KR20070101508A - 초소형 압전 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초소형 압전 모터에 관한 것으로, 예를 들어 탄성체를 이용한 압전 모터에서, 균일한 마찰력을 갖는 이동자를 상하로 가이드하는 이동축이 상부면 중심부에 가로 방향으로 설치되는 제1 탄성체와, 하부면 중심부가 케이스에 고정되는 제2 탄성체, 및 상기 제1 탄성체와 제2 탄성체 사이에 접착 설치되는 압전 세라믹을 포함 구성하고, 상기 제1, 2 탄성체의 상하부면 중심부에 굴곡을 가지는 경사면을 형성하여 압전 세라믹의 좌우 운동에 따라 상하로 수직 운동하도록 함으로써, 탄성체의 경사면 기울기와 각도에 따라 압전 세라믹의 변위를 증폭시키는 비율을 결정할 수 있는 초소형 압전 모터를 제공하는 매우 유용한 발명인 것이다.

압전 모터, 액츄에이터, 압전 세라믹, 탄성체, 이동체, 이동자, 변위

Description

초소형 압전 모터{Micro piezoelectric motor}

도 1은 본 발명에 따른 탄성체를 이용한 압전 모터의 구성을 계략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 따른 탄성체를 이용한 압전 모터의 구동 형태를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 이동축 20 : 제1 탄성체

21,41 : 경사면 22,42 : 중심부

30 : 압전 세라믹 40 : 제2 탄성체

50 : 고정부

본 발명은 초소형 압전 모터에 관한 것으로, 예를 들어 탄성체를 이용한 압전 모터에서, 압전 세라믹의 작은 발생 변위를 탄성체라는 변위 확대 기구를 이용하여 변위를 증폭시키고, 좌우의 진동 운동을 상하의 수직 운동으로 변환시킬 수 있도록 하는 초소형 압전 모터에 관한 것이다.

일반적으로 압전 기판을 이용한 리니어 모터는, 굴곡파에 의해 발생된 진행파로 구동하는 방법과, 종진동과 횡진동 액츄에이터를 결합하여 수직과 수평진동을 반복적으로 발생시켜 이동자를 구동하는 정재파형 방법으로 크게 구분된다.

상기 정재파형(Standing wave) 리니어 모터의 기본적인 형태는, 서로 다른 동작모드를 갖는 압전 진동자를 결합하여 발생하는 복수 진동을 이용하는 것으로, 수직방향과 수평방향으로 진동하는 압전 액츄에이터와 동작하는 이동체에 기계적 변위를 전달하는 접촉부로 구성되어 있다.

그러나, 상기 압전 진동자의 종진동은 이동자와 접촉하고 있는 진동부분에 전달되고, 이동자와 접촉부분의 마찰로 이동체가 구동하게 된다. 이러한 진동전달에는 여러 가지 방법이 제안되고 있지만 연속적인 구동 시 마모 등으로 인한 일정한 진동진폭을 확보하기가 어렵기 때문에 실용화에 많은 문제점이 있다.

또한, 기존의 압전체를 이용한 리니어 모터의 경우, 압전체 자체의 적은 변 위를 기계적인 확대 기구를 이용하여 증폭시키는 수단으로 탄성체를 주로 사용한다.

따라서, 상기 압전체로부터 발생된 변위의 방향을 전환 시켜주거나, 또는 변위의 크기를 확대 시켜주는 탄성체의 구조를 압전 모터의 특성에 적합한 설계가 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 예를 들어, 탄성체를 이용한 압전 모터에서, 균일한 마찰력을 갖는 이동자를 상하로 가이드하는 이동축이 상부면 중심부에 가로 방향으로 설치되는 제1 탄성체와, 하부면 중심부가 케이스에 고정되는 제2 탄성체, 및 상기 제1 탄성체와 제2 탄성체 사이에 접착 설치되는 압전 세라믹을 포함 구성하고, 상기 제1, 2 탄성체의 상하부면 중심부에 굴곡을 가지는 경사면을 형성하여 압전 세라믹의 좌우 운동에 따라 상하로 수직 운동하도록 하는 초소형 압전 모터를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초소형 압전 모터는, 압전 모터에 있어서, 압전 모터에 있어서, 이동자를 상하로 가이드하는 이동축이 상부면에 설치되는 제1 탄성체와, 하부면이 케이스에 고정되는 제2 탄성체, 및 상기 제1 탄성체와 제2 탄성체 사이에 설치되는 압전 세라믹을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 이동축은, 제1 탄성체의 상부면에 가로 방향으로 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 제1, 2 탄성체는, 상하부면 중심부에 굴곡을 가지는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하고, 상기 제1, 2 탄성체는, 압전 세라믹의 좌우 운동에 따라 상하로 수직 운동하는 것을 특징으로 하고, 상기 제1, 2 탄성체는, 경사면의 기울기와 각도에 따라 압전 세라믹의 변위를 증폭시키는 비율을 결정하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 초소형 압전 모터에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 탄성체를 이용한 압전 모터의 구성을 계략적으로 나타낸 도면이다.

우선, 본 발명에 따른 초소형 압전 모터는, 예를 들어 광학기구 및 정밀 측정기구 등과 같은 초정밀 위치제어 기기에 사용되는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 이동축(10), 제1 탄성체(20), 압전 세라믹(30), 제2 탄성체(40), 고정부(50)를 포함 구성된다.

상기 이동축(10)은 균일한 마찰력을 갖는 이동자(미도시)를 상하로 가이드하고, 상기 제1 탄성체(20)는 상하부면 중심부(22)에 굴곡을 가지는 경사면(21)이 형성되고, 상기 이동축(10)이 상부면 중심부(22)에 가로 방향으로 설치된다.

상기 압전 세라믹(30)은 제1 탄성체(20)와 제2 탄성체 사이에 접착 설치되고, 외부로부터 인가되는 전계에 따라 좌우로 수축 또는 팽창한다.

상기 제2 탄성체(40)는 상하부면 중심부(42)에 굴곡을 가지는 경사면(41)이 형성되고, 하부면 중심부(42)에 예를 들어 압전 모터의 케이스 또는 고정부(50)에 고정된다.

상기 제1, 2 탄성체(20,40)는, 압전 세라믹(30)의 좌우 운동에 따라 상하로 수직 운동하는 것으로, 상기 경사면(21,41)의 기울기와 각도에 따라 압전 세라믹(30)의 변위를 증폭시키는 비율이 결정된다.

또한, 상기 압전 세라믹(30)과 제1, 2 탄성체(20,40)의 접촉력이 제1, 2 탄성체(20,40)의 변형력 보다 크게 만들어 주는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제1, 2 탄성체(20,40)의 변형을 접촉력이 견디지 못할 경우, 상기 압전 모터의 구동 중에 압전 세라믹(30)과 제1, 2 탄성체(20,40)가 탈착되는 현상이 발생하게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 탄성체를 이용한 압전 모터의 구동 형태를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 탄성체를 이용한 압전 모터는, 상기 압전 세라믹(30)이 수축 또는 팽창하는 좌우 운동을 반복하는 경우, 상기 압전 세라믹(30)의 상하부면에 부착된 제1, 2 탄성체(20,40)가 수직 운동으로 방향을 전환시켜, 일정한 비율로 발생하는 변위를 증폭시키게 된다.

예를 들어, 상기 압전 세라믹(30)이 압축되는 경우, 도 2의 (A)에 도시된 바 와 같이 압전 세라믹(30)과 접착되어 있는 제1, 2 탄성체(20,40)는 수직방향으로 팽창하고, 이때 팽창되는 양이 압전 세라믹(30)의 좌우 수축 량과 비교 할 때, 설정된 일정한 크기의 비율로 증폭된다.

이와 반대로, 상기 압전 세라믹(30)이 팽창되는 경우, 도 2의 (B)에 도시된 바와 같이 압전 세라믹(30)과 접착되어 있는 제1, 2 탄성체(20,40)는 수직방향으로 수축하고, 이때 발생 변위 량도 압전 세라믹(30)의 변위보다 설정된 크기만큼 커지게 된다.

따라서, 상기 압전 모터는, 상기 이동축(10)에 이동자(미도시)가 마찰력으로 결합되고, 관성 및 진동 특성에 의해 수직적 반복 운동에 의해 이동자가 상하 방향으로 리니어하게 움직이게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 탄성체를 이용하여 구성된 압전 모터는, 압전 세라믹 자체만을 이용하는 모터 보다 발생력과 속도가 향상되고, 탄성체를 이용하여 변위를 확대하는 용도로 사용할 뿐만 아니라, 압전 세라믹의 좌우 진동 운동을 수직 운동으로 변환시키는 방향 전환 기능을 구현할 수 있다.

또한, 상기 압전 세라믹에 접착되는 제1, 2 탄성체의 구조는 재질/형상/크기(Size) 등에 의해 압전 모터의 특성을 결정할 수 있고, 상기 제1, 2 탄성체와 다각형의 압전 세라믹을 이용하여 압전 모터의 특성에 적합한 구조를 제공하게 된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 초소형 압전 모터는, 균일한 마찰력을 갖는 이동자를 상하로 가이드하는 이동축이 상부면 중심부에 가로 방향으로 설치되는 제1 탄성체와, 하부면 중심부가 케이스에 고정되는 제2 탄성체, 및 상기 제1 탄성체와 제2 탄성체 사이에 접착 설치되는 압전 세라믹을 포함 구성하고, 상기 제1, 2 탄성체의 상하부면 중심부에 굴곡을 가지는 경사면을 형성하여 압전 세라믹의 좌우 운동에 따라 상하로 수직 운동하도록 함으로써, 탄성체의 경사면 기울기와 각도에 따라 압전 세라믹의 변위를 증폭시키는 비율을 결정할 수 있는 초소형 압전 모터를 제공하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 압전 모터에 있어서,

   이동자를 상하로 가이드하는 이동축이 상부면에 설치되는 제1 탄성체와;

   하부면이 케이스에 고정되는 제2 탄성체; 및

   상기 제1 탄성체와 제2 탄성체 사이에 설치되는 압전 세라믹을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 모터.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동축은, 제1 탄성체의 상부면에 가로 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 모터.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1, 2 탄성체는, 상하부면 중심부에 굴곡을 가지는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 모터.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제1, 2 탄성체는, 압전 세라믹의 좌우 운동에 따라 상하로 수직 운동하는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 모터.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 제1, 2 탄성체는, 경사면의 기울기와 각도에 따라 압전 세라믹의 변위를 증폭시키는 비율을 결정하는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 모터.

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