圧電超音波モーター
【課題】金属チューブの外面に圧電素子が付着された圧電超音波モーターが提供される。
【解決手段】上記圧電超音波モーターは中空形状の金属チューブと、上記金属チューブの外側面に装着される複数個の圧電素子を具備し、上記圧電素子に電気場が印加される時屈曲変形を発生させる圧電ステーターと、上記金属チューブの中空部に挿入される回転バーと、上記圧電ステーターの上面または下面と面接触するよう上記回転バーの外周面に周り方向に形成され上記圧電ステーターの屈曲変形によって回転する回転部材と、上記回転バーの一側に形成され上記回転部材の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材を具備するローター、及び上記圧電素子の駆動に必要な電源を印加する電源印加部と、を含む。
【解決手段】上記圧電超音波モーターは中空形状の金属チューブと、上記金属チューブの外側面に装着される複数個の圧電素子を具備し、上記圧電素子に電気場が印加される時屈曲変形を発生させる圧電ステーターと、上記金属チューブの中空部に挿入される回転バーと、上記圧電ステーターの上面または下面と面接触するよう上記回転バーの外周面に周り方向に形成され上記圧電ステーターの屈曲変形によって回転する回転部材と、上記回転バーの一側に形成され上記回転部材の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材を具備するローター、及び上記圧電素子の駆動に必要な電源を印加する電源印加部と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電超音波モーターに関するものとして、より詳しくは金属チューブの外面に圧電素子を具備する金属チューブ型圧電超音波モーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に圧電超音波モーターは、圧電素子が付着された圧電ステーターと、上記圧電ステーターを接触して摩擦力により圧電ステーターの振動エネルギーを回転運動エネルギーに変換させるローターを具備している。このような圧電超音波モーターには様々な形態がある。
【０００３】
一例として、特許文献１には金属チューブ型圧電超音波モーターが開示されている。
【０００４】
図１ａ及び図１ｂに図示された通り、上記特許文献１には中空型の金属チューブ１４と、上記金属チューブ１４の外側に装着された４個の圧電素子１８、２０、２２、２４と、上記金属チューブ１４の内部に収容され外周面にねじ山１７を有するシャフト１２と、その内周面は上記シャフト１２の外周面に形成されたねじ山１７と噛み合い、その外周面は金属チューブ１４の中空部に挿入されるナット１６と、上記シャフト１２の回転を支持するブッシュ２８を具備する金属チューブ型圧電超音波モーター１０が開示されている。
【０００５】
上記圧電超音波モーター１０は圧電素子１８、２０、２２、２４に電気場が印加される時屈曲変形され、この変形力がナット１６の内周面のねじ山を通じてシャフト１２のねじ山１７に伝達されることによりシャフト１２を回転させることとなる。
【０００６】
しかし、このような従来の金属チューブ型圧電超音波モーター１０はナット１６のねじ山とシャフト１２のねじ山との間の線接触を通じ回転力を得るという点から、回転数及びトルクが小さく充分な動力を得ることが出来ないという問題がある。
【０００７】
また、上記圧電超音波モーター１０はシャフト１２の回転によりシャフト１２が金属チューブの内外側方向へ移送され、この際、上記シャフト１２はナット１６とブッシュ２８との間に支持されるべきである。従って、上記シャフト１２の長さはナット１６とブッシュ２８との間の距離(金属チューブの長さ)より長いよう充分な余裕寸法を有しなければならなく、これにより圧電超音波モーターの装着空間が大きくなるという問題点がある。
【０００８】
一方、最近ＩＴ産業の急速な発展に伴いモバイルフォン等に装着するための超小型カメラモジュールに対する必要性が増大しており、消費者の要求に応えるため自動焦点調節機能及び/または光学ズーム機能を有する超小型カメラモジュールが出市されている。
【０００９】
このような超小型カメラモジュールに具備されるレンズの移送のため、電磁気モーターと圧電駆動器(圧電超音波モーター)等が使用され得る。圧電素子を利用する圧電超音波モーターは応答速度が速く、逆駆動防止機能及び高い移送分解能を有するという点から超小型カメラモジュールのレンズ移送のための駆動器として提案されている。
【００１０】
従って、このような超小型カメラモジュールのレンズ移送に適合な圧電超音波モーターが要求される。
【００１１】
【特許文献１】アメリカ特許公開ＵＳ２００５／００５２０９８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記のような問題点を解決すべく、駆動が安定され発生力が増大され充分な変位を発生させることができ、カメラモジュールなど多様な装置に適用可能な圧電超音波モーターを提供することを目的とする。
【００１３】
また、物体の移送に必要な変位とトルクを充分発生させることが可能な圧電超音波モーター及びこれを具備するレンズ移送装置を提供することを目的とする。
【００１４】
そして、モジュール化が可能で、他部品の汚染を防止できる圧電超音波モーター及びこれを具備するレンズ移送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記のような目的を達成するための一側面として本発明は、中空形状の金属チューブと、上記金属チューブの外側面に装着される複数個の圧電素子を具備し、上記圧電素子に電気場が印加される時屈曲変形を発生させる圧電ステーターと、上記金属チューブの中空部に挿入される回転バーと、上記圧電ステーターの上面または下面と面接触するよう上記回転バーの外周面に周り方向に形成され上記圧電ステーターの屈曲変形によって回転する回転部材と、上記回転バーの一側に形成され上記回転部材の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材を具備するローターと、上記圧電素子の駆動に必要な電源を印加する電源印加部と、を含む圧電超音波モーターを提供する。
【００１６】
好ましくは、上記回転部材は上記圧電ステーターの上面と面接触する上部回転部材と、上記圧電ステーターの下面と面接触する下部回転部材からなることが出来る。
【００１７】
上記ローターは上記回転部材の圧電ステーターと接触する面に固定された摩擦部材をさらに具備し、上記ローターは上記圧電ステーターと上記摩擦部材の面接触を通じて回転することが出来る。
【００１８】
好ましくは、上記摩擦部材または上記摩擦物質はピーク(ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン)からなることが出来る。
【００１９】
また好ましくは、上記摩擦部材はアルミナからなり、上記摩擦部材と接触する圧電ステーターの接触面にはアルミナからなる接触部材が固定されるたり、アルミナがコーティングされることが出来る。
【００２０】
好ましくは、上記ローターは上記回転部材を上記圧電ステーター側に加圧する予圧部材をさらに具備することが出来る。
【００２１】
また好ましくは、上記電源印加部は上記圧電ステーターのノーダル地点に電気場を印加する。
【００２２】
一方、本発明による圧電超音波モーターは上記圧電ステーターとローターを収容するハウジング、をさらに含むことが出来る。
【００２３】
また、本発明による圧電超音波モーターは上記圧電ステーターのノーダル地点(ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ)を支持するホルダー、をさらに含むことができ、この際、上記ホルダーは上記ハウジングに形成された開口に装着され得る。
【００２４】
好ましくは、上記金属チューブは円形または角形断面を有する中空チューブからなり、その外部面に上記圧電素子が装着される装着部が形成される。
【００２５】
さらに好ましくは、上記金属チューブは四角形の断面を有する中空チューブからなり、上記圧電素子は上記金属チューブの各々の面ごとに一つずつ設置され得る。
【００２６】
好ましくは、上記圧電素子の分極方向は各々上記圧電ステーターの中心部から外側に向かうことが出来る。
【００２７】
また好ましくは、上記圧電素子の分極方向は各々上記圧電ステーターの外側から中心に向かうことが出来る。
【００２８】
さらに好ましくは、上記電源印加部は各々の圧電素子に対して時計方向または時計の逆方向に９０度ずつ位相差を有する電源を印加する。
【００２９】
好ましくは、上記圧電素子のうち相互隣する２個の圧電素子は上記圧電ステーターの外側から中心に向かうよう分極方向が形成され、相互隣する残り２個の圧電素子は上記圧電ステーターの中心部から外側に向かうよう分極方向が形成され得る。
【００３０】
さらに好ましくは、上記電源印加部は相互向かい合う圧電素子に同一位相の電源を印加し、相互隣する圧電素子に対して９０度の位相差を有する電源を印加する。
【００３１】
好ましくは、上記圧電ステーターと接触する上記回転部材の接触面には摩擦係数が高い摩擦物質がコーティングされ得る。
【００３２】
好ましくは、上記動力伝達部材は上記回転バーの一側に形成されたリードスクリューまたはギアからなることが出来る。
【００３３】
また好ましくは、上記動力伝達部材は上記回転バーの一側に具備されたベルトまたはチェーンからなることが出来る。
【００３４】
他の側面として本発明は、四角形の断面を有する中空形状の金属チューブと、上記金属チューブの各々の外面ごとに一つずつ設置される４個の圧電素子を具備し、上記圧電素子に電気場が印加される時屈曲変形を発生させる圧電ステーターと、上記金属チューブの中空部に挿入される回転バーと、上記圧電ステーターの上面と面接触するよう上記回転バーの外周面に周り方向に形成され上記圧電ステーターの屈曲変形によって回転する上部回転部材と、上記回転バーに回転が制限されるよう装着され上記圧電ステーターの下面と面接触する下部回転部材と、上記回転バーの一側に形成され上記回転部材の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材を具備するローター、及び上記圧電素子の駆動に必要な電源を印加する電源印加部と、を含む圧電超音波モーターを提供する。
【００３５】
好ましくは、上記ローターは上記上部回転部材の圧電ステーターと接触する面に固定された摩擦部材をさらに具備し、上記ローターは上記圧電ステーターと上記摩擦部材の面接触を通じて回転する。
【００３６】
好ましくは、上記摩擦部材または上記下部回転部材はピーク(ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン)からなることが出来る。
【００３７】
また好ましくは、上記摩擦部材または上記下部回転部材はアルミナからなり、上記摩擦部材または上記下部回転部材と接触する圧電ステーターの接触面にはアルミナからなる接触部材が固定されるたり、アルミナがコーティングされることが出来る。
【００３８】
好ましくは、上記ローターは上記上部回転部材及び下部回転部材を上記圧電ステーター側に加圧する予圧部材をさらに具備することが出来る。
【００３９】
この際、上記予圧部材は上記回転バーの外周面または下部回転部材の段差に装着されるコイルスプリングからなることが出来る。
【００４０】
さらに好ましくは、上記コイルスプリングは上記回転バーの他側に形成された溝に挟まれる離脱防止部材により回転バーから離脱が防止される。
【００４１】
一方、上記下部回転部材と上記離脱防止部材との間には干渉雑音を最小化するようワッシャーが具備され得る。
【００４２】
好ましくは、上記圧電ステーターのノーダル地点と連結される上記電源印加部の連結端子が上記圧電ステーターから分離されることを防止するよう上記圧電ステーターの外周面及び上記連結端子を囲う離脱防止ホルダーが具備され得る。
【００４３】
一方、本発明による圧電超音波モーターは上記圧電ステーターとローターを収容するハウジング、をさらに含むことが出来る。
【００４４】
また、本発明による圧電超音波モーターは上記圧電ステーターのノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）を支持するホルダー、をさらに含み、上記ホルダーは上記ハウジングに形成された開口に装着され得る。
【００４５】
好ましくは、上記圧電素子の分極方向は各々上記圧電ステーターの中心部から外側に向かうことが出来る。
【００４６】
また好ましくは、上記圧電素子の分極方向は各々上記圧電ステーターの外側から中心に向かうことが出来る。
【００４７】
さらに好ましくは、上記電源印加部は各々の圧電素子に対して時計方向または時計の逆方向に９０度ずつ位相差を有する電源を印加する。
【００４８】
好ましくは、上記圧電素子のうち相互隣する２個の圧電素子は上記圧電ステーターの外側から中心に向かうよう分極方向が形成され、相互隣する残り２個の圧電素子は上記圧電ステーターの中心部から外側に向かうよう分極方向が形成され得る。
【００４９】
この際、上記電源印加部は相互向かい合う圧電素子に同一位相の電源を印加し、相互隣する圧電素子に対して９０度の位相差を有する電源を印加することが出来る。
【００５０】
好ましくは、上記圧電ステーターと接触する上記上部回転部材の接触面には摩擦係数が高い摩擦物質がコーティングされ得る。
【００５１】
また好ましくは、上記電源印加部は上記圧電ステーターのノーダル地点に電気場を印加する。
【００５２】
好ましくは、上記動力伝達部材は上記回転バーの一側に形成されたリードスクリューまたはギアからなることが出来る。
【００５３】
また好ましくは、上記動力伝達部材は上記回転バーの一側に具備されたベルトまたはチェーンからなることが出来る。
【００５４】
また異なる側面として本発明は、前述の圧電超音波モーター、及び上記圧電超音波モーターの動力伝達部材を通じて前後に移送され、少なくとも一つのレンズを具備するレンズ部と、を含むレンズ移送装置を提供する。
【発明の効果】
【００５５】
本発明による圧電超音波モーターによると、駆動が安定され発生力が増大され充分な変位を発生させることができ、カメラモジュールなど多様な装置に適用可能な柔軟性を有するという効果を得ることが出来る。
【００５６】
また、本発明によると圧電ステーターとローターを面接触するよう構成することにより、物体の移送に必要な変位とトルクを充分発生させ得るという効果がある。特に、圧電ステーターの上下両面と面接触するローターを具備することにより、駆動トルクと回転数が高い圧電超音波モーターを得ることが可能という有利な効果を有することとなる。
【００５７】
また、本発明はＰＥＥＫ、アルミナなどの適切な材料を使用することにより、圧電ステーターと回転部材との間の接触力が増大され、充分な駆動トルクと回転数を有する圧電超音波モーターを得ることが可能となる。
【００５８】
また、本発明による圧電超音波モーターはモジュール化が可能であるため多様な装置に容易に適用することができ、ハウジング内に装着されることにより摩擦によって摩耗されて発生する異物質による他部品の汚染を防止できるという効果が得られる。
【００５９】
そして、本発明は圧電ステーターのノーダル地点を支持するホルダーを具備することにより、圧電ステーターの振動効率を高め圧電ステーターの揺れを防止できるようになる。
【００６０】
また、本発明は２相及び４相電圧印加方式など多様な電圧印加方式を利用することができ、特に４相電圧印加方式を採用する場合、接地のための構成が不要であるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
以下、添付の図面を参照に本発明に対して説明する。
図２は本発明の第１実施例による圧電超音波モーターの分解斜視図で、図３は本発明の第１実施例による圧電超音波モーターの断面図である。
【００６２】
また、図４は本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの分解斜視図で、図５は本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの要部斜視図で、図６は本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの斜視図で、図７は本発明の第２実施例による圧電超音波モーターモジュールの組立図で、図８は本発明の第２実施例による圧電超音波モーターモジュールの他の組立図である。
【００６３】
本発明はチューブ形状の圧電ステーターの上面または下面と面接触して回転力を発生させる圧電超音波モーターを提供することを特徴とする。
【００６４】
先ず、図２と図３を参照に本発明の第１実施例に対して説明する。
図２と図３に図示された通り、本発明による第１実施例は圧電素子１２０を具備する圧電ステーター１００と、上記圧電ステーター１００の上面１１１または下面１１２と面接触して回転するローター２００と、電源印加部３００を具備する圧電超音波モーター６０に関する。
【００６５】
図２に図示された通り、上記圧電ステーター１００は中空形状で金属材質からなる金属チューブ１１０と、上記金属チューブ１１０の外側面に装着される複数個の圧電素子１２０を具備する。
【００６６】
この際、上記圧電ステーター１００は電源印加部３００により圧電素子１２０に電気場が印加される時、屈曲変形を発生させることとなる。
【００６７】
上記金属チューブ１１０は円形または角形断面を有する中空チューブからなり、その外部面には圧電素子１２０が装着される装着部が形成される。即ち、角形断面を有する中空チューブの場合に圧電素子１２０は各々の側面に装着され得る。また、円形断面を有する金属チューブ１１０の場合には弧状断面を有する圧電素子１２０を側面に直接装着することもでき、平面の装着部を形成した後、ここに平面を有する圧電素子１２０を装着することも出来る。
【００６８】
一例として、図２に図示された通り、上記金属チューブ１１０は四角形の断面を有する中空チューブで構成されることができ、上記圧電素子１２０は金属チューブ１１０の各々の面に一つずつ計４個が設置され得る。
【００６９】
この際、上記圧電素子１２０は図１０ａと図１０ｂに図示された通り、圧電ステーター１００の中心部から外側に向かう分極方向を有することもでき、図１０ｃと図１０ｄに図示された通り上記圧電ステーター１００の外側から中心に向かう分極方向を有することも出来る。
【００７０】
また、図１１に図示された通り、圧電素子１２０のうち相互隣する２個の圧電素子１２３、１２４は上記圧電ステーター１００の外側から中心に向かうよう分極方向が形成され、相互隣する残り２個の圧電素子１２１、１２２は上記圧電ステーター１００の中心部から外側に向かうよう分極方向が形成され得る。
【００７１】
このような分極方向を有する圧電素子１２０を通じ、後述する通り電源印加部３００から印加される位相差により各々の圧電素子１２１〜１２４は屈曲変形され、これによってローター２００の正回転または逆回転を発生させることとなる。
【００７２】
図２と図３に図示された通り、上記ローター２００は上記金属チューブ１１０の中空部に挿入される回転バー２１０と、上記圧電ステーター１００の上面１１１または下面１１２と面接触する回転部材２２０と、上記回転バー２１０の一側に形成され上記回転部材２２０の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材２３０を含んで成る。
【００７３】
この際、上記回転部材２２０は回転バー２１０の外周面に周り方向にホイール（ｗｈｅｅｌ）形状で形成され、圧電ステーター１００の屈曲変形によって圧電ステーター１００の下面１１２と面接触して回転する。しかし、これとは異なり、圧電ステーター１００の上面１１１と面接触して回転するよう構成することも出来る。
【００７４】
また、上記ローター２００は接触力増加による圧電超音波モーター６０の回転力増大のため圧電ステーター１００と接触する回転部材２２０の一面２２１に固定された摩擦部材２５０を具備することが出来る。
【００７５】
この際、上記ローター２００は上記圧電ステーター１００の下面１１２と上記摩擦部材２５０の上面２５１との間の面接触を通じて回転することとなる。
【００７６】
これとは異なり、圧電ステーター１００と接触する回転部材２２０の一面２２１に摩擦係数が高い摩擦物質をコーティングすることにより接触力を増加させることが出来る。
【００７７】
一例として、このような摩擦部材２５０または摩擦物質はピーク（ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン）からなることが出来る。
【００７８】
これとは異なり、上記摩擦部材２５０または上記摩擦物質はアルミナからなるよう構成し、上記摩擦部材２５０または上記摩擦物質と接触する圧電ステーター１００の接触面１１２には、アルミナからなる接触部材(未図示)が固定されたり、アルミナがコーティングされるよう構成することも出来る。
【００７９】
図２及び図３に図示された通り、圧電超音波モーター６０は回転バー２１０の回転を支持するよう回転支持部材２６０を具備することが出来る。この際、上記回転支持部材２６０は、一側は下部ハウジング４２０に固定され、他側は回転バー２１０の回転突起２１１を回転可能であるよう収容する溝２６１が形成される。
【００８０】
そして、上記圧電超音波モーター６０は圧電ステーター１００の上面１１１を収容して支持し、その中央部に形成された貫通孔１５１を通じて回転バー２１０の回転が可能であるようにするブッシュ１５０を具備することが出来る。
【００８１】
一方、上記ローター２００は上記回転部材２２０を上記圧電ステーター１００側に加圧して接触力を増加させるよう予圧部材２７０を具備することが好ましい。
【００８２】
このような予圧部材２７０は一例として、図２及び図３に図示された通り、ローター２００の回転を支持する回転支持部材２６０と下部ハウジング４２０との間に具備されたコイルスプリングからなることが出来る。
【００８３】
上記動力伝達部材２３０は回転バー２１０の上側に形成されたリードスクリューからなることが出来るが、ローター２００の回転力を伝達できる構造であればこれに限定されない。
【００８４】
例えば、上記動力伝達部材２３０は上記回転バー２１０の一側に形成されたギアからなることもでき、回転バー２１０の一側に具備されたベルトやチェーンからなることも出来る。
【００８５】
このような動力伝達部材２３０はローター２００の回転力を移送される物体に伝達して直線移動または回転移動させる。
【００８６】
図２と図３に図示された通り、上記電源印加部３００は連結端子３１０を通じて位相差を有する外部電源を圧電素子１２０に印加し、これを通じて圧電ステーター１００を駆動させることとなる。
【００８７】
このような連結端子３１０は振動効率の極大化のため圧電ステーター１００のノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）と連結されることが好ましい。
【００８８】
図４ないし図８は本発明の第２実施例による圧電超音波モーター６０を図示している。
【００８９】
上記圧電超音波モーター６０は第１実施例と同様に圧電ステーター１００と、ローター２００と、電源印加部３００を含んで成る。
【００９０】
第２実施例は圧電ステーター１００の上面１１１と下面１１２の両面と面接触する回転部材２２０、２４０を具備することにより接触力及びこれによる回転力を向上させるという点を除いては第１実施例と類似である。
【００９１】
特に、第２実施例は両面摩擦を利用することにより第１実施例に比べ著しく大きい駆動力が得られることとなる。
【００９２】
不要な重複を避けるため同一または類似な部分に対する詳細な説明は省略し、第１実施例に対応する部品に対しては第１実施例と同一符号で表示する。
【００９３】
上記圧電ステーター１００は四角形の断面を有する中空形状の金属チューブ１１０と、上記金属チューブ１１０の各々の外面に一つずつ設置される４個の圧電素子１２０を具備し、上記圧電素子１２０に電気場が印加される時屈曲変形を発生させることとなり、第１実施例と同一構成を有する。
【００９４】
また、電源印加部３００は連結端子３１０を通じて位相差を有する外部電源を圧電素子１２０に印加し、これを通じて圧電ステーター１００を駆動させることとなる。このような連結端子３１０は振動効率の極大化のため圧電ステーター１００のノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）と連結されることが好ましい。
【００９５】
本発明の第２実施例によるローター２００は金属チューブ１１０の中空部１１３に挿入される回転バー２１０と、上記圧電ステーター１００の上面１１１と面接触するよう上記回転バー２１０の外周面に周り方向にホイール（ｗｈｅｅｌ）形状で形成され上記圧電ステーター１００の屈曲変形によって回転する上部回転部材２２０と、上記回転バー２１０に回転が制限されるよう装着され上記圧電ステーター１００の下面１１２とその上面２４１で面接触する下部回転部材２４０と、上記回転バー２１０の一側に形成され上記回転部材２２０、２４０の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材２３０を具備する。
【００９６】
好ましくは、接触力増加による圧電超音波モーター６０の回転力増大のため、上記ローター２００は上部回転部材２２０の下面に固定された摩擦部材２５０を具備することが出来る。この際、上記ローター２００は上記圧電ステーター１００の上面１１１と上記摩擦部材２５０の下面２５１との間の面接触を通じて回転することとなる。
【００９７】
これとは異なり、圧電ステーター１００と接触する上部回転部材２２０の下面に摩擦係数が高い摩擦物質をコーティングすることにより接触力を増加させることが出来る。
【００９８】
一例として、このような摩擦部材２５０または摩擦物質はピーク（ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン）からなることが出来る。
【００９９】
これとは異なり、上記摩擦部材２５０または上記摩擦物質はアルミナからなるよう構成し、上記摩擦部材２５０または上記摩擦物質と接触する圧電ステーター１００の接触面１１１にはアルミナからなる接触部材(未図示)が固定されたり、アルミナがコーティングされるよう構成することも出来る。
【０１００】
また、下部回転部材２４０はピーク（ＰＥＥＫ）またはアルミナからなることが出来る。
【０１０１】
図４及び図６に図示された通り、圧電超音波モーター６０はローター２００と上部ハウジング４１０の組立時ローター２００が円滑に回転するようブッシュ１５０を具備することが出来る。
【０１０２】
一方、上記ローター２００は上記上部回転部材２２０及び下部回転部材２４０を上記圧電ステーター１００側に加圧して接触力を増加させるよう予圧部材２７０を具備することが好ましい。
【０１０３】
この際、上記予圧部材２７０は図４に図示された通り、上記回転バー２１０の外周面または下部回転部材２４０の段差２４２に装着されるコイルスプリングからなることが出来る。
【０１０４】
好ましくは、上記コイルスプリング２７０は上記回転バー２１０の他側に形成された溝２１２に挟まれる離脱防止部材２９０により回転バー２１０から離脱が防止されるように出来る。この際、離脱防止部材２９０は図４に図示された通り、イーリング（Ｅ−ｒｉｎｇ）からなることが出来る。
【０１０５】
そして、上記下部回転部材２４０と上記離脱防止部材２９０との間には干渉雑音を最小化するようワッシャー２８０が具備され得る。
【０１０６】
一方、上記下部回転部材２４０は図４及び図５に図示された通り、回転バー２１０に対して回転が制限されるよう装着される。このため回転バー２１０には段２１１が形成され、上記下部回転部材２４０には上記段２１１に対応する直線部２４３が形成される。
【０１０７】
即ち、上記下部回転部材２４０は回転バー２１０の長さ方向には移動が可能となり、予圧部材２７０を通じた弾性力により圧電ステーター１００との接触力が向上され、回転方向には拘束され圧電ステーター１００との接触による回転力を回転バー２１０に伝達する構造を有することとなる。
【０１０８】
また、上記下部回転部材２４０は図４に図示された通り、金属チューブ１１０の中空部１１３に回転可能であるよう収容される突出部２４４を具備することが出来る。
【０１０９】
一方、図８に図示された通り、回転バー２１０の端部２１３はハウジング４３０、４４０に回転可能であるよう収容されローター２００の安定的な回転を可能とする。
【０１１０】
上記動力伝達部材２３０は回転バー２１０の上側に形成されたリードスクリューからなることが出来るが、ローター２００の回転力が伝達できる構造であればこれに限定されない。
【０１１１】
例えば、上記動力伝達部材２３０は上記回転バー２１０の一側に形成されたギアからなることもでき、回転バー２１０の一側に具備されたベルトやチェーンからなることも出来る。このような動力伝達部材２３０はローター２００の回転力を移送される物体に伝達して物体を直線移動または回転移動させる。
【０１１２】
一方、本発明による圧電超音波モーター６０は図２、図３、図７及び図８に図示された通り、圧電ステーター１００とローター２００を収容するハウジング４１０、４２０、４３０、４４０をさらに含むことが出来る。
【０１１３】
例えば、図２と図３に図示された通り、圧電ステーター１００とローター２００は上部ハウジング４１０と下部ハウジング４２０との間に収容され、上記上部ハウジング４１０と下部ハウジング４２０は結合部材４１３、４２１を通じてスナップ結合されるよう構成することが出来る。この際、図２の上部ハウジング４１０は電源印加部３００に電源を印加するための開口４１１と動力伝達部材２３０が外部に露出されるよう貫通孔４１２が形成される。
【０１１４】
また図７と図８に図示された通り、左右に分割されたハウジング４３０、４４０内に圧電ステーター１００とローター２００を収容するよう構成することも出来る。この際、図７及び図８のハウジング４４０には電源印加部３００に電源を印加するための開口４４１が形成され得る。
【０１１５】
このようなハウジング４１０、４２０、４３０、４４０の構成は一例に過ぎず、圧電ステーター１００とローター２００を収容するよう多様な形式のハウジングが提供されることが出来る。
【０１１６】
このような、ハウジング４１０、４２０、４３０、４４０を通じて圧電超音波モーター６０のモジュール化が具現できることとなり、多様な移送装置に圧電超音波モーター６０が適用可能であるという利点がある。
【０１１７】
また、ハウジング４１０、４２０、４３０、４４０を具備することにより、圧電ステーター１００と回転部材２２０との間の摩擦により磨耗されて発生する粉塵などの異物質が他の装置を汚染させなくなるという利点を得ることが出来る。
【０１１８】
また、本発明による圧電超音波モーター６０は図７に図示された通り、圧電ステーター１００のノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）を支持するホルダー５００をさらに含み、圧電ステーター１００の振動による揺れを防止できるようになる。
【０１１９】
この際、上記ホルダー５００は圧電ステーター１００の外周面を囲う中空形状に形成され得るが、その一部が開放された形態からなることも出来る。
【０１２０】
上記ホルダー５００は、図７に図示された通り、ハウジングに形成された開口４４２に装着され固定されることができ、図８のように２個のノーダル地点に２個具備されることも出来る。
【０１２１】
また、図７に図示された通り、上記圧電ステーター１００のノーダル地点と連結される上記電源印加部３００の連結端子３１０が上記圧電ステーター１００から分離されることを防止するよう上記圧電ステーター１００の外周面及び上記連結端子３１０を囲う離脱防止ホルダー５１０が具備され得る。
【０１２２】
このような離脱防止ホルダー５１０は圧電ステーター１００の振動による揺れを吸収するようゴムのような弾性のある材質からなることが出来る。
【０１２３】
図１０及び図１１を参照に本発明による電源印加部３００の作用に対して説明する。
【０１２４】
図１０は各々の圧電素子１２１〜１２４に時計方向または時計の逆方向に９０度ずつの位相差を有する電源を印加する、４相電圧印加方式による駆動信号を例示している。
【０１２５】
この際、図１０ａと図１０ｂは第１ないし第４圧電素子１２１〜１２４の分極方向が圧電ステーター１００の中心部から外側に向かう場合で、図１０ｃと図１０ｄは第１ないし第４圧電素子１２１〜１２４の分極方向が圧電ステーター１００の外側から中心に向かう場合である。
【０１２６】
この際、電源印加部３００は各々の圧電素子１２１〜１２４に対して時計方向または時計の逆方向に９０度ずつの位相差を有する電源を印加することとなり、これによって圧電ステーター１００は屈曲変形を発生することとなる。これによって圧電ステーター１００の上面または下面に面接触するローター２００の回転部材２２０、２４０が回転することとなる。
【０１２７】
先ず、図１０ａに図示された通り、第１圧電素子１２１、第２圧電素子１２２、第３圧電素子１２３、第４圧電素子１２４に時計方向の順に各々９０度の位相差を有するサイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）、−サイン波（−ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１２８】
また、図１０ｂに図示された通り、第１圧電素子１２１、第４圧電素子１２４、第３圧電素子１２３、第２圧電素子１２２に時計の逆方向の順に各々９０度の位相差を有するサイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）、−サイン波（−ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１２９】
このような図１０ａと図１０ｂに図示された駆動信号を具現する電源印加部３００は一つの駆動回路を通じて時計方向または時計の逆方向に９０度ずつの位相差を有する電源を圧電素子１２１〜１２４に印加することとなる。
【０１３０】
このように、電源印加部３００の回路を構成することによりローター２００の回転部材２２０、２４０を時計または時計の逆方向に回転させ得ることとなり、これに伴い本発明による圧電超音波モーター６０は正回転と逆回転を具現することが可能となる。
【０１３１】
図１０ｃと図１０ｄは図１０ａと図１０ｂの場合と圧電素子１２１〜１２４の分極方向のみが異なるだけで駆動原理は同一である。
【０１３２】
即ち、図１０ｃに図示された通り、第１圧電素子１２１、第２圧電素子１２２、第３圧電素子１２３、第４圧電素子１２４に時計向の順に各々９０度の位相差を有するサイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）、−サイン波（−ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１３３】
また、図１０ｄに図示された通り、第１圧電素子１２１、 第４圧電素子１２４、第３圧電素子１２３、第２圧電素子１２２に時計の逆方向に順に各々９０度の位相差を有するサイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）、−サイン波（−ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１３４】
図１０ａと図１０ｂの場合と同様に、このような図１０ｃと図１０ｄに図示された駆動信号を具現する電源印加部３００は一つの駆動回路を通じて時計方向または時計の逆方向に９０度ずつの位相差を有する電源を圧電素子１２１〜１２４に印加することとなる。
【０１３５】
このように、電源印加部３００の回路を構成することにより、ローター２００の回転部材２２０、２４０を時計または時計の逆方向に回転させ得ることとなり、これに伴い本発明による圧電超音波モーター６０は正回転と逆回転を具現できることとなる。
【０１３６】
このような、４相電圧印加方式を採択する場合には別途の接地が不要であるという利点を有することとなる。
【０１３７】
また、本発明による圧電超音波モーター６０は２相電圧印加方式によっても駆動可能である。
【０１３８】
図１１は２相電圧印加方式による駆動信号を例示している。
図１１に図示された通り、第１ないし第４圧電素子１２１〜１２４のうち相互隣する２個の圧電素子１２３、１２４は圧電ステーター１００の外部から中心部に向かうよう分極方向が形成され、相互隣する残りの２個の圧電素子１２１、１２２は圧電ステーター１００の中心部から外部に向かうよう分極方向が形成された場合を図示している。
【０１３９】
圧電素子１２１〜１２４の分極方向がこのように形成される場合には、電源印加部３００は相互向かい合う圧電素子に同一位相の電源を印加し、相互隣する圧電素子に対して９０度または−９０度の位相差を有する電源を印加する。
【０１４０】
例えば、図１１に図示された通り、第１圧電素子１２１、第２圧電素子１２２、第３圧電素子１２３、第４圧電素子１２４に時計方向の順にサイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）、サイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１４１】
これとは異なり、第１圧電素子１２１、第２圧電素子１２２、第３圧電素子１２３、第４圧電素子１２４に時計方向の順にサイン波（＋ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）、サイン波（＋ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１４２】
即ち、図１１に図示された駆動信号を具現する電源印加部３００は一つの駆動回路を通じて相互向かい合う圧電素子に同一位相の電源を印加し、相互隣する圧電素子に対して９０度または−９０度の位相差を有する電源を圧電素子１２１〜１２４に印加することとなる。
【０１４３】
このように、電源印加部３００の回路を構成することによりローター２００の回転部材２２０、２４０を時計または時計の逆方向に回転させ得ることとなり、これに伴い本発明による圧電超音波モーター６０は２相電圧印加方式によっても正回転と逆回転を具現できることとなる。
【０１４４】
図９ａと図９ｂは各々本発明による接触面の材質による力とＲＰＭの分布を示すグラフとして入力周波数１４０ｋＨｚ、入力電圧１６Ｖｐ−ｐで図１０の４相電圧印加方式により印加した場合である。
【０１４５】
この際、‘ピーク’と表示された部分の力と回転数（ＲＰＭ）は、上部回転部材２２０に固定された摩擦部材２５０としてピークを使用し、圧電ステーター１００の上面１１１と下面１１２に対しては別途の摩擦物質なくサス（ＳＵＳ）材質を有する圧電ステーター１００の面をそのまま利用し、下部回転部材２４０としてピークを使用した場合に対することである。
【０１４６】
また、‘アルミナ’と表示された部分の力と回転数（ＲＰＭ）は上部回転部材２２０に固定された摩擦部材２５０としてアルミナを使用し、圧電ステーター１００の上面１１１と下面１１２にはアルミナからなる接触部材(未図示)が固定され、下部回転部材２４０としてアルミナを使用した場合に対することである。
【０１４７】
このように、本発明の第２実施例により両面接触を利用し摩擦部材２５０等を使用する場合には、従来の５００〜６００ＲＰＭより著しく高い３５００ＲＰＭ以上の回転数を得ることが可能となり、移送に必要な充分な変位を得ることが可能となる。
【０１４８】
また、５ｍｍ距離で約０．０１０Ｎ以上の力を有することとなり、移送に必要な充分なトルクを具現できることとなる。
【０１４９】
従って、本発明によると物体の移送に必要な変位とトルクを充分発生させ得るという利点を有することとなる。
【０１５０】
図１２は本発明による圧電超音波モーターを具備するレンズ移送装置５０を図示している。
【０１５１】
上記レンズ移送装置５０は前述したような構成を有する圧電超音波モーター６０と、上記圧電超音波モーター６０の動力伝達部材２３０を通じ前後に移送されるレンズ部６１０を含む。
【０１５２】
この際、上記レンズ部６１０はレンズバーレル６１１の内部に装着された少なくとも一つのレンズ６１２を具備し、上記レンズバーレル６１１はリードスクリューからなる動力伝達部材２３０と噛み合い動力伝達部材２３０の回転によって上下方向に直線移送することとなる。
【０１５３】
好ましくは、光軸方向の移送を具現するため上記レンズ移送装置５０はレンズバーレル６１１の移送を案内するガイド部材６２０を具備することが出来る。
【０１５４】
一方、上記圧電超音波モーター６０及びレンズ部６１０はケース６３０内に実装されカメラモジュールとして提供され得る。
【０１５５】
本発明による圧電超音波モーター６０を含むレンズ移送装置５０は前述の通り、大きい力とたくさんの回転数を有するためレンズ移送に必要な充分な変位とトルクを提供することが出来るという利点がある。
【０１５６】
本発明は特定の実施例に関して図示し説明されたが、当業界において通常の知識を有している者であれば、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることが出来ることを明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１ａ】従来技術による圧電超音波モーターの斜視図である。
【図１ｂ】図１ａに図示された圧電超音波モーターの断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による圧電超音波モーターの分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例による圧電超音波モーターの断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの分解斜視図である。
【図５】本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの要部斜視図である。
【図６】本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例による圧電超音波モーターモジュールの組立図である。
【図８】本発明の第２実施例による圧電超音波モーターモジュールの他の組立図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、各々本発明による接触面の材質による力とＲＰＭの分布 を示すグラフである。
【図１０】（ａ）ないし（ｄ）は、本発明による４相電圧印加方式による圧電素子の分極方向及び駆動信号を示す概略図である。
【図１１】本発明による２相電圧印加方式による圧電素子の分極方向及び駆動信号を示す概略図である。
【図１２】本発明によるレンズ移送装置の斜視図である。
【符号の説明】
【０１５８】
５０ レンズ移送装置
６０ 圧電超音波モーター
１００ 圧電ステーター
１１０ 金属チューブ
１２０、１２１、１２２、１２３、１２４ 圧電素子
２００ ローター
２１０ 回転バー
２２０、２４０ 回転部材
２３０ 動力伝達部材
２５０ 摩擦部材
２６０ 回転支持部材
２７０ 予圧部材
２８０ ワッシャー
２９０ 離脱防止部材
３００ 電源印加部
３１０ 連結端子
４１０、４２０、４３０、４４０ ハウジング
５００ ホルダー
５１０ 離脱防止ホルダー
６１０ レンズ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電超音波モーターに関するものとして、より詳しくは金属チューブの外面に圧電素子を具備する金属チューブ型圧電超音波モーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に圧電超音波モーターは、圧電素子が付着された圧電ステーターと、上記圧電ステーターを接触して摩擦力により圧電ステーターの振動エネルギーを回転運動エネルギーに変換させるローターを具備している。このような圧電超音波モーターには様々な形態がある。
【０００３】
一例として、特許文献１には金属チューブ型圧電超音波モーターが開示されている。
【０００４】
図１ａ及び図１ｂに図示された通り、上記特許文献１には中空型の金属チューブ１４と、上記金属チューブ１４の外側に装着された４個の圧電素子１８、２０、２２、２４と、上記金属チューブ１４の内部に収容され外周面にねじ山１７を有するシャフト１２と、その内周面は上記シャフト１２の外周面に形成されたねじ山１７と噛み合い、その外周面は金属チューブ１４の中空部に挿入されるナット１６と、上記シャフト１２の回転を支持するブッシュ２８を具備する金属チューブ型圧電超音波モーター１０が開示されている。
【０００５】
上記圧電超音波モーター１０は圧電素子１８、２０、２２、２４に電気場が印加される時屈曲変形され、この変形力がナット１６の内周面のねじ山を通じてシャフト１２のねじ山１７に伝達されることによりシャフト１２を回転させることとなる。
【０００６】
しかし、このような従来の金属チューブ型圧電超音波モーター１０はナット１６のねじ山とシャフト１２のねじ山との間の線接触を通じ回転力を得るという点から、回転数及びトルクが小さく充分な動力を得ることが出来ないという問題がある。
【０００７】
また、上記圧電超音波モーター１０はシャフト１２の回転によりシャフト１２が金属チューブの内外側方向へ移送され、この際、上記シャフト１２はナット１６とブッシュ２８との間に支持されるべきである。従って、上記シャフト１２の長さはナット１６とブッシュ２８との間の距離(金属チューブの長さ)より長いよう充分な余裕寸法を有しなければならなく、これにより圧電超音波モーターの装着空間が大きくなるという問題点がある。
【０００８】
一方、最近ＩＴ産業の急速な発展に伴いモバイルフォン等に装着するための超小型カメラモジュールに対する必要性が増大しており、消費者の要求に応えるため自動焦点調節機能及び/または光学ズーム機能を有する超小型カメラモジュールが出市されている。
【０００９】
このような超小型カメラモジュールに具備されるレンズの移送のため、電磁気モーターと圧電駆動器(圧電超音波モーター)等が使用され得る。圧電素子を利用する圧電超音波モーターは応答速度が速く、逆駆動防止機能及び高い移送分解能を有するという点から超小型カメラモジュールのレンズ移送のための駆動器として提案されている。
【００１０】
従って、このような超小型カメラモジュールのレンズ移送に適合な圧電超音波モーターが要求される。
【００１１】
【特許文献１】アメリカ特許公開ＵＳ２００５／００５２０９８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記のような問題点を解決すべく、駆動が安定され発生力が増大され充分な変位を発生させることができ、カメラモジュールなど多様な装置に適用可能な圧電超音波モーターを提供することを目的とする。
【００１３】
また、物体の移送に必要な変位とトルクを充分発生させることが可能な圧電超音波モーター及びこれを具備するレンズ移送装置を提供することを目的とする。
【００１４】
そして、モジュール化が可能で、他部品の汚染を防止できる圧電超音波モーター及びこれを具備するレンズ移送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記のような目的を達成するための一側面として本発明は、中空形状の金属チューブと、上記金属チューブの外側面に装着される複数個の圧電素子を具備し、上記圧電素子に電気場が印加される時屈曲変形を発生させる圧電ステーターと、上記金属チューブの中空部に挿入される回転バーと、上記圧電ステーターの上面または下面と面接触するよう上記回転バーの外周面に周り方向に形成され上記圧電ステーターの屈曲変形によって回転する回転部材と、上記回転バーの一側に形成され上記回転部材の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材を具備するローターと、上記圧電素子の駆動に必要な電源を印加する電源印加部と、を含む圧電超音波モーターを提供する。
【００１６】
好ましくは、上記回転部材は上記圧電ステーターの上面と面接触する上部回転部材と、上記圧電ステーターの下面と面接触する下部回転部材からなることが出来る。
【００１７】
上記ローターは上記回転部材の圧電ステーターと接触する面に固定された摩擦部材をさらに具備し、上記ローターは上記圧電ステーターと上記摩擦部材の面接触を通じて回転することが出来る。
【００１８】
好ましくは、上記摩擦部材または上記摩擦物質はピーク(ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン)からなることが出来る。
【００１９】
また好ましくは、上記摩擦部材はアルミナからなり、上記摩擦部材と接触する圧電ステーターの接触面にはアルミナからなる接触部材が固定されるたり、アルミナがコーティングされることが出来る。
【００２０】
好ましくは、上記ローターは上記回転部材を上記圧電ステーター側に加圧する予圧部材をさらに具備することが出来る。
【００２１】
また好ましくは、上記電源印加部は上記圧電ステーターのノーダル地点に電気場を印加する。
【００２２】
一方、本発明による圧電超音波モーターは上記圧電ステーターとローターを収容するハウジング、をさらに含むことが出来る。
【００２３】
また、本発明による圧電超音波モーターは上記圧電ステーターのノーダル地点(ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ)を支持するホルダー、をさらに含むことができ、この際、上記ホルダーは上記ハウジングに形成された開口に装着され得る。
【００２４】
好ましくは、上記金属チューブは円形または角形断面を有する中空チューブからなり、その外部面に上記圧電素子が装着される装着部が形成される。
【００２５】
さらに好ましくは、上記金属チューブは四角形の断面を有する中空チューブからなり、上記圧電素子は上記金属チューブの各々の面ごとに一つずつ設置され得る。
【００２６】
好ましくは、上記圧電素子の分極方向は各々上記圧電ステーターの中心部から外側に向かうことが出来る。
【００２７】
また好ましくは、上記圧電素子の分極方向は各々上記圧電ステーターの外側から中心に向かうことが出来る。
【００２８】
さらに好ましくは、上記電源印加部は各々の圧電素子に対して時計方向または時計の逆方向に９０度ずつ位相差を有する電源を印加する。
【００２９】
好ましくは、上記圧電素子のうち相互隣する２個の圧電素子は上記圧電ステーターの外側から中心に向かうよう分極方向が形成され、相互隣する残り２個の圧電素子は上記圧電ステーターの中心部から外側に向かうよう分極方向が形成され得る。
【００３０】
さらに好ましくは、上記電源印加部は相互向かい合う圧電素子に同一位相の電源を印加し、相互隣する圧電素子に対して９０度の位相差を有する電源を印加する。
【００３１】
好ましくは、上記圧電ステーターと接触する上記回転部材の接触面には摩擦係数が高い摩擦物質がコーティングされ得る。
【００３２】
好ましくは、上記動力伝達部材は上記回転バーの一側に形成されたリードスクリューまたはギアからなることが出来る。
【００３３】
また好ましくは、上記動力伝達部材は上記回転バーの一側に具備されたベルトまたはチェーンからなることが出来る。
【００３４】
他の側面として本発明は、四角形の断面を有する中空形状の金属チューブと、上記金属チューブの各々の外面ごとに一つずつ設置される４個の圧電素子を具備し、上記圧電素子に電気場が印加される時屈曲変形を発生させる圧電ステーターと、上記金属チューブの中空部に挿入される回転バーと、上記圧電ステーターの上面と面接触するよう上記回転バーの外周面に周り方向に形成され上記圧電ステーターの屈曲変形によって回転する上部回転部材と、上記回転バーに回転が制限されるよう装着され上記圧電ステーターの下面と面接触する下部回転部材と、上記回転バーの一側に形成され上記回転部材の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材を具備するローター、及び上記圧電素子の駆動に必要な電源を印加する電源印加部と、を含む圧電超音波モーターを提供する。
【００３５】
好ましくは、上記ローターは上記上部回転部材の圧電ステーターと接触する面に固定された摩擦部材をさらに具備し、上記ローターは上記圧電ステーターと上記摩擦部材の面接触を通じて回転する。
【００３６】
好ましくは、上記摩擦部材または上記下部回転部材はピーク(ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン)からなることが出来る。
【００３７】
また好ましくは、上記摩擦部材または上記下部回転部材はアルミナからなり、上記摩擦部材または上記下部回転部材と接触する圧電ステーターの接触面にはアルミナからなる接触部材が固定されるたり、アルミナがコーティングされることが出来る。
【００３８】
好ましくは、上記ローターは上記上部回転部材及び下部回転部材を上記圧電ステーター側に加圧する予圧部材をさらに具備することが出来る。
【００３９】
この際、上記予圧部材は上記回転バーの外周面または下部回転部材の段差に装着されるコイルスプリングからなることが出来る。
【００４０】
さらに好ましくは、上記コイルスプリングは上記回転バーの他側に形成された溝に挟まれる離脱防止部材により回転バーから離脱が防止される。
【００４１】
一方、上記下部回転部材と上記離脱防止部材との間には干渉雑音を最小化するようワッシャーが具備され得る。
【００４２】
好ましくは、上記圧電ステーターのノーダル地点と連結される上記電源印加部の連結端子が上記圧電ステーターから分離されることを防止するよう上記圧電ステーターの外周面及び上記連結端子を囲う離脱防止ホルダーが具備され得る。
【００４３】
一方、本発明による圧電超音波モーターは上記圧電ステーターとローターを収容するハウジング、をさらに含むことが出来る。
【００４４】
また、本発明による圧電超音波モーターは上記圧電ステーターのノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）を支持するホルダー、をさらに含み、上記ホルダーは上記ハウジングに形成された開口に装着され得る。
【００４５】
好ましくは、上記圧電素子の分極方向は各々上記圧電ステーターの中心部から外側に向かうことが出来る。
【００４６】
また好ましくは、上記圧電素子の分極方向は各々上記圧電ステーターの外側から中心に向かうことが出来る。
【００４７】
さらに好ましくは、上記電源印加部は各々の圧電素子に対して時計方向または時計の逆方向に９０度ずつ位相差を有する電源を印加する。
【００４８】
好ましくは、上記圧電素子のうち相互隣する２個の圧電素子は上記圧電ステーターの外側から中心に向かうよう分極方向が形成され、相互隣する残り２個の圧電素子は上記圧電ステーターの中心部から外側に向かうよう分極方向が形成され得る。
【００４９】
この際、上記電源印加部は相互向かい合う圧電素子に同一位相の電源を印加し、相互隣する圧電素子に対して９０度の位相差を有する電源を印加することが出来る。
【００５０】
好ましくは、上記圧電ステーターと接触する上記上部回転部材の接触面には摩擦係数が高い摩擦物質がコーティングされ得る。
【００５１】
また好ましくは、上記電源印加部は上記圧電ステーターのノーダル地点に電気場を印加する。
【００５２】
好ましくは、上記動力伝達部材は上記回転バーの一側に形成されたリードスクリューまたはギアからなることが出来る。
【００５３】
また好ましくは、上記動力伝達部材は上記回転バーの一側に具備されたベルトまたはチェーンからなることが出来る。
【００５４】
また異なる側面として本発明は、前述の圧電超音波モーター、及び上記圧電超音波モーターの動力伝達部材を通じて前後に移送され、少なくとも一つのレンズを具備するレンズ部と、を含むレンズ移送装置を提供する。
【発明の効果】
【００５５】
本発明による圧電超音波モーターによると、駆動が安定され発生力が増大され充分な変位を発生させることができ、カメラモジュールなど多様な装置に適用可能な柔軟性を有するという効果を得ることが出来る。
【００５６】
また、本発明によると圧電ステーターとローターを面接触するよう構成することにより、物体の移送に必要な変位とトルクを充分発生させ得るという効果がある。特に、圧電ステーターの上下両面と面接触するローターを具備することにより、駆動トルクと回転数が高い圧電超音波モーターを得ることが可能という有利な効果を有することとなる。
【００５７】
また、本発明はＰＥＥＫ、アルミナなどの適切な材料を使用することにより、圧電ステーターと回転部材との間の接触力が増大され、充分な駆動トルクと回転数を有する圧電超音波モーターを得ることが可能となる。
【００５８】
また、本発明による圧電超音波モーターはモジュール化が可能であるため多様な装置に容易に適用することができ、ハウジング内に装着されることにより摩擦によって摩耗されて発生する異物質による他部品の汚染を防止できるという効果が得られる。
【００５９】
そして、本発明は圧電ステーターのノーダル地点を支持するホルダーを具備することにより、圧電ステーターの振動効率を高め圧電ステーターの揺れを防止できるようになる。
【００６０】
また、本発明は２相及び４相電圧印加方式など多様な電圧印加方式を利用することができ、特に４相電圧印加方式を採用する場合、接地のための構成が不要であるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
以下、添付の図面を参照に本発明に対して説明する。
図２は本発明の第１実施例による圧電超音波モーターの分解斜視図で、図３は本発明の第１実施例による圧電超音波モーターの断面図である。
【００６２】
また、図４は本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの分解斜視図で、図５は本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの要部斜視図で、図６は本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの斜視図で、図７は本発明の第２実施例による圧電超音波モーターモジュールの組立図で、図８は本発明の第２実施例による圧電超音波モーターモジュールの他の組立図である。
【００６３】
本発明はチューブ形状の圧電ステーターの上面または下面と面接触して回転力を発生させる圧電超音波モーターを提供することを特徴とする。
【００６４】
先ず、図２と図３を参照に本発明の第１実施例に対して説明する。
図２と図３に図示された通り、本発明による第１実施例は圧電素子１２０を具備する圧電ステーター１００と、上記圧電ステーター１００の上面１１１または下面１１２と面接触して回転するローター２００と、電源印加部３００を具備する圧電超音波モーター６０に関する。
【００６５】
図２に図示された通り、上記圧電ステーター１００は中空形状で金属材質からなる金属チューブ１１０と、上記金属チューブ１１０の外側面に装着される複数個の圧電素子１２０を具備する。
【００６６】
この際、上記圧電ステーター１００は電源印加部３００により圧電素子１２０に電気場が印加される時、屈曲変形を発生させることとなる。
【００６７】
上記金属チューブ１１０は円形または角形断面を有する中空チューブからなり、その外部面には圧電素子１２０が装着される装着部が形成される。即ち、角形断面を有する中空チューブの場合に圧電素子１２０は各々の側面に装着され得る。また、円形断面を有する金属チューブ１１０の場合には弧状断面を有する圧電素子１２０を側面に直接装着することもでき、平面の装着部を形成した後、ここに平面を有する圧電素子１２０を装着することも出来る。
【００６８】
一例として、図２に図示された通り、上記金属チューブ１１０は四角形の断面を有する中空チューブで構成されることができ、上記圧電素子１２０は金属チューブ１１０の各々の面に一つずつ計４個が設置され得る。
【００６９】
この際、上記圧電素子１２０は図１０ａと図１０ｂに図示された通り、圧電ステーター１００の中心部から外側に向かう分極方向を有することもでき、図１０ｃと図１０ｄに図示された通り上記圧電ステーター１００の外側から中心に向かう分極方向を有することも出来る。
【００７０】
また、図１１に図示された通り、圧電素子１２０のうち相互隣する２個の圧電素子１２３、１２４は上記圧電ステーター１００の外側から中心に向かうよう分極方向が形成され、相互隣する残り２個の圧電素子１２１、１２２は上記圧電ステーター１００の中心部から外側に向かうよう分極方向が形成され得る。
【００７１】
このような分極方向を有する圧電素子１２０を通じ、後述する通り電源印加部３００から印加される位相差により各々の圧電素子１２１〜１２４は屈曲変形され、これによってローター２００の正回転または逆回転を発生させることとなる。
【００７２】
図２と図３に図示された通り、上記ローター２００は上記金属チューブ１１０の中空部に挿入される回転バー２１０と、上記圧電ステーター１００の上面１１１または下面１１２と面接触する回転部材２２０と、上記回転バー２１０の一側に形成され上記回転部材２２０の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材２３０を含んで成る。
【００７３】
この際、上記回転部材２２０は回転バー２１０の外周面に周り方向にホイール（ｗｈｅｅｌ）形状で形成され、圧電ステーター１００の屈曲変形によって圧電ステーター１００の下面１１２と面接触して回転する。しかし、これとは異なり、圧電ステーター１００の上面１１１と面接触して回転するよう構成することも出来る。
【００７４】
また、上記ローター２００は接触力増加による圧電超音波モーター６０の回転力増大のため圧電ステーター１００と接触する回転部材２２０の一面２２１に固定された摩擦部材２５０を具備することが出来る。
【００７５】
この際、上記ローター２００は上記圧電ステーター１００の下面１１２と上記摩擦部材２５０の上面２５１との間の面接触を通じて回転することとなる。
【００７６】
これとは異なり、圧電ステーター１００と接触する回転部材２２０の一面２２１に摩擦係数が高い摩擦物質をコーティングすることにより接触力を増加させることが出来る。
【００７７】
一例として、このような摩擦部材２５０または摩擦物質はピーク（ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン）からなることが出来る。
【００７８】
これとは異なり、上記摩擦部材２５０または上記摩擦物質はアルミナからなるよう構成し、上記摩擦部材２５０または上記摩擦物質と接触する圧電ステーター１００の接触面１１２には、アルミナからなる接触部材(未図示)が固定されたり、アルミナがコーティングされるよう構成することも出来る。
【００７９】
図２及び図３に図示された通り、圧電超音波モーター６０は回転バー２１０の回転を支持するよう回転支持部材２６０を具備することが出来る。この際、上記回転支持部材２６０は、一側は下部ハウジング４２０に固定され、他側は回転バー２１０の回転突起２１１を回転可能であるよう収容する溝２６１が形成される。
【００８０】
そして、上記圧電超音波モーター６０は圧電ステーター１００の上面１１１を収容して支持し、その中央部に形成された貫通孔１５１を通じて回転バー２１０の回転が可能であるようにするブッシュ１５０を具備することが出来る。
【００８１】
一方、上記ローター２００は上記回転部材２２０を上記圧電ステーター１００側に加圧して接触力を増加させるよう予圧部材２７０を具備することが好ましい。
【００８２】
このような予圧部材２７０は一例として、図２及び図３に図示された通り、ローター２００の回転を支持する回転支持部材２６０と下部ハウジング４２０との間に具備されたコイルスプリングからなることが出来る。
【００８３】
上記動力伝達部材２３０は回転バー２１０の上側に形成されたリードスクリューからなることが出来るが、ローター２００の回転力を伝達できる構造であればこれに限定されない。
【００８４】
例えば、上記動力伝達部材２３０は上記回転バー２１０の一側に形成されたギアからなることもでき、回転バー２１０の一側に具備されたベルトやチェーンからなることも出来る。
【００８５】
このような動力伝達部材２３０はローター２００の回転力を移送される物体に伝達して直線移動または回転移動させる。
【００８６】
図２と図３に図示された通り、上記電源印加部３００は連結端子３１０を通じて位相差を有する外部電源を圧電素子１２０に印加し、これを通じて圧電ステーター１００を駆動させることとなる。
【００８７】
このような連結端子３１０は振動効率の極大化のため圧電ステーター１００のノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）と連結されることが好ましい。
【００８８】
図４ないし図８は本発明の第２実施例による圧電超音波モーター６０を図示している。
【００８９】
上記圧電超音波モーター６０は第１実施例と同様に圧電ステーター１００と、ローター２００と、電源印加部３００を含んで成る。
【００９０】
第２実施例は圧電ステーター１００の上面１１１と下面１１２の両面と面接触する回転部材２２０、２４０を具備することにより接触力及びこれによる回転力を向上させるという点を除いては第１実施例と類似である。
【００９１】
特に、第２実施例は両面摩擦を利用することにより第１実施例に比べ著しく大きい駆動力が得られることとなる。
【００９２】
不要な重複を避けるため同一または類似な部分に対する詳細な説明は省略し、第１実施例に対応する部品に対しては第１実施例と同一符号で表示する。
【００９３】
上記圧電ステーター１００は四角形の断面を有する中空形状の金属チューブ１１０と、上記金属チューブ１１０の各々の外面に一つずつ設置される４個の圧電素子１２０を具備し、上記圧電素子１２０に電気場が印加される時屈曲変形を発生させることとなり、第１実施例と同一構成を有する。
【００９４】
また、電源印加部３００は連結端子３１０を通じて位相差を有する外部電源を圧電素子１２０に印加し、これを通じて圧電ステーター１００を駆動させることとなる。このような連結端子３１０は振動効率の極大化のため圧電ステーター１００のノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）と連結されることが好ましい。
【００９５】
本発明の第２実施例によるローター２００は金属チューブ１１０の中空部１１３に挿入される回転バー２１０と、上記圧電ステーター１００の上面１１１と面接触するよう上記回転バー２１０の外周面に周り方向にホイール（ｗｈｅｅｌ）形状で形成され上記圧電ステーター１００の屈曲変形によって回転する上部回転部材２２０と、上記回転バー２１０に回転が制限されるよう装着され上記圧電ステーター１００の下面１１２とその上面２４１で面接触する下部回転部材２４０と、上記回転バー２１０の一側に形成され上記回転部材２２０、２４０の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材２３０を具備する。
【００９６】
好ましくは、接触力増加による圧電超音波モーター６０の回転力増大のため、上記ローター２００は上部回転部材２２０の下面に固定された摩擦部材２５０を具備することが出来る。この際、上記ローター２００は上記圧電ステーター１００の上面１１１と上記摩擦部材２５０の下面２５１との間の面接触を通じて回転することとなる。
【００９７】
これとは異なり、圧電ステーター１００と接触する上部回転部材２２０の下面に摩擦係数が高い摩擦物質をコーティングすることにより接触力を増加させることが出来る。
【００９８】
一例として、このような摩擦部材２５０または摩擦物質はピーク（ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン）からなることが出来る。
【００９９】
これとは異なり、上記摩擦部材２５０または上記摩擦物質はアルミナからなるよう構成し、上記摩擦部材２５０または上記摩擦物質と接触する圧電ステーター１００の接触面１１１にはアルミナからなる接触部材(未図示)が固定されたり、アルミナがコーティングされるよう構成することも出来る。
【０１００】
また、下部回転部材２４０はピーク（ＰＥＥＫ）またはアルミナからなることが出来る。
【０１０１】
図４及び図６に図示された通り、圧電超音波モーター６０はローター２００と上部ハウジング４１０の組立時ローター２００が円滑に回転するようブッシュ１５０を具備することが出来る。
【０１０２】
一方、上記ローター２００は上記上部回転部材２２０及び下部回転部材２４０を上記圧電ステーター１００側に加圧して接触力を増加させるよう予圧部材２７０を具備することが好ましい。
【０１０３】
この際、上記予圧部材２７０は図４に図示された通り、上記回転バー２１０の外周面または下部回転部材２４０の段差２４２に装着されるコイルスプリングからなることが出来る。
【０１０４】
好ましくは、上記コイルスプリング２７０は上記回転バー２１０の他側に形成された溝２１２に挟まれる離脱防止部材２９０により回転バー２１０から離脱が防止されるように出来る。この際、離脱防止部材２９０は図４に図示された通り、イーリング（Ｅ−ｒｉｎｇ）からなることが出来る。
【０１０５】
そして、上記下部回転部材２４０と上記離脱防止部材２９０との間には干渉雑音を最小化するようワッシャー２８０が具備され得る。
【０１０６】
一方、上記下部回転部材２４０は図４及び図５に図示された通り、回転バー２１０に対して回転が制限されるよう装着される。このため回転バー２１０には段２１１が形成され、上記下部回転部材２４０には上記段２１１に対応する直線部２４３が形成される。
【０１０７】
即ち、上記下部回転部材２４０は回転バー２１０の長さ方向には移動が可能となり、予圧部材２７０を通じた弾性力により圧電ステーター１００との接触力が向上され、回転方向には拘束され圧電ステーター１００との接触による回転力を回転バー２１０に伝達する構造を有することとなる。
【０１０８】
また、上記下部回転部材２４０は図４に図示された通り、金属チューブ１１０の中空部１１３に回転可能であるよう収容される突出部２４４を具備することが出来る。
【０１０９】
一方、図８に図示された通り、回転バー２１０の端部２１３はハウジング４３０、４４０に回転可能であるよう収容されローター２００の安定的な回転を可能とする。
【０１１０】
上記動力伝達部材２３０は回転バー２１０の上側に形成されたリードスクリューからなることが出来るが、ローター２００の回転力が伝達できる構造であればこれに限定されない。
【０１１１】
例えば、上記動力伝達部材２３０は上記回転バー２１０の一側に形成されたギアからなることもでき、回転バー２１０の一側に具備されたベルトやチェーンからなることも出来る。このような動力伝達部材２３０はローター２００の回転力を移送される物体に伝達して物体を直線移動または回転移動させる。
【０１１２】
一方、本発明による圧電超音波モーター６０は図２、図３、図７及び図８に図示された通り、圧電ステーター１００とローター２００を収容するハウジング４１０、４２０、４３０、４４０をさらに含むことが出来る。
【０１１３】
例えば、図２と図３に図示された通り、圧電ステーター１００とローター２００は上部ハウジング４１０と下部ハウジング４２０との間に収容され、上記上部ハウジング４１０と下部ハウジング４２０は結合部材４１３、４２１を通じてスナップ結合されるよう構成することが出来る。この際、図２の上部ハウジング４１０は電源印加部３００に電源を印加するための開口４１１と動力伝達部材２３０が外部に露出されるよう貫通孔４１２が形成される。
【０１１４】
また図７と図８に図示された通り、左右に分割されたハウジング４３０、４４０内に圧電ステーター１００とローター２００を収容するよう構成することも出来る。この際、図７及び図８のハウジング４４０には電源印加部３００に電源を印加するための開口４４１が形成され得る。
【０１１５】
このようなハウジング４１０、４２０、４３０、４４０の構成は一例に過ぎず、圧電ステーター１００とローター２００を収容するよう多様な形式のハウジングが提供されることが出来る。
【０１１６】
このような、ハウジング４１０、４２０、４３０、４４０を通じて圧電超音波モーター６０のモジュール化が具現できることとなり、多様な移送装置に圧電超音波モーター６０が適用可能であるという利点がある。
【０１１７】
また、ハウジング４１０、４２０、４３０、４４０を具備することにより、圧電ステーター１００と回転部材２２０との間の摩擦により磨耗されて発生する粉塵などの異物質が他の装置を汚染させなくなるという利点を得ることが出来る。
【０１１８】
また、本発明による圧電超音波モーター６０は図７に図示された通り、圧電ステーター１００のノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）を支持するホルダー５００をさらに含み、圧電ステーター１００の振動による揺れを防止できるようになる。
【０１１９】
この際、上記ホルダー５００は圧電ステーター１００の外周面を囲う中空形状に形成され得るが、その一部が開放された形態からなることも出来る。
【０１２０】
上記ホルダー５００は、図７に図示された通り、ハウジングに形成された開口４４２に装着され固定されることができ、図８のように２個のノーダル地点に２個具備されることも出来る。
【０１２１】
また、図７に図示された通り、上記圧電ステーター１００のノーダル地点と連結される上記電源印加部３００の連結端子３１０が上記圧電ステーター１００から分離されることを防止するよう上記圧電ステーター１００の外周面及び上記連結端子３１０を囲う離脱防止ホルダー５１０が具備され得る。
【０１２２】
このような離脱防止ホルダー５１０は圧電ステーター１００の振動による揺れを吸収するようゴムのような弾性のある材質からなることが出来る。
【０１２３】
図１０及び図１１を参照に本発明による電源印加部３００の作用に対して説明する。
【０１２４】
図１０は各々の圧電素子１２１〜１２４に時計方向または時計の逆方向に９０度ずつの位相差を有する電源を印加する、４相電圧印加方式による駆動信号を例示している。
【０１２５】
この際、図１０ａと図１０ｂは第１ないし第４圧電素子１２１〜１２４の分極方向が圧電ステーター１００の中心部から外側に向かう場合で、図１０ｃと図１０ｄは第１ないし第４圧電素子１２１〜１２４の分極方向が圧電ステーター１００の外側から中心に向かう場合である。
【０１２６】
この際、電源印加部３００は各々の圧電素子１２１〜１２４に対して時計方向または時計の逆方向に９０度ずつの位相差を有する電源を印加することとなり、これによって圧電ステーター１００は屈曲変形を発生することとなる。これによって圧電ステーター１００の上面または下面に面接触するローター２００の回転部材２２０、２４０が回転することとなる。
【０１２７】
先ず、図１０ａに図示された通り、第１圧電素子１２１、第２圧電素子１２２、第３圧電素子１２３、第４圧電素子１２４に時計方向の順に各々９０度の位相差を有するサイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）、−サイン波（−ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１２８】
また、図１０ｂに図示された通り、第１圧電素子１２１、第４圧電素子１２４、第３圧電素子１２３、第２圧電素子１２２に時計の逆方向の順に各々９０度の位相差を有するサイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）、−サイン波（−ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１２９】
このような図１０ａと図１０ｂに図示された駆動信号を具現する電源印加部３００は一つの駆動回路を通じて時計方向または時計の逆方向に９０度ずつの位相差を有する電源を圧電素子１２１〜１２４に印加することとなる。
【０１３０】
このように、電源印加部３００の回路を構成することによりローター２００の回転部材２２０、２４０を時計または時計の逆方向に回転させ得ることとなり、これに伴い本発明による圧電超音波モーター６０は正回転と逆回転を具現することが可能となる。
【０１３１】
図１０ｃと図１０ｄは図１０ａと図１０ｂの場合と圧電素子１２１〜１２４の分極方向のみが異なるだけで駆動原理は同一である。
【０１３２】
即ち、図１０ｃに図示された通り、第１圧電素子１２１、第２圧電素子１２２、第３圧電素子１２３、第４圧電素子１２４に時計向の順に各々９０度の位相差を有するサイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）、−サイン波（−ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１３３】
また、図１０ｄに図示された通り、第１圧電素子１２１、 第４圧電素子１２４、第３圧電素子１２３、第２圧電素子１２２に時計の逆方向に順に各々９０度の位相差を有するサイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）、−サイン波（−ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１３４】
図１０ａと図１０ｂの場合と同様に、このような図１０ｃと図１０ｄに図示された駆動信号を具現する電源印加部３００は一つの駆動回路を通じて時計方向または時計の逆方向に９０度ずつの位相差を有する電源を圧電素子１２１〜１２４に印加することとなる。
【０１３５】
このように、電源印加部３００の回路を構成することにより、ローター２００の回転部材２２０、２４０を時計または時計の逆方向に回転させ得ることとなり、これに伴い本発明による圧電超音波モーター６０は正回転と逆回転を具現できることとなる。
【０１３６】
このような、４相電圧印加方式を採択する場合には別途の接地が不要であるという利点を有することとなる。
【０１３７】
また、本発明による圧電超音波モーター６０は２相電圧印加方式によっても駆動可能である。
【０１３８】
図１１は２相電圧印加方式による駆動信号を例示している。
図１１に図示された通り、第１ないし第４圧電素子１２１〜１２４のうち相互隣する２個の圧電素子１２３、１２４は圧電ステーター１００の外部から中心部に向かうよう分極方向が形成され、相互隣する残りの２個の圧電素子１２１、１２２は圧電ステーター１００の中心部から外部に向かうよう分極方向が形成された場合を図示している。
【０１３９】
圧電素子１２１〜１２４の分極方向がこのように形成される場合には、電源印加部３００は相互向かい合う圧電素子に同一位相の電源を印加し、相互隣する圧電素子に対して９０度または−９０度の位相差を有する電源を印加する。
【０１４０】
例えば、図１１に図示された通り、第１圧電素子１２１、第２圧電素子１２２、第３圧電素子１２３、第４圧電素子１２４に時計方向の順にサイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）、サイン波（＋ｓｉｎ）、コサイン波（＋ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１４１】
これとは異なり、第１圧電素子１２１、第２圧電素子１２２、第３圧電素子１２３、第４圧電素子１２４に時計方向の順にサイン波（＋ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）、サイン波（＋ｓｉｎ）、−コサイン波（−ｃｏｓ）が印加されるよう電源印加部３００の回路を構成することが出来る。
【０１４２】
即ち、図１１に図示された駆動信号を具現する電源印加部３００は一つの駆動回路を通じて相互向かい合う圧電素子に同一位相の電源を印加し、相互隣する圧電素子に対して９０度または−９０度の位相差を有する電源を圧電素子１２１〜１２４に印加することとなる。
【０１４３】
このように、電源印加部３００の回路を構成することによりローター２００の回転部材２２０、２４０を時計または時計の逆方向に回転させ得ることとなり、これに伴い本発明による圧電超音波モーター６０は２相電圧印加方式によっても正回転と逆回転を具現できることとなる。
【０１４４】
図９ａと図９ｂは各々本発明による接触面の材質による力とＲＰＭの分布を示すグラフとして入力周波数１４０ｋＨｚ、入力電圧１６Ｖｐ−ｐで図１０の４相電圧印加方式により印加した場合である。
【０１４５】
この際、‘ピーク’と表示された部分の力と回転数（ＲＰＭ）は、上部回転部材２２０に固定された摩擦部材２５０としてピークを使用し、圧電ステーター１００の上面１１１と下面１１２に対しては別途の摩擦物質なくサス（ＳＵＳ）材質を有する圧電ステーター１００の面をそのまま利用し、下部回転部材２４０としてピークを使用した場合に対することである。
【０１４６】
また、‘アルミナ’と表示された部分の力と回転数（ＲＰＭ）は上部回転部材２２０に固定された摩擦部材２５０としてアルミナを使用し、圧電ステーター１００の上面１１１と下面１１２にはアルミナからなる接触部材(未図示)が固定され、下部回転部材２４０としてアルミナを使用した場合に対することである。
【０１４７】
このように、本発明の第２実施例により両面接触を利用し摩擦部材２５０等を使用する場合には、従来の５００〜６００ＲＰＭより著しく高い３５００ＲＰＭ以上の回転数を得ることが可能となり、移送に必要な充分な変位を得ることが可能となる。
【０１４８】
また、５ｍｍ距離で約０．０１０Ｎ以上の力を有することとなり、移送に必要な充分なトルクを具現できることとなる。
【０１４９】
従って、本発明によると物体の移送に必要な変位とトルクを充分発生させ得るという利点を有することとなる。
【０１５０】
図１２は本発明による圧電超音波モーターを具備するレンズ移送装置５０を図示している。
【０１５１】
上記レンズ移送装置５０は前述したような構成を有する圧電超音波モーター６０と、上記圧電超音波モーター６０の動力伝達部材２３０を通じ前後に移送されるレンズ部６１０を含む。
【０１５２】
この際、上記レンズ部６１０はレンズバーレル６１１の内部に装着された少なくとも一つのレンズ６１２を具備し、上記レンズバーレル６１１はリードスクリューからなる動力伝達部材２３０と噛み合い動力伝達部材２３０の回転によって上下方向に直線移送することとなる。
【０１５３】
好ましくは、光軸方向の移送を具現するため上記レンズ移送装置５０はレンズバーレル６１１の移送を案内するガイド部材６２０を具備することが出来る。
【０１５４】
一方、上記圧電超音波モーター６０及びレンズ部６１０はケース６３０内に実装されカメラモジュールとして提供され得る。
【０１５５】
本発明による圧電超音波モーター６０を含むレンズ移送装置５０は前述の通り、大きい力とたくさんの回転数を有するためレンズ移送に必要な充分な変位とトルクを提供することが出来るという利点がある。
【０１５６】
本発明は特定の実施例に関して図示し説明されたが、当業界において通常の知識を有している者であれば、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることが出来ることを明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１ａ】従来技術による圧電超音波モーターの斜視図である。
【図１ｂ】図１ａに図示された圧電超音波モーターの断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による圧電超音波モーターの分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施例による圧電超音波モーターの断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの分解斜視図である。
【図５】本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの要部斜視図である。
【図６】本発明の第２実施例による圧電超音波モーターの斜視図である。
【図７】本発明の第２実施例による圧電超音波モーターモジュールの組立図である。
【図８】本発明の第２実施例による圧電超音波モーターモジュールの他の組立図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）は、各々本発明による接触面の材質による力とＲＰＭの分布 を示すグラフである。
【図１０】（ａ）ないし（ｄ）は、本発明による４相電圧印加方式による圧電素子の分極方向及び駆動信号を示す概略図である。
【図１１】本発明による２相電圧印加方式による圧電素子の分極方向及び駆動信号を示す概略図である。
【図１２】本発明によるレンズ移送装置の斜視図である。
【符号の説明】
【０１５８】
５０ レンズ移送装置
６０ 圧電超音波モーター
１００ 圧電ステーター
１１０ 金属チューブ
１２０、１２１、１２２、１２３、１２４ 圧電素子
２００ ローター
２１０ 回転バー
２２０、２４０ 回転部材
２３０ 動力伝達部材
２５０ 摩擦部材
２６０ 回転支持部材
２７０ 予圧部材
２８０ ワッシャー
２９０ 離脱防止部材
３００ 電源印加部
３１０ 連結端子
４１０、４２０、４３０、４４０ ハウジング
５００ ホルダー
５１０ 離脱防止ホルダー
６１０ レンズ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形状の金属チューブと、前記金属チューブの外側面に装着される複数個の圧電素子を具備し、前記圧電素子に電気場が印加される時屈曲変形を発生させる圧電ステーターと、
前記金属チューブの中空部に挿入される回転バーと、前記圧電ステーターの上面または下面と面接触するよう前記回転バーの外周面に周り方向に形成され前記圧電ステーターの屈曲変形によって回転する回転部材と、前記回転バーの一側に形成され前記回転部材の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材を具備するローターと、
前記圧電素子の駆動に必要な電源を印加する電源印加部と、
を含む圧電超音波モーター。
【請求項２】
前記金属チューブは円形または角形断面を有する中空チューブからなり、その外部面に前記圧電素子が装着される装着部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項３】
前記金属チューブは四角形の断面を有する中空チューブからなり、
前記圧電素子は前記金属チューブの各々の面ごとに一つずつ設置されることを特徴とする請求項２に記載の圧電超音波モーター。
【請求項４】
前記回転部材は前記圧電ステーターの上面と面接触する上部回転部材と、前記圧電ステーターの下面と面接触する下部回転部材からなることを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項５】
前記ローターは前記回転部材の圧電ステーターと接触する面に固定された摩擦部材をさらに具備し、
前記ローターは前記圧電ステーターと前記摩擦部材の面接触を通じて回転することを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項６】
前記摩擦部材はピーク（ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン）からなることを特徴とする請求項５に記載の圧電超音波モーター。
【請求項７】
前記摩擦部材はアルミナからなり、
前記摩擦部材と接触する圧電ステーターの接触面には、アルミナからなる接触部材が固定されたり、アルミナがコーティングされることを特徴とする請求項５に記載の圧電超音波モーター。
【請求項８】
前記ローターは前記回転部材を前記圧電ステーター側に加圧する予圧部材をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項９】
前記電源印加部は前記圧電ステーターのノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）に電気場を印加することを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１０】
前記圧電ステーターとローターを収容するハウジング、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１１】
前記圧電ステーターのノーダル地点を支持するホルダー、
をさらに含み、
前記ホルダーは前記ハウジングに形成された開口に装着されることを特徴とする請求項１０に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１２】
四角形の断面を有する中空形状の金属チューブと、前記金属チューブの各々の外面ごとに一つずつ設置される４個の圧電素子を具備し、前記圧電素子に電気場が印加される時屈曲変形を発生させる圧電ステーターと、
前記金属チューブの中空部に挿入される回転バーと、前記圧電ステーターの上面と面接触するよう前記回転バーの外周面に周り方向に形成され前記圧電ステーターの屈曲変形によって回転する上部回転部材と、前記回転バーに回転が制限されるよう装着され前記圧電ステーターの下面と面接触する下部回転部材と、前記回転バーの一側に形成され前記回転部材の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材を具備するローターと、
前記圧電素子の駆動に必要な電源を印加する電源印加部と、
を含む圧電超音波モーター。
【請求項１３】
前記ローターは前記上部回転部材の圧電ステーターと接触する面に固定された摩擦部材をさらに具備し、
前記ローターは前記圧電ステーターと前記摩擦部材の面接触を通じて回転することを特徴とする請求項１２に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１４】
前記摩擦部材または前記下部回転部材はピーク（ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン）からなることを特徴とする請求項１３に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１５】
前記摩擦部材または前記下部回転部材はアルミナからなり、
前記摩擦部材または前記下部回転部材と接触する圧電ステーターの接触面には、アルミナからなる接触部材が固定されたり、アルミナがコーティングされることを特徴とする請求項１３に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１６】
前記ローターは前記上部回転部材及び下部回転部材を前記圧電ステーター側に加圧する予圧部材をさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１７】
前記予圧部材は前記回転バーの外周面または下部回転部材の段差に装着されるコイルスプリングからなることを特徴とする請求項１６に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１８】
前記コイルスプリングは前記回転バーの他側に形成された溝に挟まれる離脱防止部材により回転バーから離脱が防止されることを特徴とする請求項１７に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１９】
前記下部回転部材と前記離脱防止部材との間には干渉雑音を最小化するようワッシャーが具備されることを特徴とする請求項１８に記載の圧電超音波モーター。
【請求項２０】
前記圧電ステーターのノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）と連結される前記電源印加部の連結端子が前記圧電ステーターから分離されることを防止するよう前記圧電ステーターの外周面及び前記連結端子を囲う離脱防止ホルダーが具備されることを特徴とする請求項１２に記載の圧電超音波モーター。
【請求項２１】
前記圧電ステーターとローターを収容するハウジング、
をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の圧電超音波モーター。
【請求項２２】
前記圧電ステーターのノーダル地点を支持するホルダー、
をさらに含み、
前記ホルダーは前記ハウジングに形成された開口に装着されることを特徴とする請求項２１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１】
中空形状の金属チューブと、前記金属チューブの外側面に装着される複数個の圧電素子を具備し、前記圧電素子に電気場が印加される時屈曲変形を発生させる圧電ステーターと、
前記金属チューブの中空部に挿入される回転バーと、前記圧電ステーターの上面または下面と面接触するよう前記回転バーの外周面に周り方向に形成され前記圧電ステーターの屈曲変形によって回転する回転部材と、前記回転バーの一側に形成され前記回転部材の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材を具備するローターと、
前記圧電素子の駆動に必要な電源を印加する電源印加部と、
を含む圧電超音波モーター。
【請求項２】
前記金属チューブは円形または角形断面を有する中空チューブからなり、その外部面に前記圧電素子が装着される装着部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項３】
前記金属チューブは四角形の断面を有する中空チューブからなり、
前記圧電素子は前記金属チューブの各々の面ごとに一つずつ設置されることを特徴とする請求項２に記載の圧電超音波モーター。
【請求項４】
前記回転部材は前記圧電ステーターの上面と面接触する上部回転部材と、前記圧電ステーターの下面と面接触する下部回転部材からなることを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項５】
前記ローターは前記回転部材の圧電ステーターと接触する面に固定された摩擦部材をさらに具備し、
前記ローターは前記圧電ステーターと前記摩擦部材の面接触を通じて回転することを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項６】
前記摩擦部材はピーク（ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン）からなることを特徴とする請求項５に記載の圧電超音波モーター。
【請求項７】
前記摩擦部材はアルミナからなり、
前記摩擦部材と接触する圧電ステーターの接触面には、アルミナからなる接触部材が固定されたり、アルミナがコーティングされることを特徴とする請求項５に記載の圧電超音波モーター。
【請求項８】
前記ローターは前記回転部材を前記圧電ステーター側に加圧する予圧部材をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項９】
前記電源印加部は前記圧電ステーターのノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）に電気場を印加することを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１０】
前記圧電ステーターとローターを収容するハウジング、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１１】
前記圧電ステーターのノーダル地点を支持するホルダー、
をさらに含み、
前記ホルダーは前記ハウジングに形成された開口に装着されることを特徴とする請求項１０に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１２】
四角形の断面を有する中空形状の金属チューブと、前記金属チューブの各々の外面ごとに一つずつ設置される４個の圧電素子を具備し、前記圧電素子に電気場が印加される時屈曲変形を発生させる圧電ステーターと、
前記金属チューブの中空部に挿入される回転バーと、前記圧電ステーターの上面と面接触するよう前記回転バーの外周面に周り方向に形成され前記圧電ステーターの屈曲変形によって回転する上部回転部材と、前記回転バーに回転が制限されるよう装着され前記圧電ステーターの下面と面接触する下部回転部材と、前記回転バーの一側に形成され前記回転部材の回転力を移送物に伝達する動力伝達部材を具備するローターと、
前記圧電素子の駆動に必要な電源を印加する電源印加部と、
を含む圧電超音波モーター。
【請求項１３】
前記ローターは前記上部回転部材の圧電ステーターと接触する面に固定された摩擦部材をさらに具備し、
前記ローターは前記圧電ステーターと前記摩擦部材の面接触を通じて回転することを特徴とする請求項１２に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１４】
前記摩擦部材または前記下部回転部材はピーク（ＰＥＥＫ、ポリエーテルエーテルケトン）からなることを特徴とする請求項１３に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１５】
前記摩擦部材または前記下部回転部材はアルミナからなり、
前記摩擦部材または前記下部回転部材と接触する圧電ステーターの接触面には、アルミナからなる接触部材が固定されたり、アルミナがコーティングされることを特徴とする請求項１３に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１６】
前記ローターは前記上部回転部材及び下部回転部材を前記圧電ステーター側に加圧する予圧部材をさらに具備することを特徴とする請求項１２に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１７】
前記予圧部材は前記回転バーの外周面または下部回転部材の段差に装着されるコイルスプリングからなることを特徴とする請求項１６に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１８】
前記コイルスプリングは前記回転バーの他側に形成された溝に挟まれる離脱防止部材により回転バーから離脱が防止されることを特徴とする請求項１７に記載の圧電超音波モーター。
【請求項１９】
前記下部回転部材と前記離脱防止部材との間には干渉雑音を最小化するようワッシャーが具備されることを特徴とする請求項１８に記載の圧電超音波モーター。
【請求項２０】
前記圧電ステーターのノーダル地点（ｎｏｄａｌ ｐｏｉｎｔ）と連結される前記電源印加部の連結端子が前記圧電ステーターから分離されることを防止するよう前記圧電ステーターの外周面及び前記連結端子を囲う離脱防止ホルダーが具備されることを特徴とする請求項１２に記載の圧電超音波モーター。
【請求項２１】
前記圧電ステーターとローターを収容するハウジング、
をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の圧電超音波モーター。
【請求項２２】
前記圧電ステーターのノーダル地点を支持するホルダー、
をさらに含み、
前記ホルダーは前記ハウジングに形成された開口に装着されることを特徴とする請求項２１に記載の圧電超音波モーター。
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図５】
【図６】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１ａ】
【図１ｂ】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−４９８９５（Ｐ２００７−４９８９５Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１３７６８（Ｐ２００６−２１３７６８）
【出願日】平成１８年８月４日（２００６．８．４）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月４日（２００６．８．４）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]