재(200)의 탄성력이 압전 스테이터(100)에 작용하게 되고, 상기 압전 스테이터(100)는 탄성력이 가장 작은 노달 지점에서 탄성부재(200)와 접촉하도록 이동하게 된다. 이와 같이, 압전 스테이터(100)가 그 노달지점에서 탄성부재(200)와 접촉하도록 이송됨으로써 시뮬레이션 등에 의하지 않고도 정확한 노달지점의 지지가 가능하게 된다.
또한, 이러한 노달지점에 전기장이 인가됨으로써 진동효율이 극대화된다는 이점을 얻을 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 압전 스테이터의 정확한 노달 지점에 전원이 인가되어 진동효율을 극대화할 수 있다는 유리한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 정확한 노달 지점에 전원이 인가되도록 하기 위한 정밀한 제어가 필요하지 않다는 효과가 있게 된다.
그리고, 본 발명은 납땜 등의 공정 없이 전원인가부에 연결된 탄성부재를 통하여 전원이 공급되므로 납땜 등의 공정이 불필요하며, 이에 따라 와이어의 단선, 납땜 등에 의한 전극표면의 열화, 납땜 열에 의한 전극표면의 열화, 납땜량의 불균일에 의하여 진동효율 감소, 전극 박리 등을 방지할 수 있게 된다.
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.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 압전소자를 구비하며, 적어도 하나의 노달 지점(nodal point)을 갖는 압전 스테이터;
    상기 압전소자를 통하여 상기 압전 스테이터와 탄성적으로 접촉하며, 상기 압전소자에 전기장이 인가될 때 상기 압전 스테이터의 변형에 의하여 압전 스테이터의 노달 지점과 접촉하는 적어도 하나의 탄성부재;
    상기 압전 스테이터의 둘레에 설치되며, 상기 탄성부재가 장착되는 홀더; 및
    상기 탄성부재를 통하여 상기 압전소자에 전기장을 인가하는 전원 인가부;
    를 포함하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 압전소자와 접촉하는 접촉부재와, 상기 접촉부재와 압전소자가 탄성적으로 접촉하도록 탄성력을 제공하는 코일 스프링과, 상기 코일 스프링 과 접촉부재의 이탈을 방지하는 하우징을 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접촉부재는 호형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 압전소자와 탄성적으로 접촉하는 판 스프링을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압전 스테이터는 몸체와, 상기 몸체의 외부에 부착된 복수 개의 압전소자를 구비하며,
    상기 복수 개의 압전소자는 적어도 하나의 탄성부재 및 상기 홀더에 형성된 적어도 하나의 지지부재와 접촉하는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압전 스테이터는 원 기둥, 각 기둥 또는 중공 튜브의 형상으로 이루어지며,
    상기 홀더는 상기 압전 스테이터를 길이방향으로 이동가능하도록 그 내부에수용하는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전원인가부는 상기 홀더의 외부면에 장착되며 상기 탄성부재와 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  8. 몸체와, 상기 몸체의 외부에 일정 각도마다 장착된 복수 개의 압전소자를 구비하며, 적어도 하나의 노달 지점(nodal point)을 갖는 압전 스테이터;
    상기 압전소자를 통하여 상기 압전 스테이터와 탄성적으로 접촉하며, 상기 압전소자에 전기장이 인가될 때 상기 압전 스테이터의 변형에 의하여 압전 스테이터의 노달 지점과 접촉하는 적어도 하나의 탄성부재;
    상기 압전 스테이터를 길이방향으로 이동가능하도록 그 내부에 수용하며, 상기 탄성부재가 장착되는 홀더;
    상기 탄성부재를 통하여 상기 압전소자에 전기장을 인가하는 전원 인가부; 및
    상기 압전 스테이터와 접촉하여 압전 스테이터의 진동에 의하여 회전하는 로터;
    를 포함하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 압전 스테이터와 로터는 예압부재를 통하여 미리 가압된 상태로 유지되 는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 압전소자와 접촉하는 접촉부재와, 상기 접촉부재와 압전소자가 탄성적으로 접촉하도록 탄성력을 제공하는 코일 스프링과, 상기 코일 스프링과 접촉부재의 이탈을 방지하는 하우징을 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 접촉부재는 호형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 압전소자와 탄성적으로 접촉하는 판 스프링을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 탄성부재는 각각의 압전소자와 탄성적으로 접촉하도록 복수 개로 이루 어지는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 복수 개의 압전소자는 적어도 하나의 탄성부재 및 상기 홀더에 형성된 적어도 하나의 지지부재와 접촉하는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 압전 스테이터는 중공 튜브 형상, 원 기둥, 각 기둥 또는 중공 튜브의 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 스테이터의 노달 지점을 자동으로 찾아 지지하는 구조.
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