KR20210152205A - 초음파 리니어 모터 - Google Patents

초음파 리니어 모터 Download PDF

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KR20210152205A
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이상영
성명석
김갑영
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Abstract

실시예에 의한 초음파 리니어 모터가 개시된다. 상기 초음파 리니어 모터는 진동체; 상기 진동체의 중앙부에 결합되고 상기 진동체의 변위에 따라 이동하는 이동축; 및 상기 이동축을 둘러싸도록 형성되고 내측면이 상기 이동축의 외주면의 적어도 일부와 접촉되는 체결부와 상기 체결부로부터 연장 형성되고 상기 체결부에 소정의 압력을 가하는 연결부를 포함하는 이동체를 포함한다.

Description

초음파 리니어 모터{ULTRASONIC LINEAR MOTOR}
실시예는 탄성 소재로 형성된 이동체를 이용하는 초음파 리니어 모터에 관한 것이다.
초음파 모터는 기존에 폭넓게 활용되고 있는 전자 모터에 비해 상대적으로 낮은 속도에서 높은 토크를 발생시키기 때문에 감속 장치가 불필요하고, 단위 중량당 발생되는 기계적 출력이 높으며, 기동 및 정지 시 속용성을 갖고, 소형 및 경량화가 가능하고, 자계와 무관하기 때문에 전자 유도 등의 장애가 없고, 사용시 정속성을 보이는 등의 다양한 장점을 갖고 있어 현재 다양한 분야에서 활용되고 있다.
최근 모바일 기기의 카메라 줌 배율 경쟁이 가속화되면서 카메라에 적용하기 위한 회전형, 선형 등 다양한 컨셉의 초음파 모터에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.
도 1은 종래 기술에 따른 초음파 리니어 모터를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 초음파 리니어 모터는 2개의 마찰판(31a, 31b)을 구비하여 2개의 마찰판(31a, 31b)의 중앙에 형성된 그루부에 구동축(20)이 끼워지도록 결합시킨다.
즉, 본체(30)의 두 개의 나사 결합부에 2개의 마찰판(31a, 31b)의 홈이 끼워지고 나사 결합부에 나사(33)를 결합시킴으로써, 구동축(20)에 2개의 마찰판(31a, 31b)를 결합시킨다.
2개의 마찰판(31a, 31b)이 구동축(20)의 외주면 상에서 4개의 접점에 대칭 접촉 방식으로 균일한 압력을 가압시킬 수 있고, 반복 시험 후에도 안정적인 작동이 유지될 수 있다.
하지만, 마찰 결합 구조를 형성하기 위해서는 최소 한 쌍의 마찰판이 있어야 하기 때문에 조립 복잡도 및 공차 증가로 인해 제품의 구동 특성 산포가 커질 수 있다. 또한 복잡한 구조에 의해 무게가 증가하기 때문에 구동 속도도 저하될 수 있다.
등록특허공보 제10-1050852호 등록특허공보 제10-1028881호
실시예는, 탄성 소재로 형성된 이동체를 이용하는 초음파 리니어 모터를 제공할 수 있다.
실시예에 따른 초음파 리니어 모터는 진동체; 상기 진동체의 중앙부에 결합되고 상기 진동체의 변위에 따라 이동하는 이동축; 및 상기 이동축을 둘러싸도록 형성되고 내측면이 상기 이동축의 외주면의 적어도 일부와 접촉되는 체결부와 상기 체결부로부터 연장 형성되고 상기 체결부에 소정의 압력을 가하는 연결부를 포함하는 이동체를 포함할 수 있다.
상기 연결부는 양단이 렌즈 배럴의 일측에 삽입 결합되어 상기 체결부에 소정의 압력을 가할 수 있다.
상기 연결부는 상기 렌즈 배럴의 일측에 삽입 결합되되, 나사에 의해 결합될 수 있다.
상기 연결부는 상기 렌즈 배럴의 일측에 삽입 결합되되, 자력에 의해 결합될 수 있다.
상기 체결부는 상기 내측면이 상기 이동축의 외주면과 2개 또는 3개의 접점을 가질 수 있다.
상기 체결부는 내부형상이 타원형, 부채꼴, 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 이동체는 길이가 2 ~ 3mm의 범위이고, 두께가 0.15 ~ 0.5mm의 범위로 형성될 수 있다.
상기 이동체는, 탄성력이 0.3kgf 이상인 탄성 소재로 형성될 수 있다.
상기 체결부는 상기 이동축을 둘러싸되 일부분이 개방되어 형성된 양단을 갖고, 상기 연결부는, 상기 양단으로부터 각각 연장되어 형성될 수 있다.
상기 연결부는 상기 양단으로부터 각각 연장되되 서로 평행하게 형성될 수 있다.
실시예에 따르면, 이동축의 외주면을 둘러싸되 일측이 개방된 구조로 형성되고, 내측면이 이동축의 외주면의 적어도 일부와 마찰 접촉되도록 함으로써, 조립 복잡도 및 공차가 감소할 수 있고, 이로 인해 제품의 구동 특성 산포가 감소될 수 있다.
실시예에 따르면, 구조가 간단하기 때문에 무제 감소로 구동 속도가 개선될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 초음파 리니어 모터를 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 리니어 모터를 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 이동체의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 제1 실시예에 따른 이동체의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 제2 실시예에 따른 이동체의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 제3 실시예에 따른 이동체의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예에서는, 이동축의 외주면을 둘러싸되 일측이 개방된 구조로 형성되고, 내측면이 이동축의 외주면의 적어도 일부와 마찰 접촉되도록 한, 새로운 이동체의 구조를 제안한다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 리니어 모터를 나타내는 도면이다.
도 2a를 참조하면, 실시예에 따른 초음파 리니어 모터는 탄성체와 탄성체의 적어도 일면에 배치된 압전 소자로 이루어진 진동체(100), 이동축(200), 이동체(300)를 포함할 수 있다.
탄성체(110)의 양면에는 압전 소자(120)가 부착될 수 있다. 탄성체(110)의 양면에 압전 소자가 부착되는 경우에 한정되지 않고 탄성체(110)의 일면에 압전 소자가 부착될 수 있다.
이러한 탄성체(110)의 재질로는 알루미늄(Al), 황동(Brass), 스테인레스(Stainless)가 사용될 수 있다. 여기서 스테인레스는 SS(Stainless Steel), STS(Steel Type Stainless), SUS(Stainless Use Steel)를 포괄하는 개념일 수 있다.
압전 소자(120)는 탄성체(110)의 일면에 부착되는 제1 압전 소자(120a)와 탄성체(110)의 타면에 부착되는 제2 압전 소자(120b)를 포함할 수 있다. 압전 소자(120) 즉, 제1 압전 소자(120a)와 제2 압전 소자(120b) 각각의 양면에는 전극이 소결되어 형성될 수 있다. 여기서, 전극은 Ag 전극일 수 있지만 반드시 이에 한정되지 않는다.
이때, 탄성체(110)와 압전 소자(120)는 전도성 에폭시에 의해 접착 결합될 수 있다.
이동축(200)은 진동체(100)의 중앙부에 결합되어 진동체를 구성하는 압전 소자의 변위에 따라 선형 이동될 수 있다. 즉, 이동축(200)은 진동체(100)를 구성하는 압전 소자(120)의 상부에 접착 레진에 의해 접착 결합될 수 있다. 여기서 이동축(200)은 예컨대, 탄소 섬유(carbon fiber)로 형성될 수 있다.
이동체(300)는 이동축(200)을 둘러싸되, 이동축(200)의 적어도 일부와 접촉될 수 있다. 이동체(300)의 양단은 렌즈 조립체의 일측에 각각 삽입 결합될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 실시예에 따른 이동체(300)는 이동축을 둘러싸되 일부분이 개방되어 형성되고 내측면이 이동축의 외주면의 적어도 일부와 접촉되는 체결부(310)와 체결부(310)로부터 연장 형성되고 체결부(310)에 소정의 압력을 가하는 연결부(320)를 포함할 수 있다.
연결부(320)는 체결부(310)의 개방되어 형성된 양단으로부터 각각 연장되어 평행하게 형성될 수 있다.
이동체(300)의 길이는 2~3mm의 범위 이내이고, 두께는 0.15~0.5mm 의 범위 이내일 수 있다. 또한, 이동체(300)는 0.3kgf 이상의 탄성력을 갖는 탄성 소재로 형성될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 이동체의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 실시예에 따른 이동체(300)는 예컨대, 내부형상이 타원형, 부채꼴, 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있는데, 반드시 이에 한정되지 않고 다양한 형상이 적용될 수 있다.
이동체(300)는 형상에 따라 이동축과 접촉되는 접점의 개수가 달라질 수 있다.
도 3a와 같이 이동체가 타원형인 경우 이동축과 두 개의 접점이 형성될 수 있고, 도 3b와 같이 이동체가 부채꼴인 경우 이동축과 세 개의 접점이 형성될 수 있고, 도 3c와 같이 이동체가 다각형인 경우 이동축과 세 개의 접점이 형성될 수 있다.
이러한 이동체(300)는 소정의 탄성력을 갖는 탄성 소재로 형성될 수 있다. 탄성 소재로 형성된 이동체(300)의 연결부(320)에 외부로부터 힘이 외측에서 내측으로 가해지면 힘이 가해지는 방향으로 이동하면서 체결부(310)에 소정의 압력을 가하게 되고, 체결부(310)에 가해지는 압력에 의해 이동축의 외주면에 접촉하게 된다.
실시예에서는 적어도 두개 이상의 접점이 생기는 이동체를 적용하고자 한다. 접점은 두 개 이상일 수 있는데, 특히 접점이 3개인 경우가 가장 바람직하다. 이러한 이유는 구속력이 세지 않으면서 안정적으로 이동축을 잡아줄 수 있기 때문이다.
도 4a 내지 도 4c는 제1 실시예에 따른 이동체의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 제1 실시예에 따른 이동체는 일부가 개방된 다각형 형상으로 형성된 체결부와 체결부의 양단으로부터 연장 형성된 연결부를 포함할 수 있다.
연결부는 체결부의 양단으로부터 연장 형성되되, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
도 4a와 같이, 이동체의 연결부에 힘이 인가된 상태에서 렌즈 배럴의 일측에 형성된 삽입부에 삽입되면, 연결부로부터 체결부에 소정의 압력을 가하게 되어 이동축과 3개의 접점이 형성될 수 있다.
도 4b와 같이, 이동체의 연결부에 힘이 인가된 상태에서 렌즈 배럴의 일측에 나사 결합되면, 연결부로부터 체결부에 소정의 압력을 가하게 되어 이동축과 3개의 접점이 형성될 수 있다.
도 4c와 같이, 이동체의 연결부에 힘이 인가된 상태에서 렌즈 배럴의 일측에 자력 결합되면, 연결부로부터 체결부에 소정의 압력을 가하게 되어 이동축과 3개의 접점이 형성될 수 있다.
도 5a 내지 도 5c는 제2 실시예에 따른 이동체의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 제2 실시예에 따른 이동체는 일부가 개방된 타원형 형상으로 형성된 체결부와 체결부의 양단으로부터 연장 형성된 연결부를 포함할 수 있다.
연결부는 체결부의 양단으로부터 연장 형성되되, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
도 5a와 같이, 이동체의 연결부에 힘이 인가된 상태에서 렌즈 배럴의 일측에 형성된 삽입부에 삽입되면, 연결부로부터 체결부에 소정의 압력을 가하게 되어 이동축과 2개의 접점이 형성될 수 있다.
도 5b와 같이, 이동체의 연결부에 힘이 인가된 상태에서 렌즈 배럴의 일측에 나사 결합되면, 연결부로부터 체결부에 소정의 압력을 가하게 되어 이동축과 2개의 접점이 형성될 수 있다.
도 5c와 같이, 이동체의 연결부에 힘이 인가된 상태에서 렌즈 배럴의 일측에 자력 결합되면, 연결부로부터 체결부에 소정의 압력을 가하게 되어 이동축과 2개의 접점이 형성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 제3 실시예에 따른 이동체의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 제3 실시예에 따른 이동체는 일부가 개방된 부채꼴 형상으로 형성된 체결부와 체결부의 양단으로부터 연장 형성된 연결부를 포함할 수 있다.
연결부는 체결부의 양단으로부터 연장 형성되되, 서로 평행하게 형성될 수 있다.
도 6a와 같이, 이동체의 연결부에 힘이 인가된 상태에서 렌즈 배럴의 일측에 형성된 삽입부에 삽입되면, 연결부로부터 체결부에 소정의 압력을 가하게 되어 이동축과 3개의 접점이 형성될 수 있다.
도 6b와 같이, 이동체의 연결부에 힘이 인가된 상태에서 렌즈 배럴의 일측에 나사 결합되면, 연결부로부터 체결부에 소정의 압력을 가하게 되어 이동축과 3개의 접점이 형성될 수 있다.
도 6c와 같이, 이동체의 연결부에 힘이 인가된 상태에서 렌즈 배럴의 일측에 자력 결합되면, 연결부로부터 체결부에 소정의 압력을 가하게 되어 이동축과 3개의 접점이 형성될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 진동체
200: 이동축
300: 이동체
310: 체결부
320: 연결부

Claims (10)

  1. 진동체;
    상기 진동체의 중앙부에 결합되고 상기 진동체의 변위에 따라 이동하는 이동축; 및
    상기 이동축을 둘러싸도록 형성되고 내측면이 상기 이동축의 외주면의 적어도 일부와 접촉되는 체결부와 상기 체결부로부터 연장 형성되고 상기 체결부에 소정의 압력을 가하는 연결부를 포함하는 이동체를 포함하는, 초음파 리니어 모터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부는,
    양단이 렌즈 배럴의 일측에 삽입 결합되어 상기 체결부에 소정의 압력을 가하는, 초음파 리니어 모터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 렌즈 배럴의 일측에 삽입 결합되되, 나사에 의해 결합되는, 초음파 리니어 모터.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 렌즈 배럴의 일측에 삽입 결합되되, 자력에 의해 결합되는, 초음파 리니어 모터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는,
    상기 내측면이 상기 이동축의 외주면과 2개 또는 3개의 접점을 갖는, 초음파 리니어 모터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는,
    내부형상이 타원형, 부채꼴, 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성된, 초음파 리니어 모터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이동체는,
    길이가 2 ~ 3mm의 범위이고, 두께가 0.15 ~ 0.5mm의 범위로 형성된, 초음파 리니어 모터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동체는, 탄성력이 0.3kgf 이상인 탄성 소재로 형성된, 초음파 리니어 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 체결부는 상기 이동축을 둘러싸되 일부분이 개방되어 형성된 양단을 갖고,
    상기 연결부는, 상기 양단으로부터 각각 연장되어 형성되는, 초음파 리니어 모터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연결부는
    상기 양단으로부터 각각 연장되되 서로 평행하게 형성되는, 초음파 리니어 모터.
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KR20220078091A (ko) * 2020-12-03 2022-06-10 (주)피에조테크놀리지 일체형 이동자 및 이를 포함하는 압전 리니어 모터 어셈블리

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