WO2023282479A1 - 위상 천이기 및 위상 변환 유닛 및 위상 변환 방법 - Google Patents

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WO2023282479A1
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이재준
김대호
박은국
정희석
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주식회사 기가레인
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    • H01P1/184—Strip line phase-shifters
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    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/36—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with variable phase-shifters
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    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture

Definitions

  • the stop member includes a first stop member and a second stop member provided on one side and the other side of the seating part, respectively, and the circulation member can be circulated between the first stop member and the second stop member.
  • a first through hole through which the screw passes is formed in the circulation member, and during the circular movement of the circulation member, the circular movement of the circulation member may be stopped by supporting the rim of the first through hole to the rim of the stopping member. there is.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a cross section of region A shown in FIG. 1 .
  • FIG. 1 is a top view of a phase shifter according to an embodiment of the present invention.

Landscapes

  • Waveguide Switches, Polarizers, And Phase Shifters (AREA)

Abstract

본 발명은 위상 천이기에 관한 것으로서, 복수의 위상 변환 유닛과 연결되어, 상기 복수의 위상 변환 유닛을 통해 변경되는 각각의 위상을 동기화하는 동작부, 및 회전축을 갖는 모터, 상기 회전축에 연동되어 회전하는 복수의 기어 및 상기 복수의 기어 중 어느 하나와 연결되어 상기 동작부에 동력을 전달하는 스크류가 마련되며, 상기 모터, 상기 복수의 기어 및 상기 스크류를 통해, 상기 동작부를 구동하는 구동부 를 포함하고, 상기 스크류는 상기 모터의 외측에 마련되는 안착부에 안착되며, 상기 안착부 상에서 축회전되는 것을 특징으로 한다.

Description

위상 천이기 및 위상 변환 유닛 및 위상 변환 방법
본 발명은 위상 천이기 및 위상 변환 유닛 및 위상 변환 방법에 관한 것이다.
최근, 이동통신 시스템에서 새롭게 확장된 5G 서비스가 도입됨에 따라 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 안테나 기술이 부각되고 있다.
일반적으로 5G 서비스에서 MIMO 안테나 기술에는 빔포밍(beamforming) 방식이 적용되고 있다. 이러한 빔포밍 방식은 위상 천이기(phase shift)가 안테나에서 방사되는 빔의 조향 각도를 변경한다. 또한, 위상 천이기는 복수의 안테나마다 연결되어 각각의 안테나로 전송되는 신호의 위상을 천이(shift), 즉 위상을 변환하는 복수의 위상 변환 유닛을 포함한다.
한편, 5G 서비스를 제공하는 기지국 장비의 안테나는 64개로 구성되는데, 위상 천이기의 위상 변환 유닛의 수도 이에 대응되도록 구성된다. 예를 들어, 2개의 안테나가 1개의 송수신기에 연결되는 하이브리드 빔포밍 방식(2 sub-array 방식)인 경우 위상 변환 유닛은 32개일 수 있다.
이처럼, 위상 변환 유닛의 수가 많아지면, 복수의 위상 변환 유닛을 통해 변환되는 각각의 위상이 동기화되지 않는 문제가 있다.
발명의 배경이 되는 기술은 본 발명에 대한 이해를 보다 용이하게 하기 위해 작성되었다. 발명의 배경이 되는 기술에 기재된 사항들이 선행기술로 존재한다고 인정하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
본 발명은 복수의 위상 변환 유닛에 의해 변환되는 각각의 위상을 동기화할 수 있는 위상 천이기 및 위상 변환 유닛 및 위상 변환 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 위상 천이기는 복수의 위상 변환 유닛과 연결되어, 상기 복수의 위상 변환 유닛을 통해 변경되는 각각의 위상을 동기화하는 동작부; 및 회전축을 갖는 모터, 상기 회전축에 연동되어 회전하는 복수의 기어 및 상기 복수의 기어 중 어느 하나와 연결되어 상기 동작부에 동력을 전달하는 스크류가 마련되며, 상기 모터, 상기 복수의 기어 및 상기 스크류를 통해, 상기 동작부를 구동하는 구동부; 를 포함하고, 상기 스크류는 상기 모터의 외측에 마련되는 안착부에 안착되며, 상기 안착부 상에서 축회전된다.
상기 안착부에는 적어도 하나 이상의 윤활 부재가 마련되며, 상기 적어도 하나의 윤활 부재는 상기 안착부와 상기 스크류의 사이에서, 상기 스크류의 회전에 따른 마찰 또는 마모를 감소시킬 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 윤활 부재는, 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리에텔에텔케톤(PEEK) 또는 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 구동부는, 상기 스크류에 연결되어 상기 스크류의 회전에 따라 상기 안착부상에서 순환이동 되고, 상기 스크류의 회전운동을 직선운동으로 변환함으로써 상기 동작부를 구동하는 순환부재를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부는, 상기 안착부의 일측 또는 타측에서 상기 스크류가 관통되고, 상기 순환부재의 이동 범위를 제한하는 멈춤부재를 더 포함할 수 있다.
상기 멈춤부재는 상기 안착부의 일측과 타측에 각각 마련되는 제1 멈춤부재 및 제2 멈춤부재를 포함하고, 상기 순환부재는 상기 제1 멈춤부재 및 제2 멈춤부재의 사이에서 순환이동 될 수 있다.
상기 순환부재에는 상기 스크류가 관통되는 제1 관통홀이 형성되며, 상기 순환부재의 순환이동 시, 상기 순환부재는 상기 제1 관통홀의 테두리가 상기 멈춤부재의 테두리에 지지됨으로써 순환이동이 멈추게 될 수 있다.
상기 제1 관통홀의 테두리에는 제1 걸림돌기가 형성되며, 상기 제1 걸림돌기는 상기 멈춤부재의 테두리에 형성된 제2 걸림돌기에 맞물려 지지될 수 있다.
상기 안착부의 일측에는 상기 스크류와 이격된 지점에 가이드부재가 마련되고, 상기 순환부재에는 상기 가이드부재가 관통되는 제2 관통홀이 형성되며, 상기 순환부재의 순환이동은 상기 가이드부재에 의해 가이드될 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 위상 천이기가 지지 프레임 상에서 복수의 위상 변환 유닛을 포함하고, 이와 연결된 동작부와 구동부에 의해 동시에 동작함으로써, 복수의 위상을 모두 동일하게 변환할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 상면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변환 유닛을 구성 요소 별로 순차적으로 분해한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변환 유닛 내 회로 패턴의 중첩된 길이의 변경 방식을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작부의 가이드바의 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 A 영역의 단면을 확대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변환 유닛의 사시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 탄성 부재의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은 도 1에 도시된 B 영역을 확대한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 동작 방식을 설명하기 위한 블록도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기에 설치되는 구동부를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기에 설치되는 구동부를 구성 요소 별로 순차적으로 분해한 분해 사시도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기에 설치되는 구동부에서 안착부의 순환부재와 멈춤부재를 나타낸 확대도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
참고로, 본 발명에서 정의하는 위상 변환 유닛은 일반적으로 위상 천이기인 것으로 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 상면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 위상 천이기(10)는 안테나에서 방사되는 빔의 조향 각도를 변경할 수 있는 장치로서, 복수의 위상 변환 유닛(200)을 통해 안테나로 전송되는 신호의 위상을 천이(shift), 즉 위상을 변환할 수 있다.
이를 위해, 위상 천이기(10)는 지지 프레임(100), 위상 변환 유닛(200), 동작부(300) 및 구동부(400)를 포함할 수 있다.
지지 프레임(100) 상에는 복수의 위상 변환 유닛(200)을 배치시킬 수 있다. 지지 프레임(100)은 평면형 프레임으로 구성되며, 복수의 위상 변환 유닛(200)을 지지할 수 있는 단단한 소재, 예를 들면 알루미늄과 같은 금속 소재로 형성될 수 있다. 지지 프레임(100)은 복수의 위상 변환 유닛(200)을 어레이 형태로 배치시키기 위한 사각형 형상으로 이루어질 수 있다. 다만, 지지 프레임(100)의 소재와 형상은 상술한 예로 한정되는 것은 아니다.
복수의 위상 변환 유닛(200)은 지지 프레임(100) 상에 복수의 어레이 형태로 배치될 수 있다. 구체적으로, 지지 프레임(100) 상에서 복수의 위상 변환 유닛(200)이 제2 방향을 따라 서로 이격된 어레이 형태로 배치되고, 이러한 위상 변환 유닛(200)의 어레이는 제1 방향을 따라 서로 이격된 복수의 어레이로 배치될 수 있다.
도 1에서 복수의 위상 변환 유닛(200)은 지지 프레임(100)의 중심을 기준으로 상하, 즉 제2방향을 기준으로 양 측에 한 쌍의 어레이(AR1, AR2)가 배치되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 위상 변환 유닛(200)은 지지 프레임(100) 상에 셋 이상의 어레이를 이루며 배치될 수도 있다.
동작부(300)는 복수의 위상 변환 유닛(200)과 연결되어, 복수의 위상 변환 유닛(200)을 통해 변환되는 각각의 위상을 동기화할 수 있다. 구체적으로, 동작부(300)는 복수의 위상 변환 유닛(200) 내부에 연결된 전송선로, 즉, 안테나와 연결된 신호선 전체 길이를 변경시킴으로써, 각각의 위상을 동기화할 수 있으며, 보다 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
구동부(400)는 동작부(300)를 구동할 수 있다. 구체적으로, 구동부(400)는 동작부(300)와의 구조적인 연동을 통해서, 동작부(300)를 구동할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변환 유닛을 구성 요소 별로 순차적으로 분해한 분해 사시도이다. 참고로, 도 2는 우측으로 갈수록 더 많은 구성 요소가 분해된 것을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 위상 변환 유닛(200) 각각은 제1 회로 기판(210), 제2 회로 기판(220), 이동 부재(230) 및 하우징(240)을 포함할 수 있다.
실시예에 따라, 제1 회로 기판(210)과 제2 회로 기판(220)은 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)으로, 제1 회로 기판(210)은 제1 회로 패턴(211)을 가질 수 있으며, 제2 회로 기판(220)은 제2 회로 패턴(221)을 가질 수 있다. 이때, 제1 회로 패턴(211) 및 제2 회로 패턴(221)은 안테나로 신호를 전송하는 전송 선로의 일부로서 회로 패턴을 구성할 수 있다.
제2 회로 기판(220)은 제2 회로 패턴(221)이 제1 회로 패턴(211)과 중첩 연결될 수 있도록, 제2 회로 패턴(221)을 가지는 면이 제1 회로 기판(210)의 제1 회로 패턴(211)을 가지는 면과 대향 배치될 수 있다. 그에 따라, 제2 회로 패턴(221)은 제1 회로 패턴(211)과 일부 영역이 중첩 연결될 수 있다.
제2 회로 패턴(221)은 동작부(300)의 구동에 따라, 제1 회로 패턴(211)과의 중첩된 길이가 변경될 수 있다. 구체적으로, 제2 회로 패턴(221)을 가진 제2 회로 기판(220)은 이동 부재(230)의 일 면에 배치될 수 있으며, 동작부(300)와 연결된 이동 부재(230)가 제1 방향으로 이동함에 따라, 제1 회로 패턴(211)과 제2 회로 패턴(221)의 중첩된 길이, 즉 회로 패턴의 길이가 변경될 수 있다. 예를 들어, 제2 회로 기판(220)은 이동 부재(230)와 함께 제1 방향으로 이동하는 반면에 제1 회로 기판(210)은 정지되어 있으므로, 제2 회로 기판(220)이 제1 방향을 따라 이동한 만큼 회로 패턴의 길이가 변경될 수 있다.
하우징(240)은 제1 회로 기판(210) 상에 배치되고, 제1 회로 패턴(211) 및 제2 회로 패턴(221)을 수용할 수 있다. 실시예에 따라, 이동 부재(230)와 하우징(240)은 제1 회로 패턴(211)과 제2 회로 패턴(221)을 통해 전송되는 신호를 왜곡시키지 않도록 비전도성 소재로 형성될 수 있다.
한편, 도 2에서, 제1 회로 패턴(211)이 제1 회로 기판(210)에 형성된 것으로 도시하였으나, 제1 회로 패턴(211)은 하우징(240)에 형성될 수도 있다. 예를 들면, 제1 회로 기판(210)을 대신하여 하우징(240)에 하부면이 형성되고, 하우징(240)의 하부면, 즉 이동 부재(230)의 일 면과 맞닿는 면에 제1 회로 패턴(211)이 형성될 수 있다.
또한, 제2 회로 패턴(221)이 제2 회로 기판(220)에 형성된 것으로 도시하였으나, 제2 회로 패턴(221)은 이동 부재(230)에 형성될 수도 있다. 즉, 위상 변환 유닛(200)은 제1 회로 기판(210) 및 제2 회로 기판(220) 중 하나 이상을 생략할 수 있으며, 이를 통해 위상 변환 유닛(200)의 제작 공수를 줄일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 동작부(300)는 복수의 위상 변환 유닛(200)과 연결되어, 복수의 위상을 동기화할 수 있다. 구체적으로, 동작부(300)는 어레이 형태로 배치된 복수의 위상 변환 유닛(200) 각각의 일측을 연결하는 복수의 동작바(310)와 복수의 동작바(310)를 연결하는 하나 이상의 가이드바(320)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 복수의 동작바(310)는 복수의 위상 변환 유닛(200)의 어레이 개수에 맞게 배치될 수 있다. 예를 들어, 복수의 동작바(310)는 한 쌍의 어레이(AR1, AR2)가 배치됨에 따라, 한 쌍이 배치될 수 있다.
하나 이상의 가이드바(320)에는 복수의 동작바(310)가 연결되어, 복수의 동작바(310)가 동시에 제1 방향을 따라 이동할 수 있다.
하나 이상의 가이드바(320)는 복수의 동작바(310)의 양측을 각각 연결할 수 있는 한 쌍의 가이드바(320) 형태로 배치될 수 있다. 이러한 한 쌍의 가이드바(320)가 동작바(310)의 양측을 각각 연결하면 동작바(310)의 일측에 연결된 가이드바(320)의 이동이 뒤틀리더라도 타측에 연결된 가이드바(320)에 의해 복수의 위상 변환 유닛(200)의 이동이 보정될 수 있다.
실시예에 따라, 도 1에서 한 쌍의 동작바(310)의 양측에 한 쌍의 가이드바(320)가 각각 연결된 것으로 도시되었으나, 필요에 따라, 한 쌍의 가이드바(320)에는 셋 이상의 동작바(310)가 연결될 수도 있다. 예를 들어, 제1 동작바(310) 양측에 연결된 한 쌍의 제1 가이드 바(320) 및 제2 가이드 바(320)는 제2 동작바(310) 및 제3 동작바(310)의 양측에 각각 연결되어 제1 가이드 바(320) 및 제2 가이드 바(320)를 통해 제1 동작바(310), 제2 동작바(310) 및 제3 동작바(310)가 동시에 제1 방향을 따라 이동할 수도 있다.
이와 같이, 하나 이상의 가이드바(320)를 통해 복수의 동작바(310)가 동시에 제1 방향을 따라 이동할 수 있다. 또한, 복수의 가이드바(320)를 통해 복수의 동작바(310)가 제1 방향을 따라 이동하는 동안, 어느 일측이 뒤틀리지 않고 안정적으로 동시에 이동할 수 있다.
아울러, 복수의 동작바(310)들이 동시에 이동함에 따라, 동작부(300)는 복수의 위상을 동일하게 변환, 즉 동기화할 수 있다.구동부(400)는 지지 프레임(100) 상에 배치되어, 동작부(300)를 구동할 수 있다. 구체적으로, 구동부(400)는 복수의 동작바(310) 중 적어도 하나의 동작바(310)와 연결됨에 따라, 복수의 동작바(310)가 제1 방향을 따라 이동할 수 있는 구동력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 구동부(400)는 액츄에이터일 수 있다.
지금까지, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기(10)에 대하여 설명하였다. 본 발명에 따르면, 위상 천이기(10)가 지지 프레임(100) 상에서 복수의 위상 변환 유닛(200)을 포함하고, 이와 연결된 동작부(300)와 구동부(400)에 의해 동시에 동작함으로써, 복수의 위상을 모두 동일하게 동기화할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는, 복수의 위상 변환 유닛(200)을 동작시키기 위한, 구동부(400)의 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부의 사시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 구동부(400)는 모터(410) 및 복수의 기어(420)를 포함할 수 있다. 모터(410)는 회전축을 가질 수 있으며, 복수의 기어(420)는 모터(410)의 회전축에 연동되어 회전할 수 있다. 예를 들어, 복수의 기어(420) 중 최초로 회전하는 기어는 모터(410)의 회전축과 연동되어 회전하고, 최초로 회전하는 기어와 연동된 기어가 회전될 수 있다.
또한, 복수의 기어(420)의 회전은 복수의 동작바(310)의 이동과 연동될 수 있다. 그에 따라, 복수의 기어(420)는 모터(410)로부터 전달되는 구동력을 통해 복수의 동작바(310) 및 이와 연결된 복수의 위상 변환 유닛(200)의 이동 부재(230)를 동일하게 제1 방향으로 이동시킬 수 있다.
예를 들어, 복수의 기어(420) 중 최종으로 회전하는 기어와 복수의 동작바(310) 중 어느 하나가 스크류(421)로 연결되어, 기어에서의 회전 운동이 복수의 동작바(310)의 직선 운동으로 변환될 수 있다.
한편, 기어는 복수 개로 형성되므로 모터(410)의 회전 속도가 기어비에 따라 감속될 수 있으며, 복수의 동작바(310)의 이동 속도는 필요이상으로 빠르지 않게 감속될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변환 유닛 내 회로 패턴의 중첩된 길이의 변경 방식을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 위상 변환 유닛(200) 내 제1 회로 패턴(211)과 제2 회로 패턴(221)은 빗금으로 표시된 영역에서 중첩될 수 있다. 이러한 중첩된 길이가 증가할수록 회로 패턴의 길이는 짧아지고, 중첩된 길이가 감소할수록 회로 패턴의 길이는 길어질 수 있다.
모터(410)와 복수의 기어(420)가 구동함에 따라, 복수의 동작바(310)에 의해 제1 회로 패턴(211)과 제2 회로 패턴(221)의 중첩된 길이가 변경될 수 있으며, 회로 패턴의 길이 차이 값(Y1)을 통해 위상이 변환될 수 있다.
즉, 복수의 동작바(310)의 구동 범위는 제1 회로 패턴(211) 및 제2 회로 패턴(221)의 중첩된 길이와 대응될 수 있다. 예를 들어, 복수의 동작바(310)의 구동 범위는 0mm 내지 14mm일 수 있으며, 회로 패턴의 중첩된 길이는 0mm 내지 14mm일 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(400)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 구동부(400)에서 형성된 구동력에 의해 동작하는 동작부(300)의 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작부의 가이드바의 사시도이다. 참고로, 도 5의 좌측 도면은 가이드바를 상측에서 바라본 도면이고 도 5의 우측 도면은 가이드바를 하측에서 바라본 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 가이드바(320)는 구동부(400)에 의해 제1 방향을 따라 이동할 수 있으며, 제1 방향으로의 원활한 이동을 위해 일 영역에 제1 가이드 롤러(321)와 제2 가이드 롤러(323)를 더 포함할 수 있다.
아울러, 가이드바(320)는 각각 2개의 제1 가이드 롤러(321)와 제2 가이드 롤러(323)를 포함할 수 있으며, 제1 가이드 롤러(321)와 제2 가이드 롤러(323)의 개수는, 필요에 따라 각각 1개 또는 3개 이상을 포함할 수도 있다.
한편, 가이드바(320)는 제1 가이드 롤러(321)와 제2 가이드 롤러(323)와의 결합 구조에 의해, 제2 방향 및 제3 방향으로의 이동이 제약될 수 있으며, 제1 방향으로 안정적으로 이동할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 A 영역의 단면을 확대한 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 가이드바(320)는 위상 천이기(10)의 정면(제1 방향 기준)에서 바라본 단면이 절곡된 형상을 이룰 수 있으며, 절곡된 부분을 기준으로 가이드바(320)는 제1 가이드 부분(320a), 제2 가이드 부분(320b) 및 제3 가이드 부분(320c)으로 구분될 수 있다.
제1 가이드 부분(320a)은 지지 프레임(100)과 대향 배치될 수 있으며, 제2 가이드 부분(320b)은 제1 가이드 부분(320a)에서 절곡되어 지지 프레임(100)으로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있다. 제3 가이드 부분(320c)은 제2 가이드 부분(320b)에서 절곡되어 제1 가이드 부분(320a)과 평행하게 연장될 수 있다.
제1 가이드 롤러(321)는 제1 가이드 부분(320a)의 상부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 가이드 롤러(321)는 하면이 제1 가이드 부분(320a)과 접촉하고, 측면이 제2 가이드 부분(320b)의 일 측면과 접촉할 수 있다.
제2 가이드 롤러(323)는 제3 가이드 부분(320c)의 하부에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제2 가이드 롤러(323)는 상면이 제3 가이드 부분(320c)과 접촉하고, 측면이 제2 가이드 부분(320b)의 타 측면과 접촉할 수 있다.
제1 가이드 롤러(321) 및 제2 가이드 롤러(323)는 지지 프레임(100)의 평면 상에서 가이드바(320)의 제1 방향과 수직한 제2 방향의 이동을 제한시키고, 가이드바(320)의 동일 평면 상의 제1 방향 및 제2 방향과 수직한 제3 방향의 이동을 제한시킬 수 있다. 구체적으로, 제1 가이드 롤러(321)에 의해 제2 가이드 부분(320b)이 제2 방향 일측(제2 가이드 롤러(323)가 배치된 우측)으로의 이동이 제한되고, 제2 가이드 롤러(321)에 의해 제2 가이드 부분(320b)이 제2 방향 타측(제1 가이드 롤러(321)가 배치된 좌측)으로의 이동이 제한될 수 있다. 또한, 제1 가이드 롤러(321)에 의해 제1 가이드 부분(320a)이 제3 방향 일측(제1 가이드 롤러(321)가 배치된 상측)으로의 이동이 제한되고, 제2 가이드 롤러(323)에 의해 제3 가이드 부분(320c)이 제3 방향 타측(제2 가이드 롤러(323)가 배치된 하측)으로의 이동이 제한될 수 있다.
이와 같이, 가이드바(320)의 일 측에 안착된 제1 가이드 롤러(321) 및 타 측에 안착된 제2 가이드 롤러(323)를 통해 가이드바(320)의 제2 방향 움직임 및 제3 방향 움직임을 제한하되, 제1 방향으로는 원활하게 움직일 수 있다.
아울러, 제1 가이드 롤러(321)에는 지지 프레임(100)의 평면 상에 위치한 회전축이 삽입되고, 제1 가이드 롤러(321)는 고정 부재(101)를 통해 회전축에 고정될 수 있다. 또한, 제2 가이드 롤러(323)에는 지지 프레임(100)의 평면 상에 위치한 회전축이 삽입될 수 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 제2 가이드 롤러(323)도 제1 가이드 롤러(321)와 동일하게 별도의 고정 부재(미도시)를 통해 회전축에 고정될 수 있다.
제1 가이드 롤러(321) 및 제2 가이드 롤러(323)는 서로 평행하게 배치된 회전축을 중심으로 회전함에 따라, 제2 방향 및 제3 방향에서 서로 대응되게 가이드바(320)의 움직임을 제한함으로써, 가이드바(320)의 제2 방향 및 제3 방향 움직임을 보다 원할하게 제한할 수 있다.
이 외에도, 제1 가이드 롤러(321) 및 제2 가이드 롤러(323)는 마찰에 의한 손상이 최소화될 수 있는 소재로 이루어질 수 있다. 실시예에 따라, 제1 가이드 롤러(321) 및 제2 가이드 롤러(323)는 내열성 플라스틱과 같이 마모에 강한 소재로 이루어질 수 있으며, 구체적으로, PPS(polyphenylene sulfide), LCP(liquid crystal polymer) 및 PPTE(Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
이와 같이, 제1 가이드 롤러(321) 및 제2 가이드 롤러(323)가 마모에 강한 소재로 형성됨으로써, 가이드바(310)가 반복적으로 이동하는 동안 롤러의 마모로 인해 가이드바(320)의 움직임을 제한하는 성능에 저하가 생기지 않고, 위상 천이기(10)의 내구성이 향상될 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 동작부(300)의 구조에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 동작부(300)의 구동에 따라 제1 회로 패턴(211) 및 제2 회로 패턴(221)의 중첩된 길이를 변경하는 위상 변환 유닛(200)의 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변환 유닛의 사시도이다. 참고로, 도 7의 상측 도면은 하우징을 포함한 도면이고 도 7의 하측 도면은 하우징을 제외한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 위상 변환 유닛(200) 각각은 제1 회로 패턴(211) 및 제2 회로 패턴(221)의 중첩된 길이를 변경하기 위한 이동 부재(230)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 도 7의 (b)를 참조하면, 이동 부재(230)는 위상 천이기(10)의 측면(제2 방향)에서 바라본 단면이 절곡된 형상을 이룰 수 있으며, 절곡된 형상을 기준으로 구획된 제1 이동 부분(231) 및 제2 이동 부분(233)을 포함할 수 있다.
제1 이동 부분(231)에는 제2 회로 기판(220)이 배치될 수 있으며, 제2 이동 부분(233)은 제1 이동 부분(231)에서 연장되며, 동작부(300)와 고정 결합될 수 있다. 예를 들어, 제2 이동 부분(233)의 돌출 부분은 동작부(300)의 홀에 삽입되어 고정 결합될 수 있다. 이때, 돌출 부분의 일단은 동작부(300)의 홀에 삽입된 후 분리되는 것을 방지하기 위한 걸림 형상을 가질 수 있다.
이동 부재(230)는 제2 회로 기판(220)과 함께 동작부(300)에 의해 제1 방향으로 이동되어, 제1 회로 패턴(211) 및 제2 회로 패턴(221)의 중첩된 길이를 변경할 수 있다.
실시예에 따라, 이동 부재(230)에 배치된 제2 회로 기판(220)은 제3 방향을 기준으로 제1 회로 기판(210)과 미세 간격 이격된 상태일 수 있으며, 이동 부재(230)의 탄성력을 통해 제1 회로 패턴(211)에 제2 회로 패턴(221)이 밀착될 수 있다. 구체적으로, 이동 부재(230)는 제2 회로 패턴(221)이 제1 회로 패턴(211)과 밀착 가능하도록, 제1 회로 기판(210)이 위치한 방향으로 제2 회로 기판(220)을 탄성력을 통해 가압하는 탄성 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 탄성 구조는 형상 또는 소재가 탄성력을 가지는 구조일 수 있다.
먼저, 이동 부재(230)의 형상이 탄성력을 가지는 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 이동 부분(231)이 자유단으로 이루어진 외팔보 형상(CT)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 이동 부재(230)가 제1 방향으로 이동하는 동안, 제1 이동 부분(231)에 구비된 외팔보 형상(CT)의 자유단은 하우징(240)의 내측면에 접촉하여 탄성력을 얻을 수 있다. 이러한 탄성력을 얻은 제1 이동 부분(231)은 제2 회로 기판(220)을 가압하고, 가압된 제2 회로 기판(220)의 제2 회로 패턴(221)은 제1 회로 패턴(211)에 밀착될 수 있다. 이때, 제1 이동 부분(231)은 제1 회로 패턴(211)과 제2 회로 패턴(221)의 밀착은 유지하되, 필요이상으로 가압하지는 않을 정도의 탄성력을 가질 수 있다.
제1 이동 부분(231)이 외팔보 형상(CT)을 용이하게 구비할 수 있도록 이동 부재(230)는 플라스틱 계열의 소재로 형성될 수 있다.
도 7에서 제1 이동 부분(231)에 구비된 외팔보 형상(CT)의 자유단은 하우징(240)의 내측면에 접촉하여 탄성력을 얻는 것으로 도시되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 이동 부분(231)에 구비된 외팔보 형상(CT)의 자유단은 제2 회로 기판(220)에 접촉하여 탄성력을 얻을 수도 있다.
이와 같이, 이동 부재(230)의 형상이 탄성력을 가진 구조로 형성됨으로써, 제1 회로 기판(210)과 제2 회로 기판(220)의 밀착은 유지되되, 필요이상으로 가압하지 않아서 회로 패턴이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 이동 부재(230)의 소재가 탄성력을 가지는 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 탄성 부재의 구조를 설명하기 위한 사시도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 이동 부재(230)는 탄성력을 제공하기 위한 탄성 부재(235)를 더 포함할 수 있다.
탄성 부재(235)는 제2 회로 기판(220)과 제1 이동 부분(231)의 사이에 배치될 수 있으며, 그에 따라, 제2 회로 기판(220)을 제1 회로 기판(210)이 위치한 방향으로 가압할 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재(235)는 고무, 실리콘 등과 같이 탄성 소재일 수 있다.
도면에 도시하지는 않았으나, 탄성 부재(235)의 탄성력을 낮추어 제2 회로 기판(220)의 이동성을 향상시킬 수 있도록, 탄성 부재(235)에는 복수의 관통하는 홀이 형성될 수 있다.
도 8 및 9에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(235)는 돌기(237)를 더 포함할 수 있다.
돌기(237)는 제1 이동 부분(231) 또는 제2 회로 기판(220)과 접촉하는 탄성 부재(235)의 양면 중 적어도 일 면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 돌기(237)는 제1 이동 부분(231)과 접촉하는 탄성 부재(235)의 일 면에 배치되거나, 제1 이동 부분(231) 및 제2 회로기판(220)과 접촉하도록 탄성 부재(235)의 양면에 배치될 수도 있다.
탄성 부재(235)에 돌기(237)가 배치되면, 탄성 부재(235)의 면을 통해 제2 회로기판(200)을 전체적으로 가압하는 대신에, 돌기(237)를 통해 가압력이 부분적으로 집중되어 가압하게 되므로 가압이 보다 용이할 수 있다.
실시예에 따라, 돌기(237)의 내측으로는 제1 방향을 따라 소정의 빈 공간(GAP)이 형성되어, 가압을 용이하게 하되, 제2 회로 기판(220)으로 지나친 가압력이 가해지는 것을 방지할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 돌기(237)는 내부 영역에 소정의 빈 공간(GAP)을 가질 수 있다.
탄성 부재(235)가 탄성 소재인 경우, 제1 회로 기판(210)으로 향해지는 제2 회로 기판(220)의 가압력이 필요이상으로 높아지면 제2 회로 기판(220)의 이동을 저해할 수 있다. 그에 따라, 돌기(237)를 탄성 부재(235)에 형성하고 나가가 돌기(237)의 내부 영역을 소정의 빈 공간(GAP)으로 형성함으로써, 가압력을 낮출 수 있다. 이때, 돌기(237)를 통해 제2 회로 기판(220)이 제1 회로 기판(210)을 가압함에 따라, 돌기(237)의 빈 공간(GAP)이 압축될 수 있다. 즉, 빈 공간(GAP)은 제2 회로 기판(220)과 이동 부재(230) 사이에서 눌려져 뭉개질 수 있다.
이와 같이, 돌기(237)의 내부 영역에 형성된 소정의 빈 공간(GAP)이 가압력을 낮추어 밀착은 유지하되 제2 회로 기판(220)의 이동을 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 변환 유닛(200)과 내부 구성 요소에 대하여 설명하였다. 상술한, 위상 변환 유닛(200)의 형상과 소재는 상술한 예로 한정되는 것은 아니다.
이하에서는, 복수의 위상 변환 유닛(200)을 배치한 위상 천이기(10)의 내구성을 향상하기 위한 구조에 대하여 설명하도록 한다.
도 10은 도 1에 도시된 B 영역을 확대한 사시도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 위상 천이기(10)는 고정부(500)를 더 포함할 수 있다.
고정부(500)는 지지 프레임(100)에 양 측이 고정되는 아치 형상으로 이루어질 수 있으며, 지지 프레임(100)에 고정된 양측 사이에 개구부를 형성할 수 있다
복수의 동작바(310) 중 하나 이상은 지지 프레임(100)과 고정부(500) 사이에 형성된 개구부를 관통할 수 있으며, 해당 동작바(310)가 제1 방향 및 제2 방향과 수직한 제3 방향 움직임을 제한할 수 있다.
이와 같이, 고정부(500)를 통해 동작바(310)의 제3 방향 움직임을 제한함으로써, 동작바(310)가 제1 방향으로 이동하는 동안, 동작바(310)가 제3 방향으로 들뜨지 않고 안정적인 상태를 유지할 수 있다.
실시예에 따라, 도 1에서 고정부(500)가 복수의 동작바(310) 각각에 배치된 것으로 도시되었으나, 필요에 따라, 복수의 동작바(310) 중 구동부(400)와 직접 연결되는 동작바(310)는 고정부(500)의 배치가 제외될 수도 있다. 예를 들어, 고정부(500)는 구동부(400)와 직접적으로 동작이 연동되지 않는 동작바(310)에 배치되어, 해당 동작바(310)의 움직임 만을 제한시킬 수 있다. 이는 구동부(400)가 고정부(500)를 대신하여 동작바(310)의 제3 방향 움직임을 제한할 수 있기 때문이다.
이하에서는, 상술한 위상 천이기(10)의 위상을 변환하기 위한 일련의 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 천이기의 동작 방식을 설명하기 위한 블록도이다.
위상 천이기(10)는 지지 프레임(100), 복수의 위상 변환 유닛(200), 동작부(300) 및 구동부(400)를 포함할 수 있으며, 각 구성은 앞서 도 1 내지 도 10에 도시된 위상 천이기(10)와 동일한 바, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 11에 도시된 바와 같이, 위상 천이기(10)는 위상 천이기(10)의 동작을 제어하는 제어부(600)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제어부(600)는 구동부(400)로 복수의 위상 변환 유닛(200)이 동작하기 위한 전기적 신호와 같은 동작 명령을 제공할 수 있으며, 이러한 동작 명령은 프로세서에 의해 실행 가능한 명령들이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체로부터 구현될 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(600)는 구동부(400)의 동작을 제어할 수 있도록, 구동부(400)의 모터(410) 및 복수의 기어(420)의 속성 값을 저장할 수 있다. 예를 들어, 제어부(20)는 복수의 기어(420)의 기어 잇수, 복수의 기어(420)의 회전비 등을 저장할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(600)는 도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 위상 천이기(10)의 동작을 제어하거나, 복수의 위상 천이기(10)와 개별 연결된 제어부(600)를 통해 동작을 제어할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(600)는 관리자로부터 입력 받은 값을 기준으로 위상 천이기(10)의 위상을 변환시킬 수 있다.
먼저, 제어부(600)는 변환하고자 하는 위상에 대응되는 입력 값을 획득할 수 있다. 입력값에 대한 일 실시예로서, 제어부(600)는 위상 천이기(10)의 위상 변환 값을 입력 값으로 획득할 수 있다. 여기서, 위상 변환 값은 0° 내지 12° Tilt일 수 있으며, 이에 한정되지 않을 수 있다.
입력값에 대한 다른 실시예로서, 제어부(600)는 위상 변환 유닛(200) 내 회로 패턴의 중첩되는 길이 변경 값 또는 동작부(300)의 구동 범위 값을 입력 값으로 획득할 수 있다. 여기서, 회로 패턴의 중첩 길이 값 및 동작부(300)의 구동 범위 값은 0mm 내지 14mm일 수 있으며, 이에 한정되지 않을 수 있다.
다음으로, 제어부(600)는 입력 값을 획득한 이후, 입력 값과 제어부(20)에 미리 저장된 참조 값을 이용하여, 복수의 위상 변환 유닛(200)을 통해 각각의 위상을 동일하게 변환하기 위한 결과 값을 생성할 수 있다. 구체적으로 참조 값은 연산식 또는 비교 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 연산식은 입력 값에 대한 결과 값을 생성하기 위한 연산일 수 있고, 비교 데이터는 복수의 입력 값과 이에 대한 결과 값이 미리 연산되어 나열된 테이블일 수 있다. 즉, 미리 저장된 비교 데이터는 입력 값에 따른 결과 값이 이미 도출되어 있는 바, 제어부(600)는 입력 값을 기초로 결과 값을 매칭할 수 있다.
참조 값에 대한 일 실시예로서, 제어부(600)에 저장된 참조 값은 입력 값의 변환 범위와 동작부(300)의 구동 범위를 기초로 생성되는 상대비 연산식 또는 비교 데이터를 포함할 수 있다. 여기서, 입력 값의 변환 범위는 위상 변환 유닛(200)의 위상 변환 범위(예, 0° 내지 12° Tilt)일 수 있으며, 동작부(300)의 구동 범위는 회로 패턴의 중첩 길이의 변경 범위(예, 0mm 내지 14mm)를 의미할 수 있다. 보다 구체적으로, 상대비 연산식은 위상이 X° 만큼 변하기 위해서, 동작부(300)가 Ymm를 이동해야 하는지에 대한 연산식일 수 있다. 예를 들어, 제어부(600)가 참조 값이 반영된 상대비 연산식에 빔의 기울기 각도(빔의 방향을 6° 기울임)를 입력하면, 동작부(300)의 이동 길이 값(7mm)을 출력으로 얻을 수 있다. 즉, 제어부(600)는 상대비 연산식을 통해 회로 패턴의 길이가 7mm 증가하는 출력 값을 연산할 수 있다.
참조 값에 대한 다른 실시예로서, 제어부(600)에 저장된 참조 값은 복수의 기어(420)를 기초로 생성되는 기어비 연산식 또는 비교 데이터를 포함할 수 있다. 여기서, 기어비 연산식은 기어(420)의 잇수에서 얻을 수 있는 데이터로, 제어부(600)는 복수의 기어(420)의 기어비 연산식(예, 피동기어 잇수/구동기어 잇수)을 저장하고, 입력 값에 대한 결과 값을 생성하는 연산 과정에서 기어비 연산식을 산입할 수 있다.
다음으로, 제어부(600)는 결과 값을 생성 이후, 결과 값을 기초로 동작부(300) 및 구동부(400)를 구동시켜, 각각의 위상을 변환할 수 있다. 예를 들어, 결과 값은 회로 패턴의 길이 변경, 즉, 동작부(300)의 이동 길이를 제어하기 위한, 구동부(400)의 회전량을 제어하는 동작 명령일 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(600)는 생성된 결과 값을 기준으로 구동부(400)를 통해서 동작부(300)를 구동할 수 있도록 제어하되, 부하 여부에 따라 구동 속도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 결과 값은 구동부(400)를 통해서 동작부(300)를 저속 또는 고속 구동시키기 위한 연속된 값을 포함할 수 있으며, 연속된 값을 기초로 구동부(400)를 통해서 동작부(300)가 저속 또는 고속 구동될 수 있다.
제어부(600)는 결과 값에 맞게 미리 설정된 범위 만큼 구동부(400)를 통해서 동작부(300)를 저속 구동시킬 수 있으며, 만약 저속 구동 시, 미리 설정된 범위 만큼 구동하는 동안 구동부(400)에 부하가 걸리지 않는 경우, 제어부(20)는 구동부를 통해 동작부(300)를 고속 구동시킬 수 있다. 이때, '부하'란 동작부(300)가 장애물에 걸려서 구동하지 않는 상태를 뜻할 수 있다.
이와 같이, 제어부(20)가 구동부(400)를 통해 동작부(300)를 미리 설정된 범위만큼 저속 구동시키다가 고속 구동시킴으로써, 동작부(300)가 고속 구동하다가 장애물에 의해서 손상되는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 동작부(300) 및 구동부(400)의 동작은 구동 속도 변화에 따라 정지하지 않고, 연속적으로 이루어질 수 있다.
*이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기를 설명하도록 한다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기를 나타낸 도면이다. 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기에 설치되는 구동부를 나타낸 도면이다. 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기에 설치되는 구동부를 구성 요소 별로 순차적으로 분해한 분해 사시도이다. 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기에 설치되는 구동부에서 안착부의 순환부재와 멈춤부재를 나타낸 확대도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기(20)는 앞서 설명한 위상 천이기(10)와 동일하게, 지지 프레임(100)과, 지지 프레임(100) 상에 배치되는 복수의 위상 변환 유닛(200), 복수의 위상 변환 유닛(200)과 연결되어, 복수의 위상 변환 유닛(200)을 통해 변경되는 각각의 위상을 동기화하는 동작부(300), 및 동작부(300)를 구동하는 구동부(400)를 포함하되, 구동부(400)는 회전축을 갖는 모터(410)와 회전축에 연동되어 회전하는 복수의 기어(420), 및 복수의 기어(420) 중 어느 하나와 연결되어 상기 동작부(300)에 동력을 전달하는 스크류(421)를 포함하며, 모터(410), 복수의 기어(420) 및 스크류(421)를 통해, 동작부(300)를 구동할 수 있다.
스크류(421)는 모터(410)의 외측에 마련되는 안착부(415)에 안착되며, 안착부(415) 상에서 축회전된다.
스크류(421)는 리드 스크류, 볼 스크류와 같이 순환 부재(430)(예를 들어, 너트)가 순환(즉, 스크류를 따라서 순환 부재가 전후로 이동)하는 스크류일 수 있다.
또한, 안착부(415)에는 적어도 하나 이상의 윤활 부재(423)가 마련되며, 적어도 하나의 윤활 부재(423)는 안착부(415)와 스크류(421)의 사이에서, 스크류(421)의 회전에 따른 마찰 또는 마모를 감소시킬 수 있다.
구체적으로, 도 13 내지 14를 참고하면, 윤활 부재(423)는 스크류(421)의 일단과 타단에 마련되는 제1 윤활 부재(423a) 및 제2 윤활 부재(423b)를 포함할 수 있고, 안착부(415)는 모터(410)의 측면에서 돌출되어 스크류(421)가 안착될 수 있는 관통홀 형상으로 형성되며, 스크류(421)는 안착부(415)에 관통하여 안착된다.
스크류(421)의 단부에는 복수의 기어(420)중 어느 하나가 결합되고, 기어(420)는 다른 복수의 기어(420)와 치합되어 모터(410)로부터 구동력을 전달받게 되며, 회전력을 전달받은 스크류(421)는 원주방향을 따라 형성된 나사산과 나사산에 연결된 순환 부재를 통해 회전운동을 직선운동으로 변환하게 되는 것이다.
이 때, 안착부(415)에 안착되는 스크류(421)는 반복해서 회전되기 때문에, 안착부(415)와 접촉되는 부위에서 마찰 또는 마모가 발생할 수 있고, 이에 따라 분진이 발생하여, 분진으로 인한 위상 천이기의 내구성 감소, 위상 변환 유닛의 오작동, 구동력 전달의 효율성 감소 등의 문제점을 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 천이기에서는 해당 지점에 적어도 하나 이상의 윤활 부재(423, 425)를 배치하여 스크류(421)와 안착부(415) 사이에서 발생하는 마찰과 마모를 최소화하고, 이에 따라 분진 발생이 방지됨으로써 위상 천이기의 내구성을 유지하고, 위상 변환 유닛의 오작동을 예방할 수 있는 것이다.
이때, 적어도 하나 이상의 윤활 부재(423, 425)는, 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리에텔에텔케톤(PEEK) 또는 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다. 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리에텔에텔케톤(PEEK) 또는 폴리에테르이미드(PEI) 등의 재질은 마찰 또는 마모 내구성이 강하고 부드러운 윤활재 역할을 할 수 있는 재질이다.
구동부(400)는, 스크류(421)에 연결되어 스크류(421)의 회전에 따라 안착부(415)상에서 순환이동 되고, 스크류(421)의 회전운동을 직선운동으로 변환함으로써 동작부(300)를 구동하는 순환부재(430)를 더 포함할 수 있다.
구동부(400)는, 안착부(415)의 일측 또는 타측에서 스크류(421)가 관통되고, 순환부재(430)의 이동 범위를 제한하는 멈춤부재(425)를 더 포함할 수 있다. 이 때 멈춤부재(425)의 길이에 따라 순환부재(430)가 이동하는 구간을 설정할 수 있다.
멈춤부재(425)는 안착부(415)의 일측과 타측에 각각 마련되는 제1 멈춤부재(425) 및 제2 멈춤부재(425)를 포함하고, 순환부재(430)는 제1 멈춤부재(425) 및 제2 멈춤부재(425)의 사이에서 순환이동 될 수 있다.
순환부재(430)에는 스크류(421)가 관통되는 제1 관통홀(433)이 형성되며, 순환부재(430)의 순환이동 시, 순환부재(430)는 제1 관통홀(433)의 테두리가 멈춤부재(425)의 테두리에 지지됨으로써 순환이동이 멈추게 될 수 있다.
제1 관통홀(433)의 테두리에는 제1 걸림돌기(435)가 형성되며, 제1 걸림돌기(435)는 멈춤부재(425)의 테두리에 형성된 제2 걸림돌기(427)에 맞물려 지지될 수 있다. 이때, 제1 걸림돌기(435)는 각각 제1 관통홀(433)의 양 단부에 각각 형성(도 15의 435a 및 435b)될 수 있고, 제2 걸림돌기(427)는 각각 제1 멈춤부재 또는 제2 멈춤부재에 형성(도 15의 427a 및 427b)될 수 있으며, 제1 걸림돌기(435a, 435b)는 각각 제2 걸림돌기(427a, 427b)가 서로 마주보며 접촉됨으로써, 순환 부재(430)의 면과 멈춤 부재(425)의 면이 접촉하면서 잠김 현상이 발생하여 순환 부재(430)가 멈춤 부재(425a, 425b)와 분리가 잘 되지 못하는 것을 방지할 수 있다.
안착부(415)의 일측에는 스크류(421)와 이격된 지점에 가이드부재(417)가 마련되고, 순환부재(430)에는 가이드부재(417)가 관통되는 제2 관통홀(437)이 형성되며, 순환부재(430)의 순환이동은 가이드부재(417)에 의해 가이드될 수 있다. 이 때, 가이드부재(417)의 양단은 안착부(415)에 결합될 수 있다.
한편, 스크류(421)는, 회전축을 이용한 회전 동작에 동작부(300)의 이동이 연동됨으로써, 모터(410)로부터 전달되는 구동력을 통해 동작부(300) 및 이와 연결된 복수의 위상 변환 유닛(200) 각각의 일측을 동일한 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 동작부(300)는 복수의 위상 변환 유닛(200)을 연결하는 복수의 동작바(310), 및 복수의 동작바(310)를 연결하는 하나 이상의 가이드바(320)를 포함하고, 스크류(421)는 복수의 동작바(310) 중 어느 하나와 연결되며, 복수의 기어(420) 중 어느 하나로부터 전달된 회전력을 통해 동작바(310)를 직선 운동 시킬 수 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

Claims (9)

  1. 복수의 위상 변환 유닛과 연결되어, 상기 복수의 위상 변환 유닛을 통해 변경되는 각각의 위상을 동기화하는 동작부; 및
    회전축을 갖는 모터, 상기 회전축에 연동되어 회전하는 복수의 기어 및 상기 복수의 기어 중 어느 하나와 연결되어 상기 동작부에 동력을 전달하는 스크류가 마련되며, 상기 모터, 상기 복수의 기어 및 상기 스크류를 통해, 상기 동작부를 구동하는 구동부; 를 포함하고,
    상기 스크류는 상기 모터의 외측에 마련되는 안착부에 안착되며, 상기 안착부 상에서 축회전되는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안착부에는 적어도 하나 이상의 윤활 부재가 마련되며, 상기 적어도 하나의 윤활 부재는 상기 안착부와 상기 스크류의 사이에서, 상기 스크류의 회전에 따른 마찰 또는 마모를 감소시키는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 윤활 부재는, 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리에텔에텔케톤(PEEK) 또는 폴리에테르이미드(PEI)를 포함하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 스크류에 연결되어 상기 스크류의 회전에 따라 상기 안착부상에서 순환이동 되고, 상기 스크류의 회전운동을 직선운동으로 변환함으로써 상기 동작부를 구동하는 순환부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 안착부의 일측 또는 타측에서 상기 스크류가 관통되고, 상기 순환부재의 이동 범위를 제한하는 멈춤부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 멈춤부재는 상기 안착부의 일측과 타측에 각각 마련되는 제1 멈춤부재 및 제2 멈춤부재를 포함하고, 상기 순환부재는 상기 제1 멈춤부재 및 제2 멈춤부재의 사이에서 순환이동 되는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 순환부재에는 상기 스크류가 관통되는 제1 관통홀이 형성되며, 상기 순환부재의 순환이동 시, 상기 순환부재는 상기 제1 관통홀의 테두리가 상기 멈춤부재의 테두리에 지지됨으로써 순환이동이 멈추게 되는 것을 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 관통홀의 테두리에는 제1 걸림돌기가 형성되며, 상기 제1 걸림돌기는 상기 멈춤부재의 테두리에 형성된 제2 걸림돌기에 맞물려 지지되는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 안착부의 일측에는 상기 스크류와 이격된 지점에 가이드부재가 마련되고, 상기 순환부재에는 상기 가이드부재가 관통되는 제2 관통홀이 형성되며, 상기 순환부재의 순환이동은 상기 가이드부재에 의해 가이드되는 것을 특징으로 하는 위상 천이기.
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