KR100961096B1 - Two-faces rotatable ultrasonic motor and vibrator - Google Patents

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Abstract

본 발명은 간단한 구성을 통하여 소형으로 제작할 수 있고, 가공 및 조립이 용이하여 원가 절감과 함께 보다 효율적인 회전력을 제공할 수 있으며, 상하 양방향에 대하여 회전력을 제공할 수 있는 양면 회전형 초음파 모터 및 진동자에 관한 것이다.The present invention can be manufactured in a small size through a simple configuration, and can be easily processed and assembled to provide more efficient rotational force with cost reduction, and to a double-sided rotary ultrasonic motor and a vibrator capable of providing rotational force in both up and down directions. It is about.

양면 회전형 초음파 모터, 진동자, 압전체, 회전 진동축, 회전자 Double-sided rotary ultrasonic motor, vibrator, piezoelectric body, rotary vibrating shaft, rotor

Description

양면 회전형 초음파 모터 및 진동자{TWO-FACES ROTATABLE ULTRASONIC MOTOR AND VIBRATOR}TWO-FACES ROTATABLE ULTRASONIC MOTOR AND VIBRATOR}

본 발명은 간단한 구성을 통하여 소형으로 제작할 수 있고, 가공 및 조립이 용이하여 원가 절감과 함께 보다 효율적인 회전력을 제공할 수 있으며, 상하 양방향에 대하여 회전력을 제공할 수 있는 양면 회전형 초음파 모터 및 진동자에 관한 것이다.The present invention can be manufactured in a small size through a simple configuration, and can be easily processed and assembled to provide more efficient rotational force with cost reduction, and to a double-sided rotary ultrasonic motor and a vibrator capable of providing rotational force in both up and down directions. It is about.

일반적으로 모터(MOTOR)는 전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환시켜서 회전력을 얻는 장치로서, 가정용 전자제품뿐만 아니라 산업용 기기 등에도 광범위하게 사용되고 있다.In general, a motor is a device that obtains rotational force by converting electrical energy into mechanical energy, and is widely used not only in home appliances but also in industrial equipment.

모터에는 여러 종류가 있으나, 특히 초음파 모터는 자석이나 권선을 필요로 하지 않는 새로운 형태의 모터로서, 저속 고토오크를 발하며, 자계(EMI/RFI)의 영향을 받지 않을 뿐 아니라 기어를 사용하지 않는 단순 구조이고, 소음을 발생시키지 않음은 물론, 마이크로 및 나노미터 수준까지의 정밀한 위치제어에 적합하다.There are many types of motors, but especially ultrasonic motors are new types of motors that do not require magnets or windings. They provide low speed, high torque, are not affected by magnetic fields (EMI / RFI), and are simple without the use of gears. It is a structure, does not generate noise, and is suitable for precise position control up to the micro and nanometer level.

또한, 초음파 모터는 응답이 빠르고, 스파크가 발생하지 않는 등의 특성이 있으므로 최근 저속 회전에서 큰 힘을 필요로 하는 다이렉트 드라이브용으로 또는 자기 에너지에 영향을 받는 장치의 구동원이나 초소형 사이즈의 구동원 및 버니어 구동 등의 용도로 널리 사용되고 있다.In addition, the ultrasonic motor has a fast response and does not generate sparks. Therefore, for a direct drive requiring a large force in recent low-speed rotation or a drive source of a device that is affected by magnetic energy, a drive source of a small size, and a vernier It is widely used for applications such as driving.

초음파 모터의 구체적인 용도로 로봇의 관절구동원, 카메라폰용 광학 줌을 위한 카메라의 렌즈구동원, 광학 및 정열 위치제어 구동원, 프린터 및 복사기에 종이를 공급하기 위한 장치의 구동원, 의료장비나 반도체 장비 및 기타 군사무기 추진 체계의 구동원 등을 들 수 있다.Specific applications of ultrasonic motors include joint driving of robots, lens driving of cameras for optical zoom for camera phones, optical and alignment positioning control drives, driving sources of devices for feeding paper to printers and copiers, medical equipment, semiconductor equipment and other military applications. The driving source of a weapon propulsion system is mentioned.

이러한 초음파 모터는 고주파 전압을 가함으로써 발생되는 복수의 압전 세라믹의 초음파 진동력에서 일정방향의 구동력(driving force : 회전력)을 얻는 원리로 작동되는 것으로 20kHz 이상 초음파 영역의 구동주파수를 사용하는 전기력 모터라 할 수 있다.The ultrasonic motor is operated on the principle of obtaining a driving force in a direction from the ultrasonic vibration force of a plurality of piezoelectric ceramics generated by applying a high frequency voltage. The ultrasonic motor is an electric motor using a driving frequency in the ultrasonic region of 20 kHz or more. can do.

상기와 같은 초음파 모터는 정지파 방식과 진행파 방식으로 나눌 수 있으며, 진행파 방식의 초음파 모터는 압전체를 금속의 탄성체에 맞붙인 진동자를 회전자에 접촉시켜 탄성체에 발생하는 종파와 횡파에 의한 진행파에서 구동력을 얻는 구조이고, 정지파 방식의 초음파 모터는 각 진동자의 고유진동수에 해당하는 주파수의 전압을 압전체의 진동파에서 구동력을 얻는 구조이다.The ultrasonic motor as described above may be divided into a stationary wave method and a traveling wave method. The ultrasonic wave motor of the traveling wave method drives a force in a traveling wave caused by longitudinal waves and transverse waves generated in an elastic body by contacting a rotor with a piezoelectric body and a vibrator bonded to an elastic body of metal. The ultrasonic wave motor of the stationary wave method obtains the driving force from the oscillation wave of the piezoelectric body at a voltage having a frequency corresponding to the natural frequency of each oscillator.

도 1은 종래 회전형 초음파 모터를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 실시예의 진동자를 도시한 사시도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional rotary ultrasonic motor, Figure 2 is a perspective view showing a vibrator of the embodiment of FIG.

종래 회전형 초음파 모터는 도 1에 도시된 바와 같이, 중공의 원통형 케이 스(10) 내부에 링 형상의 진동자(20)가 고정 설치되고, 회전축(30)과 함께 회전하는 회전자(40)가 상기 진동자(20)에 접촉되도록 회전 가능하게 설치된다. 상기 진동자(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 전극이 형성된 압전체(21) 및 상기 압전체(21)에 접착 결합된 탄성체(22)로 이루어진다. 즉, 상기 압전체(21)에 전압을 가하여 팽창 및 수축하면 상기 탄성체(22) 역시 팽창 및 수축함으로써 진행파를 발생시키고, 상기 탄성체(22)와 접촉된 상기 회전자(40)는 회전하게 된다. 결국, 회전자(40)에 축 결합된 회전축(30)이 외부로 회전력을 제공하게 되는 것이다.In the conventional rotary ultrasonic motor, as shown in FIG. 1, a ring-shaped vibrator 20 is fixedly installed inside the hollow cylindrical case 10, and the rotor 40 rotating together with the rotating shaft 30 is provided. It is rotatably installed to contact the vibrator 20. As shown in FIG. 2, the vibrator 20 includes a piezoelectric body 21 having an electrode formed thereon and an elastic body 22 adhesively bonded to the piezoelectric body 21. That is, when a voltage is applied to the piezoelectric body 21 to expand and contract, the elastic body 22 also expands and contracts to generate traveling waves, and the rotor 40 in contact with the elastic body 22 rotates. As a result, the rotation shaft 30 coupled to the rotor 40 is to provide a rotational force to the outside.

상기와 같은 종래의 회전형 초음파 모터는 회전자에 충분한 회전력이 전달되기 위해서는 회전자 및 진동자의 반경이 커질 수 밖에 없어 최근 초음파 모터의 소형화에 반하는 문제가 있다.Conventional rotary ultrasonic motors as described above have a problem that the radius of the rotor and the vibrator must be large in order to transmit sufficient rotational force to the rotor, which is contrary to the recent miniaturization of the ultrasonic motor.

또한, 회전자에 접촉되는 탄성체에 균일한 요철을 가공하는 것이 쉽지 않고, 일정한 회전력을 회전자에 전달하기가 용이하지 않아 미소 변위를 정확하게 제어하는데 문제가 있다.In addition, it is not easy to process uniform unevenness to the elastic body in contact with the rotor, it is not easy to transfer a constant rotational force to the rotor, there is a problem in controlling the micro displacement accurately.

또한, 일면에 대해서만 회전력을 제공할 수 있으며, 양면에 회전력을 제공하기 위해서는 동일한 구성의 초음파 모터를 설치해야 하므로 모터의 크기가 커지는 문제가 있다.In addition, the rotational force can be provided only on one side, and in order to provide the rotational force on both sides, an ultrasonic motor having the same configuration must be installed, thereby increasing the size of the motor.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 간단한 구성을 통하여 소형으로 제작할 수 있고, 가공 및 조립이 용이하여 원가 절감과 함께 보다 효율적인 회전력을 제공할 수 있으며, 상하 양방향에 대하여 회전력을 제공할 수 있는 양면 회전형 초음파 모터 및 진동자를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention devised to solve the above problems, can be manufactured in a compact through a simple configuration, can be easily processed and assembled to provide a more efficient rotational force with cost reduction, rotational force for both up and down An object of the present invention is to provide a double-sided rotary ultrasonic motor and a vibrator capable of providing the same.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 양면 회전형 초음파 모터는, 중공의 원통 형상으로 된 케이스와, 상기 케이스의 내부에 고정 설치되고, 상하면에 전극이 형성된 복수의 압전시트가 적층되어 외부전원의 공급에 의해 각각의 압전시트가 팽창 및 수축하는 환형의 압전체와, 상기 압전체의 중앙홀을 관통하여 접착 고정되고, 상기 압전체의 팽창 및 수축에 따라 상하단이 기울어져 대향하도록 회전하는 원기둥 형상의 회전 진동축과, 상기 회전 진동축을 사이에 두고 상하로 마주보도록 상기 케이스의 내부에 회전 가능하게 각각 설치되고, 서로 마주보는 면이 상기 회전 진동축의 상하단에 각각 접촉되어 상기 회전 진동축의 회전에 따라 함께 회전하는 한 쌍의 회전자와, 상기 회전자의 회전 중심과 각각 결합되어 상기 회전자의 회전력을 외부에 각각 제공하는 한 쌍의 구동 회전축을 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the double-sided rotary ultrasonic motor according to the present invention includes a case having a hollow cylindrical shape, a plurality of piezoelectric sheets fixedly installed inside the case, and having electrodes formed on upper and lower surfaces thereof, thereby stacking external power. A cylindrical piezoelectric sheet in which each piezoelectric sheet is expanded and contracted by the supply of a piezoelectric sheet, and is fixed by penetrating through the central hole of the piezoelectric body, and the upper and lower ends are tilted and rotated to face each other in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric body. Vibrating shafts and rotatably installed inside the case so as to face up and down with the rotary vibrating shaft therebetween, the surfaces facing each other are in contact with the upper and lower ends of the rotary vibrating shaft to rotate together in accordance with the rotation of the rotary vibrating shaft A pair of rotors and coupled to the center of rotation of the rotor, respectively, It comprises a pair of drive-rotation shaft provided in each unit.

또한, 상기 압전체는 제1 내지 제7의 압전시트가 순차적으로 적층되어 상기 압전시트 각각의 상하면 전체 면적 중 절반의 면적인 180도 만큼 전극이 형성되고, 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 압전시트 각각은 상하면의 동일한 위치에 전극이 형성되어 각각의 압전시트가 90도씩 회전하여 적층되고, 상기 제2, 제4 및 제6 압전시트 각각은 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 압전시트 사이사이에 배치되어 상하 적층된 각각의 압전시트의 전극과 동일한 위치에 연결되도록 각각의 상하면에 전극이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the piezoelectric material includes first and seventh piezoelectric sheets sequentially stacked so that electrodes are formed by 180 degrees of half of the entire upper and lower surfaces of each of the piezoelectric sheets, and the first, third, fifth, and fifth piezoelectric sheets are formed. Each of the seven piezoelectric sheets has electrodes formed at the same positions on the upper and lower surfaces thereof, and the piezoelectric sheets are rotated by 90 degrees to be stacked. It is characterized in that the electrodes are formed on each of the upper and lower surfaces so as to be connected between the piezoelectric sheet and the same position as the electrodes of each piezoelectric sheet stacked between the piezoelectric sheets.

또한, 상기 회전자는, 상기 회전 진동축과 각각 접촉되는 면에 상기 회전 진동축의 상하단이 각각 삽입될 수 있도록 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the rotor is characterized in that the insertion groove is formed so that the upper and lower ends of the rotary vibration shaft can be respectively inserted into the surface in contact with the rotary vibration shaft.

한편, 본 발명에 따른 초음파 모터의 진동자는, 상하면에 전극이 형성된 복수의 압전시트가 적층되어 외부전원의 공급에 의해 각각의 압전시트가 팽창 및 수축하는 환형의 압전체와, 상기 압전체의 중앙홀을 관통하여 접착 고정되고, 상기 압전체의 팽창 및 수축에 따라 상하단이 기울어져 대향하도록 회전하는 원기둥 형상의 회전 진동축을 포함하여 이루어진다.On the other hand, the vibrator of the ultrasonic motor according to the present invention, a plurality of piezoelectric sheets having electrodes formed on the upper and lower surfaces are stacked to form an annular piezoelectric body and each piezoelectric sheet is expanded and contracted by the supply of an external power source, and the central hole of the piezoelectric body. It is made to include a rotary vibrating shaft of a cylindrical shape that penetrates and is fixed, and is rotated so that the upper and lower ends are opposed to each other according to the expansion and contraction of the piezoelectric body.

또한, 상기 압전체는 제1 내지 제7의 압전시트가 순차적으로 적층되어 상기 압전시트 각각의 상하면 전체 면적 중 절반의 면적인 180도 만큼 전극이 형성되고, 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 압전시트 각각은 상하면의 동일한 위치에 전극이 형성되어 각각의 압전시트가 90도씩 회전하여 적층되고, 상기 제2, 제4 및 제6 압전시트 각각은 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 압전시트 사이사이에 배치되어 상하 적층된 각각의 압전시트의 전극과 동일한 위치에 연결되도록 각각의 상하면에 전극이 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the piezoelectric material includes first and seventh piezoelectric sheets sequentially stacked so that electrodes are formed by 180 degrees of half of the entire upper and lower surfaces of each of the piezoelectric sheets, and the first, third, fifth, and fifth piezoelectric sheets are formed. Each of the seven piezoelectric sheets has electrodes formed at the same positions on the upper and lower surfaces thereof, and the piezoelectric sheets are rotated by 90 degrees to be stacked. It is characterized in that the electrodes are formed on each of the upper and lower surfaces so as to be connected between the piezoelectric sheet and the same position as the electrodes of each piezoelectric sheet stacked between the piezoelectric sheets.

본 발명에 따른 양면 회전형 초음파 모터 및 진동자는, 환형의 압전체 중앙에 관통 결합된 회전 진동축을 통하여 회전자에 회전력을 전달함으로써, 간단하게 가공 및 조립할 수 있어 원가를 절감할 수 있고, 보다 효율적인 회전력의 전달이 가능하며, 상하 양방향에 대하여 회전력을 제공할 수 있어 소형화에 크게 기여할 수 있다.The double-sided rotary ultrasonic motor and the vibrator according to the present invention, by transmitting the rotational force to the rotor through a rotary oscillation shaft penetrated to the center of the annular piezoelectric body, can be easily processed and assembled, reducing the cost, more efficient rotational force It is possible to transmit, and can provide a rotational force in both the up and down direction can greatly contribute to miniaturization.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양면 회전형 초음파 모터 및 진동자에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the double-sided rotary ultrasonic motor and the vibrator according to the present invention.

도 3은 본 발명의 양면 회전형 초음파 모터의 바람직한 실시예를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 실시예의 진동자를 도시한 사시도이며, 도 5 내지 8은 도 4에 도시된 진동자의 작동과정을 나타낸 사시도이고, 도 9는 도 4에 도시된 진동자 중 압전체를 복수의 압전시트로 분해한 사시도이며, 도 10은 도 3의 실시예의 진동자 및 회전자를 도시한 사시도이고, 도 11은 도 3의 실시예의 진동자, 회전자 및 구동 회전축을 도시한 사시도이다.Figure 3 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of the double-sided rotary ultrasonic motor of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing the vibrator of the embodiment of Figure 3, Figures 5 to 8 is the operation process of the vibrator shown in FIG. 9 is a perspective view of the piezoelectric body of the vibrator illustrated in FIG. 4 in a plurality of piezoelectric sheets, FIG. 10 is a perspective view of the vibrator and the rotor of the embodiment of FIG. 3, and FIG. 11 is FIG. 3. Is a perspective view illustrating a vibrator, a rotor, and a driving rotary shaft.

본 발명에 따른 양면 회전형 초음파 모터 및 진동자는, 도 3 내지 11에 도시된 바와 같이 케이스(100)와, 압전체(210) 및 회전 진동축(220)으로 구성된 진동자(200)와, 회전자(300) 및 구동 회전축(400)을 포함하여 이루어진다. 상기 압전체(210)는 도 9에 도시된 바와 같이 전극이 형성된 복수의 압전시트(211)로 이루어지고, 회전자(300)는 삽입홈(350)이 형성될 수 있다.As shown in FIGS. 3 to 11, the double-sided rotary ultrasonic motor and the vibrator according to the present invention include a case 100, a vibrator 200 composed of a piezoelectric body 210 and a rotating vibrating shaft 220, and a rotor ( 300) and a drive rotary shaft 400. As illustrated in FIG. 9, the piezoelectric body 210 may include a plurality of piezoelectric sheets 211 having electrodes formed thereon, and the rotor 300 may include an insertion groove 350.

케이스(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 후술할 각종 구성요소를 수용 및 지지하기 위한 것으로 견고하게 제작되어야 하며, 중공의 원통 형상으로 제작된다.As shown in Figure 3, the case 100 is to accommodate and support a variety of components to be described later to be firmly produced, it is manufactured in a hollow cylindrical shape.

진동자(200)는 도 4 내지 8에 도시된 바와 같이, 압전체(210) 및 회전 진동축(220)으로 구성되어 전압의 인가에 따라 회전력을 발생시켜 후술할 회전자(300) 를 회전시키기 위한 것이다.4 to 8, the vibrator 200 is composed of a piezoelectric member 210 and a rotating vibrating shaft 220 to generate a rotating force in accordance with the application of a voltage to rotate the rotor 300 to be described later .

압전체(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 케이스(100)의 내부에 고정 설치되고, 도 9에 도시된 바와 같이 환형으로 제작되며 상하면에 전극(212)이 형성된 복수의 압전시트(211)가 적층되어 외부전원(미도시)의 공급에 의해 각각의 압전시트(211)가 팽창 및 수축한다. 상기 압전체(210)를 구성하는 복수의 압전시트(211) 간의 전극(212)은 층간 배선을 통해 서로 전기적으로 연결되고, 전극(212)은 상기 압전시트(211)에 금속 페이스트를 도포하여 형성한 것으로 백금, 팔라듐, 은-팔라듐 합금 또는 은을 사용할 수 있고, 하소 세라믹 분말을 함유하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 압전시트(211)는 강유전체인 지르콘산납(PbZrO3)과, 반 강유전체인 티탄산 지르콘산납(PbZrO3-PbTiO3) 계 압전 세라믹스로 제작될 수 있다. 상기와 같이 복수의 압전시트(211)로 적층된 압전체(210)에 외부전원이 공급되면 각각의 압전시트(211)가 팽창 및 수축하게 된다. 압전체(210)의 팽창 및 수축을 이용하여 후술할 회전 진동축(220)을 회전시키는 것이다.As shown in FIG. 3, the piezoelectric body 210 is fixedly installed in the case 100, and is formed in an annular shape as illustrated in FIG. 9, and the plurality of piezoelectric sheets 211 having electrodes 212 formed on upper and lower surfaces thereof. Are stacked so that each piezoelectric sheet 211 is expanded and contracted by the supply of an external power source (not shown). The electrodes 212 between the piezoelectric sheets 211 constituting the piezoelectric body 210 are electrically connected to each other through interlayer wiring, and the electrodes 212 are formed by coating a metal paste on the piezoelectric sheet 211. It can use platinum, palladium, a silver-palladium alloy, or silver, and can form it containing a calcined ceramic powder. In addition, the piezoelectric sheet 211 may be made of lead zirconate ferroelectric (PbZrO3) and lead zirconate titanate (PbZrO3-PbTiO3) -based piezoelectric ceramics. When external power is supplied to the piezoelectric body 210 stacked with the plurality of piezoelectric sheets 211 as described above, each piezoelectric sheet 211 is expanded and contracted. By using the expansion and contraction of the piezoelectric body 210 to rotate the rotary vibration shaft 220 to be described later.

압전체(210)는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제7의 압전시트(211)가 순차적으로 적층되어 상기 압전시트(211) 각각의 상하면 전체 면적 중 절반의 면적인 180도 만큼 전극(212)이 형성된다. 이때, 상기 제1 내지 제7의 압전시트(211)의 전극을 전기적으로 연결함과 동시에 외부전원의 인가시 도 5 내지 8에 도시된 바와 같이 각각의 압전시트(211)가 팽창 및 수축하여 후술할 회전 진동축(220)을 회전시킬 수 있어야 한다. 즉, 상기 복수의 압전시트(211) 중 제1 압전시트(211a), 제3 압전시트(211c), 제5 압전시트(211e) 및 제7 압전시트(211g) 각각은 상하면의 동일한 위치에 전극(212)이 형성되어 각각의 압전시트(211)가 90도씩 회전하여 적층되고, 상기 제2 압전시트(211b), 제4 압전시트(211d) 및 제6 압전시트(211f) 각각은 제1, 제3, 제5 및 제7 압전시트(211a, 211c, 211e, 211g) 사이사이에 배치되어 상하 적층된 각각의 압전시트(211)의 전극(212)과 동일한 위치에 연결되도록 각각의 상하면에 전극(212)이 형성된다. 그에 따라, 압전체(210)의 전극(212)에 외부전원 특히, 정현파인 사인(Sine) 또는 코사인(Cosine) 신호 전압을 공급하게 되면, 도 5 내지 8과 같이 팽창 및 수축하게 된다.As illustrated in FIG. 9, the piezoelectric body 210 includes the first to seventh piezoelectric sheets 211 sequentially stacked so that the electrode (180 degrees) of the upper and lower surfaces of each of the piezoelectric sheets 211 is half an area. 212) is formed. At this time, the piezoelectric sheet 211 is expanded and contracted as shown in FIGS. 5 to 8 when the electrodes of the first to seventh piezoelectric sheets 211 are electrically connected and at the same time when an external power source is applied. It should be able to rotate the rotating vibration shaft 220. That is, among the plurality of piezoelectric sheets 211, each of the first piezoelectric sheet 211a, the third piezoelectric sheet 211c, the fifth piezoelectric sheet 211e, and the seventh piezoelectric sheet 211g may have electrodes at the same positions on the upper and lower surfaces thereof. 212 is formed so that each piezoelectric sheet 211 is rotated by 90 degrees, and the second piezoelectric sheet 211b, the fourth piezoelectric sheet 211d, and the sixth piezoelectric sheet 211f are formed of the first and second piezoelectric sheets 211f. Electrodes on each of the upper and lower surfaces of the piezoelectric sheet 211 are arranged between the third, fifth and seventh piezoelectric sheets 211a, 211c, 211e, and 211g to be connected to the same positions as the electrodes 212 of the piezoelectric sheets 211 stacked up and down. 212 is formed. Accordingly, when an external power source, in particular, a sinusoidal sine or cosine signal voltage is supplied to the electrode 212 of the piezoelectric body 210, the electrode 212 expands and contracts as shown in FIGS. 5 to 8.

회전 진동축(220)은 도 3 내지 11에 도시된 바와 같이, 원기둥 형상으로 제작되어 상기 압전체(210)의 중앙홀을 관통하여 접착 고정되고, 상기 압전체(210)의 팽창 및 수축에 따라 상하단이 기울어져 대향하도록 회전한다. 즉, 압전체(210)에 외부전원이 인가되어 압전체(210)가 팽창 및 수축하게 되고, 압전체(210)의 중앙에 관통하여 접착 고정된 회전 진동축(220)은 압전체(210)의 팽창 및 수축에 따라 상하단이 대향하여 회전하게 되는 것이다. 상기 회전 진동축(220)은 축을 중심으로 회전하는 것은 아니며, 상기 압전체(210)에 접착 고정된 부분을 중심으로 상하단이 대향하도록 회전하는 것이다. 이 경우, 상기 회전 진동축(220)의 하단 또는 상단 중 어느 일단이 압전체(210)에 접착 고정된 경우에는 회전 진동축(220)의 타단만이 회전하게 되지만 접착 고정된 부분을 중심으로 역시 상하단이 대향하도록 회전하게 되는 것은 마찬가지이다. 이때, 회전 진동축(220)이 압전체(210)에 접착 고정되는 부분을 상하 길이를 조절함으로써, 상하단의 회전 반경을 다르게 할 수 있으며, 더욱이 상하단 중 어느 일단에 대해서만 회전시킬 수도 있다.As shown in FIGS. 3 to 11, the rotary vibration shaft 220 is formed in a cylindrical shape and adhesively fixed through the center hole of the piezoelectric body 210, and the upper and lower ends thereof are expanded and contracted according to the expansion and contraction of the piezoelectric body 210. Tilt and rotate to face. That is, the external power is applied to the piezoelectric body 210 so that the piezoelectric body 210 expands and contracts, and the rotary vibrating shaft 220 penetrated and fixed in the center of the piezoelectric body 210 expands and contracts the piezoelectric body 210. As the top and bottom will rotate to face. The rotary vibrating shaft 220 does not rotate about the axis, but rotates so that the upper and lower ends thereof face the portion fixed to the piezoelectric body 210. In this case, when any one of the lower end or the upper end of the rotary vibration shaft 220 is adhesively fixed to the piezoelectric body 210, only the other end of the rotary vibration shaft 220 is rotated, but also the upper and lower ends around the adhesive fixed portion. The same is true of rotation. At this time, by adjusting the vertical length of the portion that the rotary vibration shaft 220 is adhesively fixed to the piezoelectric body 210, the rotation radius of the upper and lower ends may be different, and may be rotated only for one end of the upper and lower ends.

회전자(300)는 도 3 및 10에 도시된 바와 같이, 상기 회전 진동축(220)을 사이에 두고, 상하로 마주보도록 상기 케이스(100)의 내부에 회전 가능하게 각각 설치되고, 서로 마주보는 면이 상기 회전 진동축(220)의 상하단에 각각 접촉되어 상기 회전 진동축(220)의 회전에 따라 함께 회전한다. 즉, 압전체(210)에 전원이 인가되어 팽창 및 수축하면 회전 진동축(220)이 회전하게 되고, 회전 진동축(220)의 상하단에 각각 접촉된 회전자(300)는 회전 진동축(220)의 회전력을 전달받아 회전하게 된다. 이때, 회전 진동축(220)의 회전력을 손실없이 보다 용이하게 전달받기 위하여 회전자(300)는 상기 회전 진동축(220)과 각각 접촉되는 면에 상기 회전 진동축(220)의 상하단이 각각 삽입될 수 있도록 삽입홈(350)이 형성된다. 상기 회전자(300)는 케이스(100)의 내부에 회전 가능하게 각각 설치되므로 회전자(300)의 상하 둘레 또는 외주 둘레에 베어링 등을 이용해 회전 가능하게 지지될 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 10, the rotor 300 is rotatably installed inside the case 100 so as to face up and down with the rotary oscillation shaft 220 interposed therebetween, and face each other. Surfaces are respectively in contact with the upper and lower ends of the rotary vibrating shaft 220 to rotate together with the rotation of the rotary vibrating shaft 220. That is, when power is applied to the piezoelectric body 210 to expand and contract, the rotary vibration shaft 220 rotates, and the rotors 300 contacted with upper and lower ends of the rotary vibration shaft 220 respectively rotate the rotation vibration shaft 220. It is rotated by receiving the rotational force of. At this time, in order to receive the rotational force of the rotary vibrating shaft 220 more easily without loss, the rotor 300 is inserted into the upper and lower ends of the rotary vibrating shaft 220, respectively, in contact with the rotary vibrating shaft 220. Insertion groove 350 is formed to be. Since the rotor 300 is rotatably installed in the case 100, respectively, the rotor 300 may be rotatably supported by using a bearing or the like around the upper and lower circumferences or the outer circumference of the rotor 300.

구동 회전축(400)은 실질적으로 외부에 회전력을 제공하기 위한 것으로, 상기 회전자(300)의 회전 중심과 각각 결합되어 상기 회전자(300)의 회전력을 외부에 각각 제공한다. 결국, 전원의 공급에 따라 압전체(210)가 팽창 및 수축하고, 회전 진동축(220)이 회전하여 상기 회전자(300)를 회전시키며, 회전자(300)의 회전과 함께 구동 회전축(400)이 회전하게 되는 것이다. 상기 구동 회전축(400)의 끝단에 회전시키고자 하는 대상을 연결하여 회전 구동력을 제공할 수 있는 것이다. 이때, 구동 회전축(400)은 상하로 각각 배치된 회전(300)에 결합됨으로써 회전 구동력을 양면, 즉 상하 양방향에 대하여 제공할 수 있다.The driving rotary shaft 400 is for substantially providing a rotational force to the outside, and is coupled to the rotation center of the rotor 300 to provide the rotational force of the rotor 300 to the outside, respectively. As a result, the piezoelectric body 210 expands and contracts according to the supply of power, and the rotary vibration shaft 220 rotates to rotate the rotor 300, and the driving rotation shaft 400 with the rotation of the rotor 300. This will be rotated. It is possible to provide a rotational driving force by connecting a target to be rotated to the end of the drive rotary shaft 400. In this case, the driving rotation shaft 400 may be coupled to the rotation 300 disposed up and down, respectively, to provide rotation driving force to both sides, that is, up and down directions.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

도 1은 종래 회전형 초음파 모터를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a conventional rotary ultrasonic motor,

도 2는 도 1의 실시예의 진동자를 도시한 사시도이며,FIG. 2 is a perspective view illustrating the vibrator of the embodiment of FIG. 1;

도 3은 본 발명의 양면 회전형 초음파 모터의 바람직한 실시예를 도시한 단면도이고,3 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of the double-sided rotary ultrasonic motor of the present invention,

도 4는 도 3의 실시예의 진동자를 도시한 사시도이며,4 is a perspective view illustrating the vibrator of the embodiment of FIG.

도 5 내지 8은 도 4에 도시된 진동자의 작동과정을 나타낸 사시도이고,5 to 8 are perspective views showing the operation of the vibrator shown in Figure 4,

도 9는 도 4에 도시된 진동자 중 압전체를 복수의 압전시트로 분해한 사시도이며,FIG. 9 is a perspective view of the piezoelectric body of the vibrator illustrated in FIG. 4 in a plurality of piezoelectric sheets;

도 10은 도 3의 실시예의 진동자 및 회전자를 도시한 사시도이고,10 is a perspective view illustrating a vibrator and a rotor of the embodiment of FIG. 3,

도 11은 도 3의 실시예의 진동자, 회전자 및 구동 회전축을 도시한 사시도이다.FIG. 11 is a perspective view illustrating a vibrator, a rotor, and a driving rotary shaft of the embodiment of FIG. 3.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100 : 케이스100: case

200 : 진동자200: vibrator

210 : 압전체210: piezoelectric

211 : 압전시트 212 : 전극211: piezoelectric sheet 212: electrode

220 : 회전 진동축220: rotating vibration shaft

300 : 회전자 350 : 삽입홈300: rotor 350: insertion groove

400 : 구동 회전축400: drive rotation shaft

Claims (5)

중공의 원통 형상으로 된 케이스와,A hollow cylindrical case, 상기 케이스의 내부에 고정 설치되고, 상하면에 전극이 형성된 복수의 압전시트가 적층되어 외부전원의 공급에 의해 각각의 압전시트가 팽창 및 수축하는 환형의 압전체와,An annular piezoelectric body fixedly installed inside the case and having a plurality of piezoelectric sheets having electrodes formed on upper and lower surfaces thereof, wherein each piezoelectric sheet expands and contracts by supply of an external power source; 상기 압전체의 중앙홀을 관통하여 접착 고정되고, 상기 압전체의 팽창 및 수축에 따라 상하단이 기울어져 대향하도록 회전하는 원기둥 형상의 회전 진동축과,A cylindrical rotary oscillation shaft which is adhesively fixed to penetrate the center hole of the piezoelectric body and rotates so that the upper and lower ends thereof are inclined to face each other in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric body; 상기 회전 진동축을 사이에 두고 상하로 마주보도록 상기 케이스의 내부에 회전 가능하게 각각 설치되고, 서로 마주보는 면이 상기 회전 진동축의 상하단에 각각 접촉되어 상기 회전 진동축의 회전에 따라 함께 회전하는 한 쌍의 회전자와,A pair of rotatably installed inside the case so as to face up and down with the rotation oscillation shaft interposed therebetween, and a pair of surfaces facing each other contacting the upper and lower ends of the rotation oscillation shaft to rotate together according to the rotation of the rotation oscillation shaft With the rotor, 상기 회전자의 회전 중심과 각각 결합되어 상기 회전자의 회전력을 외부에 각각 제공하는 한 쌍의 구동 회전축을 포함하여 이루어진 양면 회전형 초음파 모터.And a pair of driving rotary shafts respectively coupled to the rotation centers of the rotor to provide rotational force of the rotor to the outside, respectively. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 압전체는 제1 내지 제7의 압전시트가 순차적으로 적층되어 상기 압전시트 각각의 상하면 전체 면적 중 절반의 면적인 180도 만큼 전극이 형성되고,In the piezoelectric body, first to seventh piezoelectric sheets are sequentially stacked so that electrodes are formed by 180 degrees of half of the entire upper and lower surfaces of each of the piezoelectric sheets. 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 압전시트 각각은 상하면의 동일한 위치에 전극이 형성되어 각각의 압전시트가 90도씩 회전하여 적층되고,Each of the first, third, fifth, and seventh piezoelectric sheets has electrodes formed at the same positions on the upper and lower surfaces thereof, and each piezoelectric sheet is rotated by 90 degrees to be stacked. 상기 제2, 제4 및 제6 압전시트 각각은 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 압전시트 사이사이에 배치되어 상하 적층된 각각의 압전시트의 전극과 동일한 위치에 연결되도록 각각의 상하면에 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 양면 회전형 초음파 모터.Each of the second, fourth, and sixth piezoelectric sheets may be disposed between the first, third, fifth, and seventh piezoelectric sheets to be connected to the same position as the electrodes of the respective piezoelectric sheets stacked up and down. Double-sided rotary ultrasonic motor, characterized in that the electrode is formed. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 회전자는,The rotor, 상기 회전 진동축과 각각 접촉되는 면에 상기 회전 진동축의 상하단이 각각 삽입될 수 있도록 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 양면 회전형 초음파 모터.Double-sided rotary ultrasonic motor, characterized in that the insertion groove is formed so that the upper and lower ends of the rotary vibration shaft can be respectively inserted into the surfaces in contact with the rotary vibration shaft. 상하면에 전극이 형성된 복수의 압전시트가 적층되어 외부전원의 공급에 의해 각각의 압전시트가 팽창 및 수축하는 환형의 압전체와,An annular piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric sheets having electrodes formed on upper and lower surfaces thereof are stacked, and each piezoelectric sheet expands and contracts by supply of an external power source; 상기 압전체의 중앙홀을 관통하여 접착 고정되고, 상기 압전체의 팽창 및 수축에 따라 상하단이 기울어져 대향하도록 회전하는 원기둥 형상의 회전 진동축을 포함하여 이루어지는 초음파 모터의 진동자.A vibrator of an ultrasonic motor, comprising a cylindrical rotating vibrating shaft which is adhesively fixed to penetrate through the center hole of the piezoelectric body and rotates to face the upper and lower ends in accordance with the expansion and contraction of the piezoelectric body. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 압전체는 제1 내지 제7의 압전시트가 순차적으로 적층되어 상기 압전시트 각각의 상하면 전체 면적 중 절반의 면적인 180도 만큼 전극이 형성되고,In the piezoelectric body, first to seventh piezoelectric sheets are sequentially stacked so that electrodes are formed by 180 degrees of half of the entire upper and lower surfaces of each of the piezoelectric sheets. 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 압전시트 각각은 상하면의 동일한 위치에 전극이 형성되어 각각의 압전시트가 90도씩 회전하여 적층되고,Each of the first, third, fifth, and seventh piezoelectric sheets has electrodes formed at the same positions on the upper and lower surfaces thereof, and each piezoelectric sheet is rotated by 90 degrees to be stacked. 상기 제2, 제4 및 제6 압전시트 각각은 상기 제1, 제3, 제5 및 제7 압전시트 사이사이에 배치되어 상하 적층된 각각의 압전시트의 전극과 동일한 위치에 연결되도록 각각의 상하면에 전극이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 모터의 진동자.Each of the second, fourth, and sixth piezoelectric sheets may be disposed between the first, third, fifth, and seventh piezoelectric sheets to be connected to the same position as the electrodes of the respective piezoelectric sheets stacked up and down. The vibrator of the ultrasonic motor, characterized in that the electrode is formed.
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CN107769609B (en) * 2017-11-21 2019-03-22 宁波大学 A kind of high-precision thin wall hollow type travelling wave supersonic motor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10164875A (en) 1996-11-30 1998-06-19 Honda Electron Co Ltd Ultrasonic stepping motor with encoder
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10164875A (en) 1996-11-30 1998-06-19 Honda Electron Co Ltd Ultrasonic stepping motor with encoder
JPH11220894A (en) 1997-10-27 1999-08-10 Fanuc Ltd Double-sided driving ultrasonic motor
JP2000295877A (en) 1999-04-02 2000-10-20 Seratekku:Kk Ultrasonic motor
JP2002199756A (en) 2000-12-27 2002-07-12 Asmo Co Ltd Ultrasonic motor and stator

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