KR20090011393A

KR20090011393A - Piezoelectric motor

Info

Publication number: KR20090011393A
Application number: KR1020070074916A
Authority: KR
Inventors: 이형엽; 김기영; 홍경표; 신대철
Original assignee: (주)피에조테크놀리지
Priority date: 2007-07-26
Filing date: 2007-07-26
Publication date: 2009-02-02
Anticipated expiration: 2027-07-26
Also published as: KR100902923B1

Abstract

본 발명은 압전 초음파 모터에 관한 것으로 보다 상세하게는 인가되는 전계에 따라 물리적 변위를 일으켜 선형 운동을 하는 압전 소자의 선형 운동을 회전운동으로 변환하여 구동하는 압전 초음파 모터에 관한 것이다. The present invention relates to a piezoelectric ultrasonic motor, and more particularly, to a piezoelectric ultrasonic motor which converts and drives a linear motion of a piezoelectric element that performs a physical displacement according to an applied electric field to a linear motion.

본 발명에 따른 압전 초음파 모터는 인가되는 전계에 의해 일어나는 물리적 변위에 따라 선형 운동하는 구동 축을 포함하는 압전 구동부와; 상기 구동 축과 밀착되어 구동 축의 선형 운동에 따라 발생하는 마찰력에 의해 회전하는 회전체와; 상기 회전체의 회전력을 타겟으로 전달하거나 상기 회전체의 회전 지지수단으로 사용되는 회전 축을 포함하여 구성된다. A piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention includes a piezoelectric drive unit including a drive shaft linearly moving according to a physical displacement caused by an applied electric field; A rotating body in close contact with the drive shaft and rotating by a frictional force generated by a linear motion of the drive shaft; It is configured to include a rotation axis for transmitting the rotational force of the rotating body to the target or used as the rotation support means of the rotating body.

이에 따라 본 발명에 다른 압전 초음파 모터는 선형 운동을 위해 제작된 압전 리니어 모터의 구동 축과 회전체의 마찰을 이용하여 회전체를 회전시킴으로써 압전 리니어 모터의 구조적 변경 없이 회전 운동을 일으킬 수 있는 압전 초음파 모터를 제작할 수 있는 장점을 갖는다. Accordingly, the piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention is a piezoelectric ultrasonic wave capable of causing a rotational motion without structural change of the piezoelectric linear motor by rotating the rotating body using friction between the drive shaft and the rotating body of the piezoelectric linear motor manufactured for linear motion. Has the advantage of manufacturing a motor.

Description

Piezoelectric Ultrasonic Motors {Piezoelectric motor}

압전 초음파 모터는 압전체의 압전현상을 이용하여 구동하는 모터를 말한다. 수정이나 로셀염 등의 결정에 압력을 가하면 전압이 발생하는데 이를 압전 직접효과라고 하며, 이와 반대로 전압을 인가하면 결정체가 변형을 일으키는 현상을 압전 역효과라 한다. 이러한 압전 직접효과 및 압전 역효과 모두를 압전 효과(Piezoelectric effect)라 한다. A piezoelectric ultrasonic motor refers to a motor driven by using a piezoelectric phenomenon of a piezoelectric body. When pressure is applied to crystals such as crystals or roselle salts, voltage is generated. This is called the piezoelectric direct effect. In contrast, when a voltage is applied, the crystal is deformed. Both the piezoelectric direct effect and the piezoelectric inverse effect are called piezoelectric effects.

이러한 압전 효과를 나타내는 소자를 압전 소자라 하며, 현재에는 압전 세라믹(PZT)이 발견되어 가속도계 등과 같은 센서용으로 널리 사용되고 있다. PZT는 납(Pb), 아연(Zn), 티타늄(Ti)이 소정 비율로 혼합된 화합물이다.A device exhibiting such a piezoelectric effect is called a piezoelectric device. Currently, piezoelectric ceramics (PZTs) have been found and are widely used for sensors such as accelerometers. PZT is a compound in which lead (Pb), zinc (Zn), and titanium (Ti) are mixed at a predetermined ratio.

이러한 압전 초음파 모터는 종래의 마그네틱 모터에 비해서 큰 토크, 작은 노이즈, 작은 구동 전력으로 작동시킬 수 있는 장점이 있다. 이러한 압전 초음파 모터는 작은 크기가 요구되는 의학용 카메라 또는 이동통신 단말기의 카메라 모듈 의 오토 포커스 및 줌 렌즈 구동 등의 렌즈 구동용으로 사용되고 있다. 이러한 압전 초음파 모터는 렌즈 구동용 이외에도 전자기기들이 초 소형화되고 있는 현재의 추세에 부응하여 지속적으로 개발되고 있는 분야이다. Such piezoelectric ultrasonic motors have advantages in that they can be operated with a large torque, a small noise, and a small driving power, compared to conventional magnetic motors. Such piezoelectric ultrasonic motors are used for lens driving, such as auto focus and zoom lens driving of a medical camera or a camera module of a mobile communication terminal requiring a small size. The piezoelectric ultrasonic motor is a field that is continuously developed in response to the current trend of miniaturization of electronic devices in addition to the lens driving.

종래의 초소형 카메라 모듈의 렌즈 구동용으로는 압전 리니어 모터를 사용하고 있다. 이러한 압전 리니어 모터는 압전체의 물리적 변위 방향 상에 이동축을 부착하여 이동축을 선형 왕복 운동하게 함으로써, 이동축 상에 구비되는 이동체를 선형 이동시키도록 한 것이다. 이러한 압전 리니어 모터는 그 제조 공정이 단순하고 구성이 간단한 장점이 있다. A piezoelectric linear motor is used for driving a lens of a conventional miniature camera module. The piezoelectric linear motor is configured to linearly move a moving body provided on the moving shaft by attaching a moving shaft on the physical displacement direction of the piezoelectric to cause the moving shaft to reciprocate linearly. Such a piezoelectric linear motor has an advantage of simple manufacturing process and simple configuration.

그러나 이와 같은 압전 리니어 모터는 선형 운동만을 하기 때문에 회전 운동을 필요로 하는 곳에서는 압전 리니어 모터는 사용할 수 없어, 별도의 회전 운동용 압전 초음파 모터를 구비하여야 하는 단점이 있다. However, such a piezoelectric linear motor can only use a linear motion, so the piezoelectric linear motor cannot be used where a rotational motion is required, and thus a piezoelectric ultrasonic motor for a separate rotational motion must be provided.

따라서, 본 출원인은 이와 같은 선형 운동을 목적으로 제조된 압전 리니어 모터를 그대로 사용하면서도 회전 운동을 일으킬 수 있는 압전 초음파 모터를 연구하여 본 발명에 이르게 되었다. Accordingly, the present inventors have led to the present invention by studying a piezoelectric ultrasonic motor capable of causing a rotary motion while using a piezoelectric linear motor manufactured for the purpose of such linear motion.

본 발명은 이러한 배경에서 창안된 것으로, 그 목적은 선형 운동을 위해 제작된 압전 리니어 모터를 그대로 이용하여 회전 운동을 일으킬 수 있는 압전 초음파 모터를 제공하는 데 있다. The present invention was devised in this background, and an object thereof is to provide a piezoelectric ultrasonic motor capable of causing a rotational motion by using a piezoelectric linear motor manufactured for linear motion as it is.

나아가 정밀 제어가 가능하고 강한 토크를 가지며, 간단한 회전체의 부가만으로 제조할 수 있는 압전 모터를 제공하는 데 있다. Furthermore, the present invention provides a piezoelectric motor that can be precisely controlled, has a strong torque, and can be manufactured by simply adding a simple rotating body.

상술한 본 발명의 일 양상에 따라 본 발명에 따른 압전 초음파 모터는 인가되는 전계에 의해 일어나는 물리적 변위에 따라 선형 운동하는 구동 축을 포함하는 압전 구동부와, 상기 구동 축과 밀착되어 구동 축의 선형 운동에 따라 발생하는 마찰력에 의해 회전하는 회전체와, 상기 회전체의 회전력을 타겟으로 전달하거나 상기 회전체의 회전 지지수단으로 사용되는 회전 축을 포함하여 구성된다. According to an aspect of the present invention described above, the piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention includes a piezoelectric drive unit including a drive shaft linearly moving according to a physical displacement caused by an applied electric field, and a linear motion of the drive shaft in close contact with the drive shaft. And a rotating shaft rotating by the generated frictional force, and a rotating shaft which transmits the rotating force of the rotating body to the target or is used as a rotation support means of the rotating body.

본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명의 압전 구동부는 양면에 전극이 형 성되어 인가되는 전계에 의해 물리적 변위를 일으키는 압전체와, 일면 또는 양면에 압전체가 부착되는 탄성체를 포함하며, 압전체 또는 탄성체에 수직으로 고정 부착되는 구동 축으로 구성된다. 이러한 구성은 압전 리니어 모터의 기본 구성이며, 이를 구조적 변경 없이 그대로 사용함으로써, 회전 운동을 일으킬 수 있는 장점을 갖는다. According to a characteristic aspect of the present invention, the piezoelectric drive unit of the present invention includes a piezoelectric body that causes physical displacement by an electric field applied to electrodes formed on both surfaces thereof, and an elastic body to which the piezoelectric body is attached to one or both surfaces thereof. It consists of a drive shaft fixedly attached vertically. This configuration is a basic configuration of the piezoelectric linear motor, and by using it as it is without structural change, there is an advantage that can cause a rotational motion.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 본 발명에 따른 압전 초음파 모터의 압전 구동부를 복수개 구성하여 회전체의 외주 면이나 일 측면 또는 양 측면에 구동 축을 밀착되도록 함으로써 회전 토크를 증가시킬 수 있다. According to another aspect of the present invention by configuring a plurality of piezoelectric drive unit of the piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention it is possible to increase the rotation torque by bringing the drive shaft in close contact with the outer peripheral surface, one side or both sides of the rotating body.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 본 발명에 따른 압전 초음파 모터의 회전체는 회전체의 일 측면 또는 양 측면에 밀착된 구동 축을 더욱 긴밀하게 밀착시키면서 접촉 면적을 증가시켜 용이한 회전 및 회전 토크를 증가시키는 밀착 판을 더 포함한다. According to another aspect of the present invention, the rotating body of the piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention increases the contact area while more closely contacting the drive shaft in close contact with one side or both sides of the rotating body to increase the easy rotation and rotation torque The contact plate further comprises.

본 발명의 또 다른 양상에 따라 본 발명에 따른 압전 초음파 모터의 회전체에는 구동 축의 일부가 삽입되는 회전체 홈을 더 포함하여 구동 축과 회전체의 마찰력을 증가시킴으로써, 회전 토크를 증가시킬 수 있다. According to another aspect of the present invention, the rotating body of the piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention may further include a rotating groove into which a part of the driving shaft is inserted, thereby increasing the frictional force between the driving shaft and the rotating body, thereby increasing the rotating torque. .

본 발명의 또 다른 양상에 따라 본 발명에 다른 압전 초음파 모터는 압전 구동부가 복수 개 구비되며, 각각의 압전 구동부는 소정 시간 차로 구동 신호가 인가되어 구동됨으로써, 회전 토크의 조절이 가능하다. According to still another aspect of the present invention, a piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention includes a plurality of piezoelectric driving units, and each piezoelectric driving unit is driven by being driven with a driving signal at a predetermined time difference, thereby enabling adjustment of the rotational torque.

본 발명에 따른 압전 초음파 모터는 선형 운동을 위해 제작된 압전 리니어 모터의 구동 축과 회전체의 마찰을 이용하여 회전체를 회전시킴으로써 압전 리니어 모터의 구조적 변경 없이 그대로 이용하면서도 회전 운동을 일으킬 수 있는 압전 초음파 모터를 제작할 수 있는 장점을 갖는다. Piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention is a piezoelectric piezoelectric linear motor that can be rotated by using a friction between the drive shaft and the rotating body of the piezoelectric linear motor produced for linear motion without causing structural changes of the piezoelectric linear motor, the piezoelectric Has the advantage of manufacturing an ultrasonic motor.

또한, 간단한 구조의 회전체의 부가 만으로 회전 운동을 제공하는 압전 초음파 모터를 손쉽게 제작할 수 있는 장점을 갖는다. In addition, the piezoelectric ultrasonic motor that provides a rotational motion by simply adding a rotating body having a simple structure has an advantage of being easily manufactured.

또한, 복수 개의 압전 구동부를 회전체와 함께 구성하여 더욱 강한 회전 토크를 가지는 압전 초음파 모터를 제작할 수 있는 장점을 갖는다. In addition, the piezoelectric driving unit may be configured together with the rotating body to manufacture a piezoelectric ultrasonic motor having a stronger rotational torque.

또한, 복수 개의 압전 구동부로 인가되는 구동 신호의 시간 차를 조절하여 원하는 회전 토크를 얻을 수 있는 장점을 갖는다. In addition, by controlling the time difference of the drive signal applied to the plurality of piezoelectric drive unit has the advantage of obtaining the desired rotation torque.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. The foregoing and further aspects of the present invention will become more apparent through the preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, the present invention will be described in detail to enable those skilled in the art to easily understand and reproduce the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 압전체의 굴곡 변형 원리를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 일방향으로 분극된 압전체(110)에 전계를 인가했을 때의 변위형태를 나타내었다. 압전체(110)의 분극 방향과 전계의 방향이 같을 때에는 압전체(110)의 z 방향으로 팽창이 일어나고 푸아송 비(poisson ratio)에 의해서 x이동축 방향으로는 수축이 일어나게 되며 분극방향과 전계의 방향이 반대가 될 때에는 압전체(110)의 z 방향으로 수축이 일어나면서 x축 방향으로는 팽창이 일어나 게 된다. 1 is a schematic diagram schematically showing a bending deformation principle of a piezoelectric body according to the present invention. As shown, the displacement form when the electric field is applied to the piezoelectric body polarized in one direction is shown. When the polarization direction of the piezoelectric body 110 and the direction of the electric field are the same, expansion occurs in the z direction of the piezoelectric body 110 and contraction occurs in the x moving axis direction due to the Poisson's ratio. In the opposite direction, contraction occurs in the z-direction of the piezoelectric body 110 and expansion occurs in the x-axis direction.

도 1(b)는 압전체(110)와 탄성체(120)가 결합되었을 때의 변위형태를 나타내었다. 압전체(110)는 도 1(a)와 같은 변위형태를 보이고 압전체(110)에 부착되어있는 탄성체(120)는 압전체(110)의 수축과 팽창에 따라 굴곡 변위를 일으키게 된다. 도 1(b)의 점선으로 도시된 부분은 압전체(110)가 z 방향으로 팽창할 때의 탄성체(120)의 굴곡 모양을 나타낸 것이다. 이러한 굴곡된 변위가 나타나는 것은 압전체(110)의 팽창과 탄성체(120)의 고정단(125)이 고정된 상태로 인하여 탄성체(120)의 거동에 기인된 것이다. FIG. 1 (b) shows the displacement shape when the piezoelectric body 110 and the elastic body 120 are coupled to each other. The piezoelectric body 110 exhibits a displacement form as shown in FIG. 1A, and the elastic body 120 attached to the piezoelectric body 110 causes bending displacement as the piezoelectric body 110 contracts and expands. A portion shown by a dotted line in FIG. 1B shows a bent shape of the elastic body 120 when the piezoelectric body 110 expands in the z direction. This curved displacement is due to the expansion of the piezoelectric body 110 and the behavior of the elastic body 120 due to the fixed end 125 of the elastic body 120 being fixed.

도 1(c)는 압전체(110)가 x 방향으로 팽창됨에 따라 탄성체(120)가 z 방향으로의 굴곡 변형이 일어나는 형태를 나타내었다. 도 1(b)에서와 같은 변위상태에 있다가 순간적으로 전계의 방향을 바꾸어 주게 되면 압전체(110)의 변위형태가 바 뀌게 되고 순간적인 가속력과 x 방향으로의 팽창에 따라 탄성체(120)가 z 방향으로 굴곡 변위가 나타나게 된다. FIG. 1 (c) shows the shape in which the elastic body 120 is bent in the z direction as the piezoelectric body 110 is expanded in the x direction. When the direction of the electric field is momentarily changed while in the displaced state as shown in FIG. 1 (b), the displacement shape of the piezoelectric body 110 is changed, and the elastic body 120 is z in response to the momentary acceleration force and expansion in the x direction. The bending displacement appears in the direction.

이상 압전체(110)에 전계를 인가한 경우의 굴곡 변위의 이론에 대하여 기술하였으나, 압전체(110)가 아니라 전왜 기판을 사용한 경우에도 압전체(110)의 경우와 동일한 굴곡 변위 현상이 발생하게 된다. 전왜 현상이란 전왜 물질에 전계를 인가했을 때 기계적인 변형, 즉 왜곡이 발생되는 현상을 의미하는 것으로 도 1에서 압전체(110) 대신에 전왜 기판을 사용하는 경우에도 동일한 형태의 굴곡 변위 현상이 나타나게 된다. Although the theory of bending displacement when an electric field is applied to the piezoelectric body 110 has been described, the same bending displacement phenomenon as in the case of the piezoelectric body 110 occurs even when a substrate is used instead of the piezoelectric body 110. The warping phenomenon refers to a phenomenon in which mechanical deformation, that is, distortion occurs when an electric field is applied to a warping material. In FIG. 1, the same type of bending displacement phenomenon occurs even when a whole warp substrate is used instead of the piezoelectric body 110. .

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 압전 초음파 모터를 개략적으 로 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압전 초음파 모터는 인가되는 전계에 의해 일어나는 물리적 변위에 따라 선형 운동하는 구동 축(130)을 포함하는 압전 구동부(100)와, 구동 축(130)과 밀착되어 선형 운동에 따라 발생하는 마찰력에 의해 회전하는 회전체(200)와, 회전체(200)의 회전력을 타겟으로 전달하거나 회전체(200)의 회전 지지수단으로 사용되는 회전 축(300)을 포함하여 구성된다. Figure 2 is a perspective view schematically showing a piezoelectric ultrasonic motor according to an embodiment of the present invention. As shown, the piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention is a piezoelectric drive unit 100 including a drive shaft 130 that moves linearly according to the physical displacement caused by the applied electric field, and the linear contact with the drive shaft 130 It comprises a rotating body 200 that rotates by the friction force generated by the movement, and the rotating shaft 300 to transmit the rotating force of the rotating body 200 to the target or used as a rotation support means of the rotating body 200 do.

또한, 압전 구동부(100)를 복수 개 구비하여 회전체(200)의 외주 면에 구동 축(130)을 밀착시키도록 형성함으로써 회전체(200)의 회전을 용이하게 함은 물론 회전 토크를 증가시킬 수 있다. In addition, a plurality of piezoelectric driving units 100 are provided to closely contact the drive shaft 130 to the outer circumferential surface of the rotating body 200 to facilitate the rotation of the rotating body 200 as well as increase the rotation torque. Can be.

압전 구동부(100)는 인가되는 전계에 의해 물리적 변위를 일으키는 압전체(110)와 압전체(110)에 수직으로 부착되어 압전체(110)의 변위에 따라 선형 운동하는 구동 축(130)을 포함하는 압전 리니어 모터로 구현될 수 있다. 이러한 압전 구동부(100)에 대한 설명은 도 3을 통해 더욱 상세히 설명하도록 한다. The piezoelectric drive unit 100 includes a piezoelectric linear including a piezoelectric body 110 which causes physical displacement by an applied electric field and a driving shaft 130 which is vertically attached to the piezoelectric body 110 and linearly moves according to the displacement of the piezoelectric body 110. It can be implemented as a motor. The description of the piezoelectric driver 100 will be described in more detail with reference to FIG. 3.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 압전 구동부를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압전 구동부(100)는 양면에 전극이 형성되어 인가되는 전계에 의해 물리적 변위를 일으키는 압전체(110)와, 일면 또는 양면에 압전체(110)가 부착되는 탄성체(120)를 포함하며, 구동 축(130)이 압전체(110) 또는 탄성체(120)에 수직으로 고정 부착되는 것을 특징으로 한다. 3 is a schematic diagram schematically showing a piezoelectric drive unit according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown, the piezoelectric drive unit 100 according to the present invention is a piezoelectric body 110, which causes physical displacement by an electric field is formed by applying the electrode on both sides, and the elastic body 120 to which the piezoelectric body 110 is attached to one side or both sides. ), And the driving shaft 130 is fixedly attached to the piezoelectric body 110 or the elastic body 120 vertically.

압전체(110)와 탄성체(120)는 원판(disk)형태를 가지고 있는 유니모프(unimorph) 또는 바이모프(bimorph)이며, 탄성체(120)는 압전체(110)로부터 전달 되는 진동의 손실 없이 직접적으로 전달되고 동작할 수 있는 일정한 두께를 가지는 탄성 특성이 우수한 금속물질이라면 가능하다. The piezoelectric body 110 and the elastic body 120 is a unimorph (unimorph) or bimorph (disk) in the form of a disk (disk), the elastic body 120 is directly transmitted without loss of vibration transmitted from the piezoelectric body (110). It is possible if the metal material is excellent in elastic properties having a certain thickness that can be operated.

구동 축(130)이 탄성체(120)에 직접 부착되는 경우 탄성체(120)에는 구동 축(130)을 지지하기 위한 지지 수단이 구비될 수도 있다. 구동 축(130)은 압전체(110) 또는 전왜 기판과 탄성체(120)의 중심부에 설치하는 것이 가장 큰 변위를 얻을 수 있어 효율이 높을 것이다. When the driving shaft 130 is directly attached to the elastic body 120, the elastic body 120 may be provided with supporting means for supporting the driving shaft 130. The drive shaft 130 may be installed at the center of the piezoelectric body 110 or the electrostrictive substrate and the elastic body 120 to obtain the largest displacement, thereby increasing efficiency.

여기서, 압전체(110)는 두께 방향으로 분극하여 사용될 수 있으며, 입력되는 구동 신호에 따라 원판(disk) 형태의 압전체(110)의 외경에서 내경으로 또는 내경에서 외경 방향으로 진동이 일어나게 되어 굴곡 운동을 하게 된다. 또한, 구동 축은 다각형의 로드(Rod) 형상 또는 원형의 로드 형상으로 형성됨으로써, 회전체와의 밀착을 보다 크게 할 수 있다. Here, the piezoelectric body 110 may be used by polarizing in the thickness direction, and the bending motion is caused by vibration from the outer diameter to the inner diameter or the inner diameter to the outer diameter of the disk-shaped piezoelectric member 110 according to an input driving signal. Done. In addition, the driving shaft is formed in a polygonal rod shape or a circular rod shape, whereby the adhesion to the rotating body can be increased.

탄성체(120)의 외 측에는 고정단(125)이 설치되어 있으며, 고정단(125)은 압전 구동부(100)가 고정되어 설치되는 기능을 수행할 수 있도록 제작된 것이고, 압전체(110)의 진동에 압전 구동부(100)가 움직이지 못하도록 고정해주는 역할을 수행한다. 구동 축(130)은 압전체(110)에서 발생한 진동이 효율적으로 전파될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. A fixed end 125 is installed on the outer side of the elastic body 120, and the fixed end 125 is manufactured to perform a function in which the piezoelectric drive unit 100 is fixed and installed, and is resistant to vibration of the piezoelectric body 110. It serves to fix the piezoelectric drive unit 100 does not move. The drive shaft 130 is preferably configured to efficiently propagate the vibration generated in the piezoelectric body 110.

이에 따라 전압원(U)으로부터 구동 신호가 인가되면, 압전체(110)는 압전 현상에 의해 도 1에서 설명한 바와 같은 굴곡 변위가 일어나게 되며, 이에 따라 구동 축(130)은 선형 운동을 하게 되는 것이다. Accordingly, when a driving signal is applied from the voltage source U, the piezoelectric body 110 causes the bending displacement as described with reference to FIG. 1 due to the piezoelectric phenomenon, thereby driving the linear drive shaft 130.

회전체(200)는 압전 구동부(100)의 구동 축(130)과 그 외주 면이 밀착되며, 구동 축(130)의 선형 운동에 따라 밀착 면에서 일어나는 마찰력에 의해 회전한다. 이러한 회전체(200)는 구동 축(130)의 선형 운동에 의해 마찰이 손쉽게 일어날 수 있는 재질로 형성된다. The rotating body 200 is in close contact with the drive shaft 130 and the outer peripheral surface of the piezoelectric drive unit 100, and rotates by the frictional force generated in the close contact surface in accordance with the linear movement of the drive shaft 130. The rotating body 200 is formed of a material that can easily occur friction by the linear motion of the drive shaft 130.

또한, 구동 축(130)은 회전체(200)에 일정한 압력으로 눌려지게 되는데, 이는 구동 축(130)과 회전체(200)의 마찰력을 증가시켜 회전체(200)의 회전을 용이하게 함은 물론 회전 토크를 증가시키기 위한 것에 있다. 이렇게 구동 축(130)이 회전체(200)에 밀착되도록 압력을 가하는 수단으로는 스프링과 같은 다양한 탄성 소재로 구현될 수 있다. In addition, the drive shaft 130 is pressed by a constant pressure on the rotor 200, which increases the frictional force between the drive shaft 130 and the rotor 200 to facilitate the rotation of the rotor 200 It is, of course, intended to increase the rotational torque. As a means for applying a pressure so that the drive shaft 130 is in close contact with the rotating body 200 may be implemented in a variety of elastic materials such as spring.

회전 축(300)은 회전체(200)의 회전력을 회전 운동이 필요한 타겟에 전달하는 것으로 보다 바람직하게는 회전체(200)의 중심축에 형성되는 것이 바람직하다. 회전 축(300)은 회전체(200)의 회전에 따라 같이 회전하며, 회전체(200)의 회전력을 타겟으로 전달한다. 아울러 회전 축(300)과 회전체(200)는 일체로 형성되어 그 구조를 단순화하는 것이 바람직하다. The rotating shaft 300 is to transmit the rotational force of the rotating body 200 to the target requiring the rotational movement, and more preferably formed on the central axis of the rotating body 200. The rotating shaft 300 rotates together with the rotation of the rotating body 200, and transmits the rotating force of the rotating body 200 to the target. In addition, the rotating shaft 300 and the rotating body 200 is preferably formed integrally to simplify the structure.

본 발명의 일 양상에 따른 압전 초음파 모터의 구동을 개략적으로 설명하면, 압전 구동부(100)의 압전체(110)에 구동 신호를 인가하면, 압전체(110)는 도 1을 통해 설명한 바와 같이 굴곡 된 변위가 일어나게 되며, 이에 따라 압전체(110) 또는 탄성체(120)에 부착된 구동 축(130)은 압전체(110)의 굴곡 변위에 따라 선형 운동을 하게 된다. 구동 축(130)의 선형 운동은 회전체(200)에 전달되어 회전체(200)를 회전시키고, 회전체(200)의 회전에 따라 회전 축(300) 역시 회전하게 되어 타겟으로 회전 운동을 전달하게 되는 것이다. Referring to the driving of the piezoelectric ultrasonic motor according to an aspect of the present invention, when the driving signal is applied to the piezoelectric body 110 of the piezoelectric driving unit 100, the piezoelectric body 110 is bent displacement as described with reference to FIG. In this case, the driving shaft 130 attached to the piezoelectric body 110 or the elastic body 120 performs linear motion according to the bending displacement of the piezoelectric body 110. The linear motion of the drive shaft 130 is transmitted to the rotating body 200 to rotate the rotating body 200, and the rotating shaft 300 also rotates according to the rotation of the rotating body 200 to transmit the rotating motion to the target. Will be done.

도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 압전 초음파 모터를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 압전 초음파 모터는 구동 축(130)이 회전체(200)의 측면에 밀착되어 선형 운동함으로써, 구동 축(130)과 회전체(200)의 측면에서 작용하는 마찰력에 의해 회전체(200)가 회전하도록 한다. 이 역시 구동 축(130)이 회전체(200)에 밀착되도록 압력을 가하는 수단이 부가될 수 있다. 또한, 압전 구동부(100)를 복수 개 구비하여 회전체(200)의 양 측면에 구동 축(130)을 밀착시키거나 일 측면에 복수 개를 대칭되게 형성함으로써 회전체(200)의 회전을 용이하게 함은 물론 회전 토크를 증가시킬 수 있다. 4 is a perspective view schematically showing a piezoelectric ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention. As shown in the piezoelectric ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention, the drive shaft 130 is in close contact with the side of the rotating body 200 and linearly moved, thereby driving the side of the driving shaft 130 and the rotating body 200. The rotating body 200 is rotated by the friction force acting on. Again, a means for applying pressure such that the drive shaft 130 is in close contact with the rotating body 200 may be added. In addition, a plurality of piezoelectric driving units 100 may be provided to closely contact the drive shafts 130 to both sides of the rotating body 200 or to form the plurality of symmetrical surfaces on one side thereof to facilitate rotation of the rotating body 200. Of course, it is possible to increase the rotational torque.

도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 압전 초음파 모터를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 압전 초음파 모터는 회전체(200)의 일 측면 또는 양 측면에 밀착되는 구동 축(130)을 더욱 긴밀하게 밀착시키는 밀착 판(210)을 더 포함한다. 5 is a perspective view schematically showing a piezoelectric ultrasonic motor according to a third embodiment of the present invention. As shown, the piezoelectric ultrasonic motor according to the third embodiment of the present invention further includes an adhesion plate 210 that closely adheres to the driving shaft 130 in close contact with one side or both sides of the rotating body 200. Include.

밀착 판(210)은 회전체(200), 회전 축(300)과 일체로 형성되는 것이 바람직하며, 회전체(200)의 일 측면 또는 양 측면에 밀착되는 구동 축(130)의 더욱 긴밀한 밀착상태를 유지하게 함은 물론 구동 축(130)의 밀착 면을 증가시켜 회전을 용이하게 하고, 회전 토크의 증가시킬 수 있다. The contact plate 210 is preferably formed integrally with the rotating body 200 and the rotating shaft 300, the more in close contact with the drive shaft 130 in close contact with one side or both sides of the rotating body 200 Of course, the surface of the drive shaft 130 may be increased to facilitate the rotation, and the rotation torque may be increased.

회전 축(300)은 회전체(200)의 회전 운동을 지지하기 위한 지지 수단으로 사용될 수 있다. 도 6은 회전 축이 회전체의 회전 운동을 지지하기 위한 지지 수단으로 사용된 경우를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도시된 바와 같이, 회전체(200) 자체의 회전 운동이 타겟에 사용되는 경우 회전 축(300)은 회전체(200)를 지지하는 부재와 연동하여 회전체(200)를 지지하는 지지 수단으로 사용된다. 아울러 회전체(200)의 일부를 식각하여 타겟에 삽입하여 회전력을 전달하거나 회전체(200)에 직접 타겟을 부착하여 사용할 수도 있다. The rotating shaft 300 may be used as a support means for supporting the rotational movement of the rotating body 200. 6 is a perspective view schematically showing a case where a rotating shaft is used as a support means for supporting the rotational movement of the rotating body. As shown, when the rotary motion of the rotating body 200 itself is used for the target, the rotating shaft 300 is used as a supporting means for supporting the rotating body 200 in conjunction with the member supporting the rotating body 200. do. In addition, a portion of the rotating body 200 may be etched to be inserted into the target to transmit rotational force or to directly attach the target to the rotating body 200.

도 7은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 압전 초음파 모터를 개략적으로 도시한 측면도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 압전 초음파 모터는 회전체(200)의 외주 면에 압전 구동부(100)의 구동 축(130)의 일부가 삽입되는 회전체 홈(220)을 형성하여 회전체(200)와 구동 축(130)의 마찰력을 증가시켜 회전체(200)의 회전을 용이하게 함은 물론 회전 토크를 증가시킨다. 회전체 홈(220)은 회전체의 외주 면에 소정 깊이로 형성되며, 구동 축(130)은 회전체 홈(220)에 삽입된다. 이러한 회전체 홈(220)은 회전체(200)와 구동 축(130)이 접촉하는 면을 증가시킴으로써, 마찰력을 증가시킬 수 있다. 따라서, 적은 선형 운동으로도 회전체(200)를 용이하게 회전시킬 수 있음은 물론 회전체(200)의 회전 토크를 증가시킬 수 있다. 7 is a side view schematically showing a piezoelectric ultrasonic motor according to a fourth embodiment of the present invention. As shown, the piezoelectric ultrasonic motor according to the fourth embodiment of the present invention forms a rotor groove 220 into which a part of the drive shaft 130 of the piezoelectric driver 100 is inserted into the outer circumferential surface of the rotor 200. By increasing the friction between the rotating body 200 and the drive shaft 130 to facilitate the rotation of the rotating body 200 as well as increasing the rotation torque. The rotating body groove 220 is formed at a predetermined depth on the outer circumferential surface of the rotating body, and the drive shaft 130 is inserted into the rotating body groove 220. The rotor groove 220 may increase the frictional force by increasing the contact surface between the rotor 200 and the driving shaft 130. Therefore, it is possible to easily rotate the rotating body 200 even with a small linear motion, as well as to increase the rotational torque of the rotating body 200.

도 8은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 압전 초음파 모터를 개략적으로 도시한 측면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 압전 초음파 모터는 회전체 홈(220)에 복수 개의 구동 축(130)을 삽입하도록 구성할 수 있다. 도 7에서는 하나의 회전체(200)와 회전체(200)의 외주 면을 중심으로 두 개의 압전 구동부(100)가 대칭되도록 구성하였다. 이에 따라 본 발명에 따른 압전 초음파 모터는 압전 구동부(100)를 회전체(200)의 외주 면에 대칭되도록 구성하고, 구동 축(130)을 회전체 홈(220)에 삽입시킴으로써, 회전체(200)의 회전을 용이하게 함은 물론 회전 토크를 증가시킬 수 있다. 8 is a side view schematically showing a piezoelectric ultrasonic motor according to a fifth embodiment of the present invention. As shown, the piezoelectric ultrasonic motor according to the fifth embodiment of the present invention may be configured to insert a plurality of drive shafts 130 in the rotating body groove (220). In FIG. 7, the two piezoelectric driving units 100 are symmetrical around the outer circumferential surface of one rotor 200 and the rotor 200. Accordingly, the piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention is configured such that the piezoelectric driving unit 100 is symmetrical to the outer circumferential surface of the rotating body 200, and the driving shaft 130 is inserted into the rotating body groove 220 to thereby rotate the rotating body 200. It is possible to increase the rotation torque as well as to facilitate the rotation.

도 9는 도 8에 따른 압전 구동부에 인가되는 구동 신호를 개략적으로 도시한 그래프이다. 도시된 바와 같이, 도 9의 구동 신호 A와 구동 신호 B는 서로 역의 관계를 가진다. 이렇게 회전체(200)의 외주 면에 대칭되도록 압전 구동부(100)를 구성하고, 두 개의 압전 구동부(100)가 서로 역으로 구동한다면 최대의 회전 토크를 얻을 수 있다. 이에 따라 최대의 회전 토크를 얻기 위해 두 개의 압전 구동부(100)에 인가되는 구동 신호의 상은 서로 역관계를 가진다. FIG. 9 is a graph schematically illustrating a driving signal applied to the piezoelectric driver according to FIG. 8. As shown, the drive signal A and the drive signal B in FIG. 9 have an inverse relationship with each other. If the piezoelectric drive unit 100 is configured to be symmetrical to the outer circumferential surface of the rotating body 200, and the two piezoelectric drive units 100 are driven in reverse with each other, the maximum rotational torque can be obtained. Accordingly, in order to obtain the maximum rotational torque, the phases of the driving signals applied to the two piezoelectric driving units 100 are inversely related to each other.

구동 신호 A에 의해 구동되는 압전 구동부(100)의 압전체(110)가 팽창하였을 때 구동 신호 B에 의해 구동되는 압전 구동부(100)의 압전체(110)는 수축을 해야하고, 이와 반대로 구동 신호 B에 의해 구동되는 압전 구동부(100)의 압전체(110)가 팽창하였을 때 구동 신호 A에 의해 구동되는 압전 구동부(100)의 압전체(110)는 수축을 해야함으로 최대의 회전 토크를 얻기 위해서는 구동 신호 A와 구동 신호 B는 역 상태를 가지게 된다. When the piezoelectric member 110 of the piezoelectric driver 100 driven by the driving signal A is inflated, the piezoelectric member 110 of the piezoelectric driver 100 driven by the driving signal B should contract and, conversely, the driving signal B When the piezoelectric body 110 of the piezoelectric drive unit 100 driven by the expansion is inflated, the piezoelectric body 110 of the piezoelectric drive unit 100 driven by the driving signal A needs to contract, so that the maximum rotational torque is obtained in order to obtain the maximum rotational torque. The drive signal B has a reverse state.

또한, 본 발명에 따른 압전 초음파 모터에 구비되는 복수 개의 압전 구동부(100)에 구동 신호가 지정된 시간 차로 인가할 수 있다. 즉, 소정 시간 차로 압전 구동부(100)에 구동 신호를 인가한다면, 그 시간 차에 따라 각각의 압전 구동부가 구동함으로써, 원하는 회전 토크를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 압전 초음파 모터는 복수 개의 압전 구동부(100)를 회전체와 함께 구성하고, 각각의 압전 구동부(100)에 인가되는 구동 신호의 시간 차를 조절함으로써, 압전 초음파 모터의 회전 토크를 조절할 수 있게 되는 것이다. In addition, a driving signal may be applied to a plurality of piezoelectric driving units 100 provided in the piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention at a specified time difference. That is, if a drive signal is applied to the piezoelectric drive unit 100 by a predetermined time difference, the desired rotational torque can be obtained by driving each piezoelectric drive unit according to the time difference. Therefore, the piezoelectric ultrasonic motor according to the present invention comprises a plurality of piezoelectric driving units 100 together with the rotating body, and by adjusting the time difference of the drive signal applied to each piezoelectric driving unit 100, the rotational torque of the piezoelectric ultrasonic motor Will be able to adjust.

본 명세서에서는 구형파를 이용하였으나 이러한 구형파 이외에도 다양한 파형을 가진 신호가 구동 신호로 사용될 수 있을 것이다. In the present specification, a square wave is used, but signals having various waveforms may be used as driving signals in addition to the square wave.

이상에서 본 발명은 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명되었지만 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 당업자라면 자명하게 도출가능한 많은 변형 예들을 포괄하도록 의도된 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어져야 한다. The present invention has been described above with reference to the preferred embodiments, but is not limited thereto, and is interpreted by the appended claims intended to cover many modifications that will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Should be done.

도 1은 압전체의 굴곡 변형 원리를 개략적으로 도시한 개요도이다. 1 is a schematic diagram schematically showing the principle of bending deformation of a piezoelectric body.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 압전 초음파 모터를 개략적으로 도시한 사시도이다. 2 is a perspective view schematically showing a piezoelectric ultrasonic motor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 압전 구동부를 개략적으로 도시한 개요도이다. 3 is a schematic diagram schematically showing a piezoelectric drive unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 압전 초음파 모터를 개략적으로 도시한 사시도이다. 4 is a perspective view schematically showing a piezoelectric ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 제 3 실시 예에 따른 압전 초음파 모터를 개략적으로 도시한 사시도이다. 5 is a perspective view schematically showing a piezoelectric ultrasonic motor according to a third embodiment of the present invention.

도 6은 회전 축이 회전체의 회전 운동을 지지하기 위한 지지 수단으로 사용된 경우를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 6 is a perspective view schematically showing a case where a rotating shaft is used as a support means for supporting the rotational movement of the rotating body.

도 7은 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 압전 초음파 모터를 개략적으로 도시한 측면도이다. 7 is a side view schematically showing a piezoelectric ultrasonic motor according to a fourth embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제 5 실시 예에 따른 압전 초음파 모터를 개략적으로 도시한 측면도이다. 8 is a side view schematically showing a piezoelectric ultrasonic motor according to a fifth embodiment of the present invention.

도 9는 도 8에 따른 압전 구동부에 인가되는 구동 신호를 개략적으로 도시한 그래프이다. FIG. 9 is a graph schematically illustrating a driving signal applied to the piezoelectric driver according to FIG. 8.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명****** Description of the symbols for the main parts of the drawings ***

100. 압전 구동부 100. Piezoelectric drive part

110. 압전체 120. 탄성체110. Piezoelectric 120. Elastomer

125. 고정단 130. 구동 축125. Fixed end 130. Drive shaft

200. 회전체 200. Rotating Body

210. 밀착 판 220. 회전체 홈210.Contact plate 220.Rotator groove

300. 회전 축300. axis of rotation

Claims

A piezoelectric driver including a drive shaft linearly moving according to a physical displacement caused by an applied electric field;

A rotating body in close contact with the drive shaft and rotating by a frictional force generated by a linear motion of the drive shaft;

Piezoelectric ultrasonic motor including a rotating shaft for transmitting the rotational force of the rotating body to a target or used as a rotation support means of the rotating body.

The method of claim 1, wherein the piezoelectric drive unit:

Electrodes formed on both sides of the piezoelectric body to cause physical displacement by an electric field applied from the electrode;

An elastic body to which the piezoelectric body is attached to one side or both sides;

And the drive shaft is fixedly attached to the piezoelectric body or the elastic body perpendicularly.

The method of claim 1, wherein the drive shaft

A piezoelectric ultrasonic motor, which is in close contact with the outer peripheral surface of the rotating body.

The method of claim 1, wherein the drive shaft

Piezoelectric ultrasonic motor, characterized in that in close contact with one side or both sides of the rotating body.

The method according to claim 4,

A piezoelectric ultrasonic motor, characterized in that it further comprises a contact plate in close contact with the drive shaft in close contact with one side or both sides of the rotating body.

The method according to claim 5,

A piezoelectric ultrasonic motor, characterized in that a plurality of drive shafts of the piezoelectric drive unit is in close contact with one side or the outer peripheral surface of the rotating body.

The method of claim 1, wherein the rotating body is:

A piezoelectric ultrasonic motor, characterized in that it further comprises a rotating groove in which a portion of the drive shaft is inserted.

The method according to claim 7,

A piezoelectric ultrasonic motor, characterized in that a plurality of drive shafts of the piezoelectric drive unit is inserted into the rotary groove.

The method according to claim 6 or 8,

The piezoelectric ultrasonic motor, characterized in that the drive signal is applied to the plurality of piezoelectric drive unit by a predetermined time difference.

The method according to claim 5,

The piezoelectric ultrasonic motor, characterized in that the rotating body, the close contact plate and the rotating shaft is formed integrally.

The method according to any one of claims 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 10,

Piezoelectric ultrasonic motor, characterized in that the drive shaft is formed in a rod shape of a circular or polygonal.