KR20100082316A - 초음파 모터 - Google Patents

Abstract

제 1 진동 부재와 제 2 진동 부재를 구비한 초음파 모터가 제공된다. 제 1 진동 부재는 소정의 파장으로 진동한다. 제 2 진동 부재는 상기 제 1 진동 부재와 별개로 설치되고, 상기 소정의 파장으로 진동한다. 상기 제 1 진동 부재와 상기 제 2 진동 부재에 의해 환형이 형성된다. 제 1 진동 부재의 일부는 상기 환형의 원주 방향에서 상기 소정의 파장의 1/4로 상기 환형의 방사 방향으로 상기 제 2 진동 부재의 일부와 중첩한다.

Description

초음파 모터{ULTRASONIC MOTOR}

본 발명은 초음파 진동에 의해 생성된 진행파로부터 회전력을 발생시키는 환형의 초음파 모터에 관한 것이고, 특히 초음파 진동을 발생시키는 진동체의 구조에 관한 것이다.

일본 특허번호 제 2694142호는 환형 압전체와 상기 압전체의 축을 따라 설치된 전극들을 구비하는 초음파 모터를 개시한다. 압전체는 2개의 반원형 세그먼트를 구비한다. 전극들은 극성을 변화시키면서 구동 전압을 압전체에 인가하여 초음파 모터가 진행파를 생성하도록 한다.

압전체는 인가된 고주파 전압의 반파장에 상당하는 길이를 가진다. 2개의 반원형 세그먼트 사이의 거리는, 2개의 반원형 세그먼트 사이에서 생성된 반사파를 제거하는 진행파를 생성하도록 1/4 파장이다. 피드백 전극이 상기 2개의 반원형 세그먼트 사이의 거리로 설치된다. 초음파 모터에 인가된 전압은 피드백 전극에 의해 생성된 전압에 따라 제어된다.

그러나, 인가된 전압이 초음파 모터 외부에 설치된 센서에 의해 제어될 때, 피드백 전극은 불필요하게 된다. 따라서, 2개의 반원형 세그먼트 사이의 1/4 파장 거리는 불필요하게 된다.

본 발명의 목적은 압전체가 설치된 영역을 활용함으로써 효율적으로 회전하는 초음파 모터를 제공하는 것이다.

제 1 진동 부재와 제 2 진동 부재를 구비한 초음파 모터가 제공된다. 제 1 진동 부재는 소정의 파장으로 진동한다. 제 2 진동 부재는 제 1 진동 부재에 대해 별개로 설치되고, 상기 소정의 파장으로 진동한다. 제 1 진동 부재와 제 2 진동 부재에 의해 환형이 형성된다. 제 1 진동 부재의 일부가 상기 환형의 원주 방향에서 상기 소정의 파장의 1/4로 상기 환형의 방사 방향으로 제 2 진동 부재의 일부와 중첩한다.

본 발명에 따르면 압전체가 설치된 영역을 활용함으로써 효율적으로 회전하는 초음파 모터를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 초음파 모터의 분해 사시도이다.
도 2는 인가 전극 및 주변 회로의 블록도이다.
도 3은 인가 전극의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 4는 비교예에 대한 인가 전극의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 5는 탄성 부재의 각 톱니 당 진폭의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에서의 인가 전극의 배치의 평면도이다.
도 7은 탄성 부재의 각 톱니 당 진폭의 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에서의 인가 전극의 배치의 평면도이다.
도 9는 탄성 부재의 각 톱니 당 진폭의 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제 4 실시예에서의 인가 전극의 배치의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예에서의 탄성 부재의 각 톱니 당 진폭의 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제 5 실시예에서의 인가 전극의 배치의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제 6 실시예에서의 인가 전극의 배치의 평면도이다.
도 14는 본 발명의 제 7 실시예에서의 인가 전극의 배치의 평면도이다.

본 발명의 목적과 이점은 첨부 도면을 참조하여 하기의 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.

본 발명에 기초한 초음파 모터(10)의 제 1 실시예는 도 1-3을 참조하여 하기에 기술된다.

초음파 모터(10)는 주로 출력축(11), 걸음판(engaging board)(12), 스프링(13), 로터(14), 고정자(15), 및 베이스(25)로 구성된다.

출력축(11)은 초음파 모터(10)의 회전축(X) 상에 배치되고, 외부로 초음파 모터(10)에 의해 생성된 회전력을 전달한다.

베이스(25)는 외부 고정부에 장착되고, 출력축(11)이 고정부에 대해 자유롭게 회전할 수 있도록 베어링(도시되지 않음)으로 출력축(11)을 지지한다.

고정자(15)는 원반 형상을 가지고 상기 원반의 중심축에 대해 동축인 원통형 구멍을 가진다. 원통형 구멍의 직경은 고정자(15)가 출력축(11)과 접촉하지 않도록 출력축(11)의 직경보다 더 크도록 한다. 고정자(15)는 자신의 중심축이 초음파 모터(10)의 회전축(X)에 대해 동축이 되도록 베이스(25)에 대해 고정된다.

걸음판(12), 스프링(13) 및 로터(14)의 구성은 원반 형상을 가진다. 각각의 원반은 각각의 개별 원반 형상의 중심축에 대해 동축인 원통형 구멍을 가지고, 이러한 중심축들은 또한 회전축(X)에 대해 동축이다. 걸음판(12)과 스프링은 모두 자신의 각각의 원통형 구멍과 맞물리는 출력축(11)에 고정된다. 로터(14)의 원통형 구멍은 출력축(11)의 외부에 자유롭게 배치되고, 방사방향에서 회전축(X)을 향해 그리고 그로부터 멀어지는 방향으로 자유롭게 이동할 수 있다. 이하, 회전축(X)에 관해, 베이스(25)로부터 걸음판(12)으로의 방향이 정(正) 방향으로서 기술된다.

로터(14)와 스프링(13)은 회전축(X) 방향에 대해 탄성을 가진다. 걸음판(12)은 일정한 크기의 압력을 인가함으로써 로터(14)와 스프링(13)을 고정자(15)로 가압한다. 스프링(13)은 로터(14)가 고정자(15)에 대해 가압되도록 유지하는 일정한 압력을 유지한다.

고정자(15)는 탄성 부재(16), 접지 전극(18), 압전체(19), 및 인가 전극(20)을 포함한다. 압전체(19)는 회전축(X)을 따라 인가 전극(20)과 접지 전극(18) 사이에 설치된다. 탄성 부재(16)는 접지 전극(18)의 전면(최상부)측에 장착된다. 접지 전극(18)의 이면(하부)측은 압전체(19)와 접촉한다.

탄성 부재(16)는 자신의 원주방향으로 따라 등간격으로 되어있는 개별 톱니(tooth)로 분할된다. 각각의 톱니는 회전축(X)에 평행한 방향으로 개별적으로 진동할 수 있다. 톱니의 상부가 로터(14)와 접촉한다.

압전체(19)는 A 영역과 B 영역으로 분할된다. 전극이 압전체(19)에 인가될 때, A 영역과 B 영역은 각각 회전축(X)을 따라 대향하는 방향으로 돌출한다. 즉, A영역이 회전축(X)을 따라 정 방향으로 돌출하는 경우, B 영역은 회전축(X)을 따라 부(負) 방향으로 돌출한다. 유사하게, A 영역이 회전축(X)을 따라 부 방향으로 돌출하는 경우, B 영역은 회전축(X)을 따라 정 방향으로 돌출한다. A 영역과 B 영역은 원주 방향에서 교차하도록 설치된다.

인가 전극(20)과 접지 전극(18)은 위상 컨버터(21)를 가진 교류전원(AC 전원)(22)에 연결된다. 초음파 모터(10)의 외부에 설치되는 외부 검출기(24)는 회전수를 검출하여 그를 입력 제어 회로(23)로 전송한다. 입력 제어 회로(23)는 회전수에 따라 AC 전원(22)의 전압 및 주파수를 제어한다. AC 전원(22)은 60kHz 주파수에서 400V의 전압을 접지 전극(18)과 인가 전극(20)에 인가한다.

교류 전압이 인가 전극(20)에 인가될 때, A 영역 및 B 영역이 인가된 교류 전압에 따라 진동한다. 탄성 부재는 회전축(X)의 방향에서 자신의 원주를 따라 진행하는 방향으로 그리고 위아래로 상하로 굽이치는 파형으로 상하로 진동한다. 탄성 부재(16)에서 생성된 파를 진행파라고 한다. 스프링(13)에 의해 탄성 부재(16)로 가압된 로터(14)는 진동하는 탄성 부재(16)와 함께 회전한다. 로터(14)는 출력축(11)을 통해 초음파 모터(10)의 외부로 회전력을 전달한다.

인가 전극(20)의 A 전극과 B 전극의 배치가 도 3을 참조하여 하기에 기술된다. 도 3은 압전체(19) 측에서 본 인가 전극(20)을 도시한 것이다.

압전체(19)의 A 영역 및 B 영역은 모든 실시예에서 인가 전극(20) 상의 대응하는 A 전극 및 B 전극과 대면하도록 배치되며, 따라서, A 영역 및 B 영역의 배치에 관한 설명은 생략되었다. 도면에서 A 전극 및 B 전극 상의 "+" 및 "-" 표시는 설명의 목적이며, 전극에 인가되는 전하의 극성을 나타내는 것이 아니다.

인가 전극(20)은 제 1 내지 제 5의 A 전극(31p-35p), 및 제 1 내지 제 5의 B 전극(31m-35m)을 포함한다.

제 1 내지 제 3 A 전극(31p-33p), 제 1 및 제 2 B 전극(31m 및 32m)은 제 1 진동 부재(310)를 형성한다. 제 4 및 제 5 A 전극(34p 및 35p)과 제 3 내지 제 5 B 전극(33m-35m)은 제 2 진동 부재(320)를 형성한다.

단락을 방지하기 위해 각 전극 사이에 절연체가 설치된다. 이하, 각 전극의 크기는 절연체의 중심선을 기준으로 기술된다.

제 1 A 전극(31p), 제 1 B 전극(31m), 제 2 A 전극(32p), 및 제 2 B 전극(32m)이 상기의 순서대로 걸음판(12)에서 보았을 때 시계방향으로 인가 전극(20) 상에 배치된다. 각도의 폭, 즉, 회전축(X)에서의 전극의 엔드포인트에 의해 형성된 중심각으로 표현된, 원주 방향에서의 제 1 A 전극(31p)의 각도 길이는 33.75°이다. 유사하게, 제 1 B 전극(31m), 제 2 A전극(32p), 및 제 2 B 전극(32m) 각각의 각도의 폭은 45°이다. 제 1 B 전극(31m), 제 2 A전극(32p), 및 제 2 B 전극(32m)의 각도의 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 절반이다.

유사하게, 제 5 B 전극(35m)은 시계반대방향으로 제 1 A 전극(31p) 다음에 배치된다. 제 5 A 전극(35p), 제 4 B 전극(34m), 및 제 4 A 전극(34p)이, 시계반대방향으로 제 5 A 전극(35p)이 제 5 B 전극(35m)에 인접하면서, 상기의 순서대로 시계반대방향으로 배치된다. 제 5 B 전극(35m)의 각도의 폭은 원주 방향으로 33.75°이다. 제 5 A 전극(35p), 제 4 B 전극(34m), 및 제 4 A 전극(34p) 각각의 각도의 폭은 45°이다. 제 5 A 전극(35p), 제 4 B 전극(34m), 및 제 4 A 전극(34p)의 각도의 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 절반이다.

제 3 A 전극(33p)은 제 4 A 전극(34p)과 제 2 B 전극(32m) 사이에 설치된다. 제 3 A 전극(33p)의 각도의 폭은 원주 방향으로 33.75°이다. 제 4 A 전극(34p)의 일부는 인가 전극(20) 상에서 방사 방향으로 제 3 A 전극(33p)의 일부와 중첩한다. 중첩에 의해 형성된 중심각은 11.25°이다.

제 3 B 전극(33m)은 제 4 A 전극(34p)과 제 2 B 전극(32m) 사이에 설치된다. 제 3 B 전극(33m)의 각도의 폭은 원주 방향으로 33.75°이다. 제 2 B 전극(32m)의 일부는 인가 전극(20) 상에서 방사 방향으로 제 3 B 전극(33m)의 일부와 중첩한다. 중첩에 의해 형성된 중심각은 11.25°이다.

제 3 A 전극(33p)의 일부는 인가 전극(20) 상에서 방사 방향으로 제 3 B 전극(33m)의 일부와 중첩한다. 중첩에 의해 형성된 중심각은 22.5°이다. 중첩의 각도는 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/4에 상당한다. 제 3 A 전극(33p)은 제 3 B 전극(33m)의 내측에 회전축(X)에 상대적으로 더 근접하게 배치된다. 방사 방향으로 제 3 A 전극(33p)의 영역이 제 3 B 전극(33m)의 영역과 동일하게 되도록 제 3 A 전극(33p)을 제 3 B 전극(33m)과 분리하는 경계선이 배치되고, 즉, 인가 전극(20)의 내부 에지 보다 외부 에지에 보다 인접하도록 경계선이 그려진다.

인가 전극은 원주 방향으로 균일하게 8개 영역으로 분할되고 4 개의 A 전극 및 4 개의 B 전극이 분할된 영역에 교차하여 배치된다. 각 전극의 각도의 폭은 45°이다. 교류 전압이 A 전극 및 B 전극에 인가될 때, A 영역과 B 영역은 진동한다. A 전극에 인가된 교류 전압의 위상은 B 전극에 인가된 교류 전압의 위상으로부터 변위된다. 탄성 부재는 회전축(X)의 방향으로, 그리고 자신의 원주를 따라 진행하지 않는 상하의 파형으로 위아래로 진동한다. 탄성 부재에서 생성된 파를 정상파라고 한다. 이 경우, 로터는 진동 탄성부재와 회전하지 않는다. 교류 전압을 인가하는 A 전극은 진동하는 탄성 부재가 정상파에서 4개의 파장을 갖도록 탄성 부재를 진동시킨다. 유사하게, B 전극은 탄성 부재를 진동시킨다. A 및 B 전극에 의해 형성된 파를 합성함으로써 이루어진 합성파가 정상파이다. 정상파는 하나의 A 전극과 하나의 B 전극의 원주 길이를 추가함으로써 연산된 길이에 상당하는 파장을 가진다. 즉, 4개의 파장이 인가 전극에 제공된다.

제 1 내지 제 5 A 전극(31p-35p)과 제 1 내지 제 5 B 전극(31m-35m)의 각도의 폭을 정상파의 파장을 이용하여 기술할 때, 제 1 B 전극(31m), 제 2 A 전극(32p), 및 제 2 B 전극(32m)의 각도의 폭은 정상파의 파장의 1/2이다. 제 5 A 전극(35p), 제 4 B 전극(34m), 및 제 4 A 전극(34p)의 각도의 폭은 정상파의 파장의 1/2이다. 제 3 A 전극(33p)과 제 3 B 전극(33m) 사이의 중첩의 각도는 정상파 파장의 1/4에 상당한다.

A 전극에 의한 탄성 부재(16)의 진동은 B 전극에 의한 탄성 부재(16)의 진동과는 위상이 다르다. 추가로, 제 3 A 전극(33p)은 제 3 B 전극(33m)과 중첩한다. 이러한 위상 변위와 중첩은 탄성 부재(16) 상에서 진행파를 생성한다. 정상파의 파장은 진행파의 파장과 실질적으로 동일하다.

A 전극에 의한 탄성 부재(16)의 진동은 B 전극에 의한 탄성 부재(16)의 진동과는 위상이 다르다. 추가로, 제 3 A 전극(33p)은 제 3 B 전극(33m)과 중첩한다. 이러한 위상 변위와 중첩은 탄성 부재(16) 상에서 진행파를 생성한다. 정상파의 파장은 진행파의 파장과 실질적으로 동일하다.

초음파 모터에 설치된 비교예의 인가 전극(100)이 도 4를 참조하여 하기에 기술된다. 도 4는 압전체로부터 보았을 때의 인가 전극(100)을 도시한다. 본 발명의 유사한 구조는 유사하게 번호가 매겨지고 이러한 구조에 대한 설명은 생략된다.

인가 전극(100)은 제 1 내지 제 4 A 전극(101p-104p), 제 1 내지 제 4 B 전극(101m-104m), 및 피드백 전극(105)을 포함한다. 절연체가 단락을 방지하기 위해 각 전극 사이에 설치된다.

제 1 A전극(101p), 제 1 B 전극(101m), 제 2 A전극(102p), 및 제 2 B 전극(102m)이 상기의 순서대로 걸음판(12)으로부터 보았을 때 시계방향으로 인가 전극(100) 상에 배치된다. 각도의 폭, 즉, 회전축(X)에서의 전극의 엔드포인트에 의해 형성된 중심각으로 표현된, 원주 방향에서의 제 1 A 전극(101p)의 각도 길이는 33.75°이다. 유사하게, 제 1 B 전극(101m), 제 2 A전극(102p), 및 제 2 B 전극(102m) 각각의 각도의 폭은 45°이다.

유사하게, 제 4 B 전극(104m)은 시계반대방향으로 제 1 A 전극(101p) 다음에 배치된다. 제 4 A 전극(104p), 제 3 B 전극(103m), 및 제 3 A 전극(103p)이, 시계반대방향으로 제 4 A 전극(104p)이 제 4 B 전극(104m)에 인접하면서, 상기의 순서대로 시계반대방향으로 배치된다. 제 4 B 전극(104m)의 각도의 폭은 원주 방향으로 33.75°이다. 제 4 A전극(104p), 제 3 B 전극(103m), 및 제 3 A전극(103p) 각각의 각도의 폭은 45°이다.

피드백 전극(105)이 제 3 A 전극(103p)과 제 2 B 전극(102m) 사이에 설치된다. 피드백 전극(105)의 각도의 폭은 원주 방향으로 22.5°이다.

A 및 B 전극의 각각은 위상 컨버터(21)로 AC 전원에 연결된다. 피드백 전극(105)은 압전체(19)의 회전수를 검출하고, 그를 입력 제어 회로(23)로 전송한다. 비교예의 초음파 모터는 외부 검출기(24)를 구비하지 않는다. 입력 제어 회로(23)는 피드백 전극(105)에 의해 전송된 압전체의 진동수에 따라 AC 전원(22)의 전압 및 주파수를 제어한다. 인가된 AC 전압은 400V이고, 주파수는 60 kHz이다.

제 1 실시예에 따른 초음파 모터(10)의 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 도 5를 참조하여 하기에 기술한다. 도 5는 제 1 실시예 및 비교예에 따라 탄성 부재(16)의 톱니당 진폭의 계산 결과를 도시하는 그래프이다.

진폭은 각 톱니의 최상부에 위치한 계산점에 기초하여 연산된다. 총 12개의 톱니가 있으며, 각 톱니의 최상부는 로터(14)와 접촉한다. 12개의 계산점이 톱니당 하나의 간격으로 배치된다.

비교예의 진폭의 표준 편차는 2.88e-7 미터이고, 반면에, 본 발명의 진폭의 표준 편차는 1.29e-7 미터이다. 비교예는 톱니 진폭 사이에 더 큰 편차를 가지며, 이는 초음파 모터(10)가 안정적인 회전력을 생성하는 것을 방해한다. 그러나, 본 발명의 제 1 실시예는 각 톱니의 진폭 사이에 상대적으로 더 작은 편차를 가지므로; 초음파 모터(10)는 상대적으로 더 큰 안정성을 가지고 회전력을 생성할 수 있다.

비교예의 진폭의 평균은 2.74e-6미터이고; 반면에 본 발명의 진폭의 평균은 3.02e-6 미터이다. 비교예보다 본 발명의 제 1 실시예에 의해 상대적으로 더 큰 진폭이 생성된다.

제 1 실시예는 반사파의 영향을 제거하고, 효율적으로 회전하는 초음파 모터(10)를 제공할 수 있다.

제 3 A 전극(33p)을 제 3 B 전극(33m)으로부터 분리하는 경계선은 방사방향에서의 인가 전극(20)의 중심선이 될 수 있다는 것이 유의하라.

초음파 모터(10)의 제 2 실시예를 도 6을 참조하여 하기에 기술한다. 도 6은 압전체(19)로부터 보았을 때의 인가 전극(20)을 도시한다. 제 1 실시예와 유사한 구조는 유사하게 번호가 매겨지고, 이러한 구조에 대한 설명은 생략된다.

인가 전극(20)은 제 21 내지 25 A 전극(41p-45p), 및 제 21 내지 25 B 전극(41m-45m)을 포함한다.

제 21 내지 23 A 전극(41p-43p), 및 제 21 내지 22 B 전극(41m 및 42m)은 제 1 진동 부재(410)를 형성한다. 제 24 및 25 A 전극(44p 및 45p), 및 제 23 내지 25 B 전극(43m-45m)은 제 2 진동 부재(420)를 형성한다.

제 21 A 전극(41p), 제 21 B 전극(41m), 제 22 A 전극(42p), 및 제 22 B 전극(42m)은 걸음판(12)에서 보았을 때 시계방향으로 상기의 순서대로 인가 전극(20) 상에 배치된다. 각도의 폭, 즉, 회전축(X)에서의 전극의 엔드포인트에 의해 형성된 중심각으로 표현된, 원주 방향에서의 제 21 A 전극(41p)의 각도 길이는 33.75°이다. 유사하게, 제 21 B 전극(41m), 제 22 A 전극(42p), 및 제 22 B 전극(42m)의 각도의 폭은 45°이다. 제 21 B 전극(41m), 제 22 A 전극(42p), 및 22 B 전극(42m)의 각도 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/2이다. 즉, 제 21 B 전극(41m), 제 22 A 전극(42p), 및 22 B 전극(42m)의 각도의 폭은 정상파의 파장의 1/2이고, 이는 하기에 기술된다.

유사하게, 제 25 B 전극(45m)은 시계반대방향으로 제 21 A 전극(41p) 다음에 배치된다. 제 25 A 전극(45p), 제 24 B 전극(44m), 및 제 24 A 전극(44p)은 시계반대방향으로 상기의 순서대로 제 25B 전극(45m)의 다음에 정렬되고, 제 25 A 전극(45p)은 제 25B 전극(45m)에 인접한다. 제 25 B 전극(45m)의 각도 폭은 원주 방향으로 33.75°이다. 제 25 A 전극(45p), 제 24 B 전극(44m), 및 제 24 A 전극(44p) 각각의 각도의 폭은 45°이다. 제 25 A전극(45p), 제 24 B 전극(44m), 및 제 24 A 전극(44p)은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/2이다. 즉, 제 25 A 전극(45p), 제 24 B 전극(44m), 및 제 24 A 전극(44p)의 각도의 폭은 정상파의 파장의 1/2이다.

제 23 A 전극(43p)은 제 24 A 전극(44p)과 제 22 B 전극(42m) 사이에 설치된다. 제 23 A 전극(43p)의 각도의 폭은 원주 방향으로 45°이다. 제 24 A 전극(44p)의 일부는 인가 전극(20) 상에서 방사방향으로 제 23 A 전극(43p)의 일부와 중첩한다. 중첩에 의해 형성된 중심각도는 22.5°이다.

제 23 B 전극(43m)은 제 24 A 전극(44p)과 제 22 B 전극(42m) 사이에 설치된다. 제 23 B 전극(43m)의 각도의 폭은 원주 방향으로 45°이다. 제 22 B 전극(42m)의 일부는 인가 전극(20) 상에서 방사방향으로 제 23 B 전극(43m)의 일부와 중첩한다. 중첩에 의해 형성된 중심각도는 22.5°이다.

제 23 A 전극(43p)의 일부는 인가 전극(20) 상에서 방사방향으로 제 23 B 전극(43m)의 일부와 중첩한다. 중첩에 의해 형성된 중심각도는 22.5°이다. 중첩의 각도는 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/4에 상당한다. 즉, 제 23 A 전극(43p)과 제 23 B 전극(43m) 사이의 중첩의 각도는 정상파 파장의 1/4에 상당한다.

제 23 A 전극(43p)은 제 23 B 전극(43m)의 내측에 그리고 회전축(X)에 상대적으로 더 근접하게 배치된다. 제 23 A 전극(43p)의 영역이 제 23 B 전극(43m)의 영역과 같게 되도록 제 23 A 전극(43p)을 방사 방향에서 제 23 B 전극(43m)과 분리시키는 경계선이 배치되고, 즉, 경계선이 인가 전극(20)의 내부 에지보다는 외부 에지에 더 근접하도록 그려진다.

제 2 실시예에 따른 초음파 모터(10)의 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 도 7을 참조하여 하기에 기술된다. 도 7은 제 2 실시예 및 상술한 비교예에 따라 탄성 부재(16)의 톱니당 진폭의 계산 결과를 나타내는 그래프이다.

비교예의 진폭의 표준 편차는 2.88e-7 미터이고, 반면, 본 발명의 진폭의 표준 편차는 1.11e-7 미터이다. 비교예는 톱니의 진폭에서 더 큰 변위를 가지고, 이는 초음파 모터(10)가 안정적인 회전력을 생성하는 것을 방지한다. 그러나, 제 3 실시예는 각각의 톱니의 진폭 사이에서 상대적으로 더 작은 변위를 가지고, 따라서, 초음파 모터(10)는 상대적으로 더 큰 안정성을 가지고 회전력을 생성할 수 있다.

비교예의 진폭의 평균은 2.74e-6 미터이고, 반면, 본 발명의 진폭의 평균은 2.90e-6 미터이다. 제 3 실시예에 따르면, 비교예에서 보다 상대적으로 더 큰 진폭이 생성될 수 있다.

제 23 A 전극(43p)을 제 23 B 전극(43m)에서 분리하는 경계선은 방사방향에서 인가 전극(20)의 중심선이라는 것에 유의하라.

초음파 모터(10)의 제 3 실시예는 도 8을 참조하여 하기에 기술된다. 제 1 및 제 2 실시예와 유사한 구조는 유사하게 번호가 매겨지고, 이러한 구조에 대한 설명은 생략된다.

인가 전극(20)은 제 31 내지 35 A 전극(51p-55p), 및 제 31 내지 35 B 전극(51m-55m)을 포함한다.

제 31 내지 33 A 전극(51p-53p), 및 제 31 및 제 32 B 전극(51m 및 52m)은 제 1 진동 부재(510)를 형성한다.

제 34 내지 35 A 전극(54p-55p), 및 제 33 내지 35 B 전극(53m-55m)은 제 2 진동 부재(520)를 형성한다.

제 31 A 전극(51p), 제 31 B 전극(51m), 제 32 A 전극(52p), 및 제 32 B 전극(52m)은 걸음판(12)에서 보았을 때 시계방향으로 인가 전극(20) 상에 상기의 순서로 배치된다. 각도의 폭, 즉, 회전축(X)에서 전극의 엔드 포인트에 의해 형성된 중심각으로 표현된, 원주 방향에서의 제 31 A 전극(51p)의 길이는 33.75°이다. 유사하게, 제 31 B 전극(51m), 제 32 A 전극(52p), 및 제 32 B 전극(52m) 각각의 각도의 폭은 45°이다. 제 31 B 전극(51m), 제 32 A 전극(52p), 및 제 32 B 전극(52m)의 각도의 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/2이다. 즉, 제 31 B 전극(51m), 제 32 A 전극(52p), 및 제 32 B 전극(52m)의 각도 폭은 상술한 정상파의 파장의 1/2이다.

유사하게, 제 35 B 전극(55m)은 시계반대방향으로 제 31 A 전극(51p)의 다음에 배치된다. 제 35 A 전극(55p), 제 34 B 전극(54m), 및 제 34 A 전극(54p)은 걸음판(12)으로부터 보았을 때 시계반대방향으로 인가 전극(20) 상에 상기의 순서대로 제 35 B 전극(55m)의 다음에 배치된다. 제 35 B 전극(55m)의 각도 폭은 원주방향으로 33.75°이다. 제 35 A 전극(55p), 제 34 B 전극(54m), 및 제 34 A 전극(54p) 각각의 각도의 폭은 45°이다. 제 35 A 전극(55p), 제 34 B 전극(54m), 및 제 34 A 전극(54p)의 각도의 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성되는 초음파 진동의 파장의 1/2이다. 즉, 제 35 A 전극(55p), 제 34 B 전극(54m), 및 제 34 A 전극(54p)의 각도의 폭은 정상파 파장의 1/2이다.

제 33 A 전극(53p) 및 제 33 B 전극(53m)은 제 34 A 전극(54p) 및 제 32 B 전극(52m) 사이에 설치된다. 제 33 A 전극(53p) 및 제 33 B 전극(53m) 각각의 각도의 폭은 원주방향으로 22.5°이다. 제 33 A 전극(53p)은 인가 전극(20) 상에서 방사방향으로 제 33 B 전극(53m)과 완전히 중첩된다. 중첩의 각도는 원주 방향으로 22.5°인 제 33 A 전극(53p)과 제 33 B 전극(53m)의 각도 길이와 동일하다. 오버랩의 각도는 탄성 부재(16)에 의해 생성되는 초음파 진동의 파장의 1/4에 상당한다. 즉, 제 33 A 전극(53p)과 제 33 B 전극(53m) 사이의 중첩의 각도는 정상파 파장의 1/4에 상당한다.

제 33 A 전극(53p)은 제 33 B 전극(53m)의 내측에 그리고 회전축(X)에 상대적으로 더 근접하게 배치된다. 33 A 전극(53p)의 영역이 33 B 전극(53m)의 영역과 같게되도록 방사 방향으로 제 33 A 전극(53p)을 제 33 B 전극(53m)과 분리시키는 경계선이 배치되고, 즉, 경계선이 중심선에 대해 인가 전극(20)의 외측에 더 근접하도록 그려진다.

본 실시예에 따른 초음파 모터(10)의 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 도 9를 참조하여 하기에 기술된다. 도 9는 제 3 실시예 및 상술한 비교예에 따라 탄성 부재(16)의 톱니당 진폭의 계산 결과를 나타내는 그래프이다.

비교예의 진폭의 표준 편차는 2.88e-7 미터이고, 반면, 본 발명의 진폭의 표준 편차는 1.66e-7 미터이다. 비교예는 톱니의 진폭에서 더 큰 변위를 가지고, 이는 초음파 모터(10)가 안정적인 회전력을 생성하는 것을 방해한다. 그러나, 제 3 실시예는 각각의 톱니의 진폭 사이에서 상대적으로 더 작은 차이를 가지고, 따라서, 초음파 모터(10)는 상대적으로 더 큰 안정성을 가지고 회전력을 생성할 수 있다.

비교예의 진폭의 평균은 2.74e-6 미터이고, 반면, 본 발명의 진폭의 평균은 2.99e-6 미터이다. 제 3 실시예에 따르면, 비교예에서 보다 상대적으로 더 큰 진폭이 생성될 수 있다.

제 33 A 전극(53p)을 제 33 B 전극(53m)에서 분리하는 경계선은 방사방향에서 인가 전극(20)의 중심선이라는 것에 유의하라.

초음파 모터(10)의 제 4 실시예는 도 10을 참조하여 하기에 기술된다. 제 1 내지 제 3 실시예와 유사한 구조는 유사하게 번호가 매겨지고, 이러한 구조에 대한 설명은 생략된다.

인가 전극(20)은 제 41 내지 48 A 전극(61p-68p), 및 제 41 내지 48 B 전극(61m-68m)을 포함한다.

제 41, 42, 45, 및 46 A 전극(61p, 62p, 65p, 및 66p), 및 제 41, 42, 45, 및 46 B 전극(61m, 62m, 65m, 및 66m)은 제 1 진동 부재(610)를 형성한다.

제 43, 44, 47, 및 48 A 전극(63p, 64p, 67p, 및 68p), 및 제 43, 44, 47, 및 48 B 전극(63m, 64m, 67m, 및 68m)은 제 2 진동 부재(620)를 형성한다.

제 41 내지 44 A 전극(61p-64p), 및 제 41 내지 44 B 전극(61m-64m)은 인가 전극(20)의 외측에 그리고 회전축(X)으로부터 상대적으로 더 이격되어 설치된다. 제 45 내지 48 A 전극(65p-68p), 및 제 45 내지 48 B 전극(65m-68m)은 내측에 그리고 회전축(X)에 상대적으로 더 근접하게 설치된다. 각도의 폭, 즉, 회전축(X)에서 전극의 엔드 포인트에 의해 형성된 중심각으로 표현된, 원주 방향에서의 각각의 전극의 길이는 45°이다. 상기의 각도의 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/2이다. 즉, 제 41 내지 44 A 전극(61p-64p), 제 41 내지 44 B 전극(61m-64m), 제 45 내지 48 A 전극(65p-68p), 및 제 45 내지 48 B 전극(65m-68m)의 각도 폭은 45°, 즉, 상술한 정상파의 파장의 1/2이다.

제 41 A 전극(61p), 제 41 B 전극(61m), 제 42 A 전극(62p), 제 42 B 전극(62m), 제 43 A 전극(63p), 제 43 B 전극(63m), 제 44 A 전극(64p), 및 제 44 B 전극(64m)은 걸음판(12)으로부터 보았을 때 시계방향으로 인가 전극(20)의 외측에 배치된다.

제 45 A 전극(65p), 제 45 B 전극(65m), 제 46 A 전극(66p), 제 46 B 전극(66m), 제 47 A 전극(67p), 제 47 B 전극(67m), 제 48 A 전극(68p), 및 제 48 B 전극(68m)은 걸음판(12)으로부터 보았을 때 시계방향으로 인가 전극(20)의 내측에 배치된다.

회전축(X)의 측면으로부터 보았을 때, 제 45 A 전극(65p)은 방사방향으로 제 44 B 전극(64m) 및 제 41 A 전극(61m)의 내측에 배치되고, 22.5°의 원주각도 만큼 그것들 중 각각의 하나와 중첩한다. 외부 전극들을 분리하는 방사방향의 중심선은 내부 전극들을 분리하는 방사방향의 중심선으로부터 22.5° 변위된다. 변위된 각도는 정상파의 파장의 1/4에 상당한다.

각각의 외부 전극의 영역이 각각의 내부 전극의 영역과 같도록 외부 전극와 내부 전극 사이의 원주 방향 경계선이 배치되고, 즉, 방사방향에서의 경계선이 인가 전극(20)의 내부 에지보다 외부 에지에 더 근접하게 배치되도록 한다.

본 실시예에 따른 초음파 모터(10)의 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 도 11을 참조하여 하기에 기술된다. 도 11은 제 4 실시예 및 상술한 비교예에 따라 탄성 부재(16)의 톱니 당 진폭의 계산 결과를 나타내는 그래프이다.

비교예의 진폭의 표준 편차는 2.88e-7 미터이고, 반면, 본 발명의 진폭의 표준 편차는 1.11e-6 미터이다. 비교예의 진폭의 평균은 2.74e-6 미터이고, 반면, 본 발명의 진폭의 평균은 2.81e-6 미터이다. 본 실시예는 비교예에서 보다 상대적으로 더 큰 진폭을 생성할 수 있다.

초음파 모터(10)의 제 5 실시예는 도 12를 참조하여 하기에 기술된다. 제 1 내지 제 4 실시예와 유사한 구조는 유사하게 번호가 매겨지고, 이러한 구조에 대한 설명은 생략된다.

인가 전극(20)은 제 51 내지 55 A 전극(701p-705p), 제 56 내지 60 A 전극(711p-715p), 제 51 내지 54 B 전극(701m-704m), 및 제 55 내지 58 B 전극(711m-714m)을 포함한다.

제 51 및 제 52 A 전극(701p 및 702p), 제 51 및 제 52 B 전극(701m 및 702m), 제 56, 57, 및 60 A 전극(711p, 712p 및 715p), 및 제 55 및 56 B 전극(711m 및 712m)은 제 1 진동 부재(720)를 형성한다.

제 53 내지 55 A 전극(703p-705p), 제 53 및 54 B 전극(703m 및 704), 제 58 및 59 A 전극(713p 및 714p), 및 제 57 및 58 B 전극(713m 및 714)은 제 2 진동 부재(730)를 형성한다.

제 51 내지 55 A 전극(701p-705p) 및 제 51 및 54 B 전극(701m-704m)은 외부 전극을 형성하고 인가 전극(20)의 최외측에 설치된다. 제 56 내지 60 A 전극(711p-715p) 및 제 55 내지 58 B 전극(711m-714m)은 내부 전극을 형성하고 인가 전극(20)의 최내측에 설치된다.

걸음판(12)으로부터 보았을 때, 제 51 A 전극(701p), 제 51 B 전극(701m), 제 52 A 전극(702p), 및 제 52 B 전극(702m), 제 53 A 전극(703p), 제 54 A 전극(704p), 제 53 B 전극(703m), 제 55 A 전극(705p) 및 제 54 B 전극(704m)은 시계방향으로 인가 전극(20) 상에 상기의 순서로 배치된다.

걸음판(12)으로부터 보았을 때, 제 56 A 전극(711p), 제 55 B 전극(711m), 제 57 A 전극(712p), 및 제 56 B 전극(712m), 제 58 A 전극(713p), 제 57 B 전극(713m), 제 59 A 전극(714p), 58 B 전극(714m), 및 제 60 A 전극(715p)은 시계방향으로 인가 전극(20)의 내측을 따라 상기의 순서로 배치된다.

각도의 폭, 즉, 회전축(X)에서 각 전극의 엔드 포인트에 의해 형성된 중심각으로 표현된, 원주 방향에서의 제 51 A 전극(701p), 제 53 A 전극(703p), 제 58 A 전극(713p), 및 제 60 A 전극(715p)의 길이는 22.5°이다. 각도의 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/4에 상당한다. 즉, 제 51 A 전극(701p), 제 53 A 전극(703p), 제 58 A 전극(713p), 및 제 60 A 전극(715p)의 각도 폭은 상술한 정상파의 파장의 1/4이다. 다른 A 및 B 전극 각각의 각도의 폭은 45°이다. 각도의 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/2에 상당한다. 즉, 다른 A 및 B 전극 각각의 각도의 폭은 정상파 파장의 1/2이다.

방사방향으로 회전축(X)으로부터 보았을 때, 제 51 A 전극(701p)은 제 56 A 전극(711p)과 중첩하고, 제 53 A 전극(703p)은 제 56 B 전극(712m)과 중첩하고, 제 58 A 전극(713p)은 제 54 A 전극(704p)과 중첩하고, 제 60 A 전극(715p)은 제 54 B 전극(704m)과 중첩한다.

또한, 회전축(X)으로부터 보았을 때, 외부 전극의 A 및 B 전극은 원주방향으로 22.5°만큼 내부 전극의 A 및 B 전극과 중첩한다. 외부 전극 사이의 방사방향의 중심선은 내부 전극사이의 방사방향의 중심선으로부터 22.5° 변위된다. 변위된 각도는 정상파 파장의 1/4에 상당한다. 제 56 A 전극(711p)과 제 60 A 전극(715p) 사이의 방사방향 중심선은 제 51 A 전극(701p)과 제 54 B 전극(704m) 사이의 방사방향 경계선에 상당한다. 유사하게, 제 56 B 전극(712m)과 제 58 A 전극(713p) 사이의 방사방향 중심선은 제 53 A 전극(703p)과 제 54 A 전극(704p) 사이의 방사방향 중심선에 상당한다.

외부 전극을 내부 전극과 분리하는 경계선은 방사방향으로 인가 전극(20)을 양분한다.

초음파 모터(10)의 제 6 실시예는 도 13을 참조하여 하기에 기술된다. 제 1 내지 5 실시예와 유사한 구조는 유사하게 번호가 매겨지고, 이러한 구조에 대한 설명은 생략된다.

인가 전극(20)은 제 61 내지 65 A 전극(801p-805p), 제 66 내지 70 A 전극(811p-815p), 제 61 내지 64 B 전극(801m-804m), 및 제 65 내지 68 B 전극(811m-814m)을 포함한다.

제 61 및 62 A 전극(801p 및 802p), 제 61 및 62 B 전극(801m 및 802m), 제 66, 67, 및 70 A 전극(811p, 812p 및 815p), 및 제 65 및 66 B 전극(811m 및 812m)은 제 1 진동 부재(820)를 형성한다.

제 63 내지 65 A 전극(803p-805p), 제 63 및 64 B 전극(803m 및 804m), 제 68 및 69 A 전극(813p 및 814p), 및 제 67 및 68 B 전극(813m 및 814)은 제 2 진동 부재(830)를 형성한다.

제 61 내지 65 A 전극(801p-805p) 및 제 61 내지 64 B 전극(801m-804m)은 인가 전극(20)의 최외측에 설치된 외부 전극을 형성한다. 제 66 내지 70 A 전극(811p-815p) 및 제 65 내지 68 B 전극(811m-814m)은 인가 전극(20)의 최내측에 설치된 내부 전극을 형성한다.

걸음판(12)으로부터 보았을 때, 제 61 A 전극(801p), 제 61 B 전극(801m), 제 62 A 전극(802p), 제 62 B 전극(802m), 제 63 A 전극(803p), 제 64 A 전극(804p), 제 63 B 전극(803m), 제 65 A 전극(805p) 및 제 64 B 전극(804m)은 시계방향으로 인가 전극(20)상에 상기의 순서로 배치된다.

걸음판(12)으로부터 보았을 때, 제 66 A 전극(811p), 제 65 B 전극(811m), 제 67 A 전극(712p), 및 제 66 B 전극(812m), 제 68 A 전극(813p), 제 67 B 전극(813m), 제 69 A 전극(814p), 제 68 B 전극(814m), 및 제 70 A 전극(815p)은 시계방향으로 인가 전극(20)상에 상기의 순서로 배치된다.

각도의 폭, 즉, 회전축(X)에서 각 전극의 엔드 포인트에 의해 형성된 중심각으로 표현된, 원주 방향에서의 제 61 A 전극(801p), 제 63 A 전극(803p), 제 68 A 전극(813p), 및 제 70 A 전극(815p)의 길이는 22.5°이다. 각도의 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/4에 상당한다. 즉, 제 61 A 전극(801p), 제 63 A 전극(803p), 제 68 A 전극(813p), 및 제 70 A 전극(815p)의 각각의 각도 폭은 정상파의 파장의 1/4이다. 다른 A 및 B 전극 각각의 각도의 폭은 45°이다. 각도의 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/2에 상당한다. 즉, 다른 A 및 B 전극 각각의 각도의 폭은 정상파 파장의 1/2이다.

방사방향으로 회전축(X)으로부터 보았을 때, 제 61 A 전극(801p)은 제 66 A 전극(811p)과 중첩하고, 제 63 A 전극(803p)은 제 66 B 전극(812m)과 중첩하고, 제 68 A 전극(813p)은 64 A 전극(804p)과 중첩하고, 및 제 70 A 전극(815p)은 64 B 전극(804m)과 중첩한다.

방사방향으로 회전축(X)으로부터 보았을 때, 외부 전극의 A 및 B 전극은 22.5°의 중심각 만큼 내부 전극의 A 및 B 전극과 중첩한다. 외부 전극 사이의 방사방향의 경계선은 내부 전극사이의 경계선으로부터 원주방향으로 22.5°변위된다. 변위된 각도는 정상파 파장의 1/4에 상당한다. 제 66 A 전극(811p)과 제 70 A 전극(815p) 사이의 방사방향 경계선은 방사방향으로 제 61 A 전극(801p)과 제 64 B 전극(804m) 사이의 방사방향 경계선에 상당한다. 제 66 B 전극(812m)과 제 68 A 전극(813p) 사이의 방사방향 경계선은 방사방향으로 제 63 A 전극(803p)과 제 64 A 전극(804p) 사이의 방사방향 경계선에 상당한다.

내부 및 외부 전극의 각각의 영역은 동일하도록 외부 전극과 내부 전극 사이의 경계선은 인가 전극(20)의 내부 에지 보다 외부 에지에 더 근접하게 배치되고, 즉, 방사방향의 경계선이 방사방향으로 인가 전극(20)을 양분하는 중심선이 된다.

초음파 모터(10)의 제 7 실시예는 도 14를 참조하여 하기에 기술된다. 제 1 내지 6 실시예와 유사한 구조는 유사하게 번호가 매겨지고, 이러한 구조에 대한 설명은 생략된다.

인가 전극(20)은 제 71 내지 74 A 전극(901p-904p), 제 75 내지 78 A 전극(911p-914p), 제 79 내지 82 A 전극(921p-924p), 제 71 내지 74 B 전극(901m-904m), 및 제 75 내지 78 B 전극(911m-914m), 및 제 79 내지 82 B 전극(921m-924m)을 포함한다.

제 71, 72, 76, 77, 79, 및 80 A 전극(901p, 902p, 912p, 913p, 921p, 및 922p), 제 71, 72, 75, 76, 79, 및 80 B 전극(901m, 902m, 911m, 912m, 921m, 및 922m)은 제 1 진동 부재(930)를 형성한다.

제 73, 74, 75, 78, 81, 및 82 A 전극(903p, 904p, 911p, 914p, 923p, 및 924p), 제 73, 74, 75, 78, 81, 및 82 B 전극(903m, 904m, 913m, 914m, 923m, 및 924m)은 제 2 진동 부재(940)를 형성한다.

제 71 내지 74 A 전극(901p-904p) 및 제 71 내지 74 B 전극(901m-904m)은 외부 전극을 형성하고 인가 전극(20)의 최외측에 설치된다. 제 79 내지 82 A 전극(921p-924p) 및 제 79 내지 82 B 전극(921m-924m)은 내부 전극을 형성하고 인가 전극(20)의 최내측에 설치된다. 제 75 내지 78 A 전극(911p-914p) 및 제 75 내지 78 B 전극(911m-914m)은 중간 전극을 형성하고 외부 전극과 내부 전극 사이에 설치된다. 각도의 폭, 즉, 회전축의 중심에서 각각의 전극의 엔드포인트에 의해 형성된 중심각으로 표현된, 원주 방향으로의 각 전극의 길이는 45°이다. 각도의 폭은 탄성 부재(16)에 의해 생성된 초음파 진동의 파장의 1/2에 상당한다. 즉, A 및 B 전극 각각의 각도의 폭은 상술한 정상파의 파장의 1/2이다.

걸음판(12)으로부터 보았을 때, 제 71 B 전극(901m), 제 71 A 전극(901p), 제 72 B 전극(902m), 제 72 A 전극(902p), 제 73 B 전극(903m), 제 73 A 전극(903p), 제 74 B 전극(904m), 및 제 74 A 전극(904p)은 시계방향으로 인가 전극(20)상에 상기의 순서로 배치된다.

또한, 걸음판(12)으로부터 보았을 때, 제 79 B 전극(921m), 제 79 A 전극(921p), 제 80 B 전극(922m), 제 80 A 전극(922p), 제 81 B 전극(923m), 제 81 A 전극(923p), 제 82 B 전극(924m), 및 제 82 A 전극(924p)은 시계방향으로 인가 전극(20)상에 상기의 순서로 배치된다.

걸음판으로부터 보았을 때 중간 전극에 대해, 제 75 A 전극(911p), 제 75 B 전극(911m), 제 76 A 전극(912p), 제 76 B 전극(912m), 제 77 A 전극(913p), 제 77 B 전극(913m), 제 78 A 전극(914p), 및 제 78 B 전극(914m)은 시계방향으로 인가 전극(20) 상에 상기의 순서로 배치된다.

방사방향으로 회전축(X)으로부터 보았을 때, 원주방향으로 외부 전극의 개별 전극들을 분리하는 방사방향의 경계선은 원주 방향으로 내부 전극의 개별 전극들을 분리하는 방사방향의 경계선에 해당한다.

방사방향으로 회전축(X)으로부터 보았을 때, 제 75 A 전극(911p)은 제 71 B 전극(901m) 및 제 74 A 전극(904p)과 22.5°의 중심각 만큼 각각 중첩한다. 외부에 설치된 전극 사이의 방사방향의 경계선은 중간에 설치된 전극 사이의 방사방향의 경계선으로부터 22.5° 변위된다. 변위된 각도는 정상파 파장의 1/4에 상당한다.

또한 방사방향으로 회전축(X)으로부터 보았을 때, 제 75 A 전극(911p)은 제 79 B 전극(921m) 및 제 82 A 전극(924p)과 22.5°의 중심각 만큼 각각 중첩한다. 내부에 설치된 전극 사이의 방사방향의 경계선은 인가 전극(20)의 중간에 설치된 전극 사이의 방사방향의 경계선으로부터 22.5° 변위된다. 변위된 각도는 정상파 파장의 1/4에 상당한다.

방사방향으로 회전축(X)으로부터 보았을 때, 제 77 A 전극(913p)은 제 73 B 전극(903m) 및 77 A 전극(913p)과 22.5°의 중심각 만큼 각각 중첩한다. 외부에 설치된 전극 사이의 방사방향의 경계선은 중간에 설치된 전극 사이의 방사방향의 경계선으로부터 22.5° 변위된다. 변위된 각도는 정상파 파장의 1/4에 상당한다.

또한 방사방향으로 회전축(X)으로부터 보았을 때, 제 77 A 전극(913p)은 제 81 B 전극(923m) 및 제 80 A 전극(922p)과 22.5°의 중심각 만큼 각각 중첩한다. 내부에 설치된 전극 사이의 방사방향의 경계선은 인가 전극(20)의 중간에 설치된 전극 사이의 방사방향의 경계선으로부터 22.5° 변위된다. 변위된 각도는 정상파 파장의 1/4에 상당한다.

외부 전극, 중간 전극 및 내부 전극의 영역이 모두 동일하도록 외부 전극, 중간 전극, 및 내부 전극을 서로 분리하는 원주방향의 경계선이 인가 전극(20)의 내부 에지 보다 외부 에지에 상대적으로 더 근접하게 배치되고, 즉, 2개의 원주방향의 경계선이 방사방향으로 인가 전극(20)을 3등분한다.

피드백 전극(105)이 생략되고, A 및 B 전극이 빈 공간에 설치되는 경우에, 반사파가 생성될 수 있기 때문에 로터(14)에서 회전력을 생성하는것이 불가능하게 될 수 있다. 그러나, 또다른 실시예에서, 각각의 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 로터(14)에서 회전력을 생성하고 반사파에 의해 야기된 간섭을 방지할 수 있다는 것을 지시한다.

또다른 실시예에서, 톱니의 수는 24에 제한되지 않음에 유의하라. 임의의 값이 초음파 모터(10)의 요구되는 성능에 따라 톱니의 수에 적용될 수 있다.

4개의 파장이 인가 전극에 제공되지 않을 수도 있다. 파장의 수는 2 이상의 정수가 될 수 있다. 이 경우, A 및 B 전극의 각도의 폭은 파장의 수에 따라 조정된다.

인가된 AC 전압 및 주파수는 400V 및 60kHz에 한정되지 않는다.

본 발명의 실시예가 첨부 도면을 참조하여 본문에 기술되었지만, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서 다수의 변형과 변경이 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

10 : 초음파 모터 11 : 출력축
12 : 걸음판 13 : 스프링
14 : 로터 15 : 고정자
16 : 탄성 부재 18 : 접지 전극
19 : 압전체 20 : 인가 전극
21 : 위상 컨버터 22 : 교류전원
23 : 입력 제어 회로 24 : 외부 검출기
25 : 베이스 X : 회전축

Claims (16)

1. 소정의 파장으로 진동하는 제 1 진동 부재; 및
   상기 제 1 진동 부재에 대해 별개로 설치되고, 상기 소정의 파장으로 진동하는 제 2 진동 부재;를 포함하고,
   상기 제 1 진동 부재 및 상기 제 2 진동 부재에 의해 환형이 형성되고, 상기 제 1 진동 부재의 일부는 상기 환형의 원주 방향에서 상기 소정의 파장의 1/4로 상기 환형의 방사 방향으로 상기 제 2 진동 부재의 일부와 중첩하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 진동 부재와 상기 제 2 진동 부재는 상기 환형의 원주 방향에서 상기 소정의 파장의 1/2 길이를 갖는 정(正) 진동부 및 부(負) 진동부를 구비하고, 상기 정 진동부와 부 진동부는 상기 환형의 원주 방향에서 번갈아 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 진동 부재와 상기 제 2 진동 부재는 상기 환형의 원주 방향에서 상기 소정의 파장의 3/8의 길이를 갖는 정 진동부 및 부 진동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 진동 부재의 정 진동부는 상기 환형의 원주 방향에서 상기 소정의 파장의 1/4로 상기 환형의 방사 방향으로 상기 제 2 진동 부재의 부 진동부와 중첩하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
5. 제 4 항에 있어서, 중첩된 정 진동부의 영역은 중첩된 부 진동부의 영역과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
6. 제 1 항에 있어서, 방사 방향에서의 상기 제 1 진동 부재의 폭은 방사방향에서의 상기 제 2 진동 부재의 폭과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
7. 제 2 항에 있어서, 상기 정 진동부와 상기 부 진동부는 상기 환형의 방사 방향에서 이중으로 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
8. 제 2 항에 있어서, 상기 정 진동부와 상기 부 진동부는 상기 환형의 방사 방향에서 삼중으로 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
9. 진행파를 생성하는 탄성 부재;
   상기 진행파에 의해 회전하는 로터;
   소정의 파장으로 상기 탄성 부재를 진동시키는 제 1 진동 부재; 및
   상기 제 1 진동 부재에 대해 별개로 설치되고, 상기 소정의 파장으로 상기 탄성 부재를 진동시키는 제 2 진동 부재;를 포함하고,
   상기 제 1 진동 부재 및 상기 제 2 진동 부재에 의해 환형이 형성되고, 상기 제 1 진동 부재의 일부는 상기 환형의 원주 방향에서 상기 소정의 파장의 1/4로 상기 환형의 방사 방향으로 상기 제 2 진동 부재의 일부와 중첩하고, 상기 진행파는 상기 제 1 진동 부재 및 상기 제 2 진동 부재에 의해 생성된 진동을 결합함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 진동 부재와 상기 제 2 진동 부재는 상기 환형의 원주 방향에서 상기 소정의 파장의 1/2 길이를 갖는 정 진동부 및 부 진동부를 구비하고, 상기 정 진동부와 상기 부 진동부는 상기 환형의 원주 방향에서 번갈아 배치되는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 진동 부재와 상기 제 2 진동 부재는 상기 환형의 원주 방향에서 상기 소정의 파장의 3/8의 길이를 갖는 정 진동부 및 부 진동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
12. 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 진동 부재의 정 진동부는 상기 환형의 원주 방향에서 상기 소정의 파장의 1/4로 상기 환형의 방사 방향으로 상기 제 2 진동 부재의 부 진동부와 중첩하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
13. 제 12 항에 있어서, 중첩된 정 진동부의 영역은 중첩된 부 진동부의 영역과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
14. 제 9 항에 있어서, 방사 방향에서의 상기 제 1 진동 부재의 폭은 방사방향에서의 상기 제 2 진동 부재의 폭과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
15. 제 10 항에 있어서, 상기 정 진동부와 상기 부 진동부는 상기 환형의 방사 방향에서 이중으로 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
16. 제 10 항에 있어서, 상기 정 진동부와 상기 부 진동부는 상기 환형의 방사 방향에서 삼중으로 설치되는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.

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