KR100862464B1 - 고분자 유전체 엑츄에이터 및 이를 이용한 선형 구동기 - Google Patents

고분자 유전체 엑츄에이터 및 이를 이용한 선형 구동기 Download PDF

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KR100862464B1 KR1020070059587A KR20070059587A KR100862464B1 KR 100862464 B1 KR100862464 B1 KR 100862464B1 KR 1020070059587 A KR1020070059587 A KR 1020070059587A KR 20070059587 A KR20070059587 A KR 20070059587A KR 100862464 B1 KR100862464 B1 KR 100862464B1
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이영관
남재도
최혁렬
박종길
구자춘
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Abstract

고분자 유전체 엑츄에이터 및 이를 이용하는 선형 구동기를 제공한다.
본 발명은 상부면과 하부면사이에 측면을 구비하는 유전 탄성체 시트;와 상기 상부면에 도포되는 상부전극과 상기 하부면에 도포되는 하부전극을 전원인가부와 전기적으로 연결되는 전극부를 포함하고, 상기 유전 탄성체 시트는 몸체에 일정크기의 개구부를 관통형성하고, 상기 측면으로부터 서로 다른 방향으로 일정길이 돌출되는 제1,2돌출부를 구비하며, 상기 상부전극은 상기 제1돌출부까지 연장되는 상부 연결전극을 구비하고, 상기 하부전극은 상기 제2돌출부까지 연장되는 하부 연결전극을 구비하여 상기 상,하부 연결전극을 통해 상기 유전 탄성체 시트에 전압이 인가되면 상기 유전 탄성체 시트가 상기 상,하부면중 어느 하나의 면으로 돌출되어 상기 인가된 전압에 상응하는 변위를 제공한다.
본 발명에 의하면, 선인장력을 인가하지 않은 상태에서도 충분한 변위량을 제공할 수 있고, 구동기의 비구동영역을 거의 제거하여 기존의 구동기에서 발생하던 비구동영역으로 인하여 변위가 감소되는 것을 최소화할 수 있다.
고분자, 유전체, 엑츄에이터, 선형구동기, 전극, 디스크, 와이어

Description

고분자 유전체 엑츄에이터 및 이를 이용한 선형 구동기{DIELECTRIC POLYMER ACTUATOR AND LEANER DRIVING DEVICE USING THE SAME}
도 1은 일반적인 고분자 유전체 엑츄에이터의 기본구조를 도시한 것으로서,
(a)는 스위치가 오프된 상태도이고,
(b)는 스위치가 온된 상태도이다.
도2는 실리콘인 고분자 유전체의 전압증가에 따른 변형율을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제1실시예를 도시한 것으로서,
(a)는 분해사시도이고,
(b)는 사시도이며,
(c)는 종단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제1 실시예가 다층으로 적층구성된 엑츄에이터 패키지를 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 엑츄에이터 패키지를 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제1실시예를 채용한 선형구동기를 도시한 조립도이다.
도 7은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제1실시예를 채용한 선형 구동기를 도시한 분해사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제1실시예를 채용한 선형 구동기를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제2실시예를 도시한 것으로서,
(a)는 분해사시도이고,
(b)는 사시도이며,
(c)는 종단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제2 실시예가 다층으로 적층구성된 엑츄에이터 패키지를 도시한 사시도이다.
도 11는 도 10에 도시된 엑츄에이터 패키지를 도시한 종단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제2실시예를 채용한 선형 구동기를 도시한 분해 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제2실시예를 채용한 선형 구동기를 도시한 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11,21 : 유전 탄성체 시트 12,22 : 전극부
13,23 : 상부전극 14,24 : 하부전극
15 : 개구부 17,27 : 제1 돌출부
18,28 : 제2 돌출부 19 : 전원인가부
110,210 : 수용부 111,211 : 실린더
112,212 : 조립공 113,213 : 상부캡
114,214 : 하부캡 120,220 : 지지부
130,230 : 출력부 140,240 : 연결디스크
본 발명은 고분자 유전체 엑츄에이터와 이를 이용하는 선형 구동기에 관한 것이다.
일반적으로 유전 탄성체 필름(Dielectric Elastomer Flim)을 이용한 고분자 유전체 엑츄에이터는 도 1(a)(b)에 도시한 바와 같이, 유전 탄성체 필름(2)의 상,하부면에 전극(3a,3b)을 구비하고, 상기 전극(3a,3b)에 전기적으로 연결되는 전원인가부(4)를 갖추어 구성된다.
이러한 유전 탄성체 필름은 미리 잡아당겨(prestrain) 일정한 탄성력이 부여된 상태에서 스위치(5)의 온/오프 조작이 이루어지면, 인가된 인가된 전압에 의하여 필름의 미세한 팽창이 선인장력에 따른 잠재된 탄성력의 균형을 재구성하는 과정에서 변위 및 출력을 발생시키는 방식으로 동작하는 것이다.
한편, 상기한 엑츄에이터의 구동 원리는 전기에너지에 의해 발생된 유전 탄 성체 필름의 압축력에 의한 두께방향 축소와 그로 인한 면적방향 팽창으로 나타낼 수 있다.
여기서, 유전 탄성체 필름은 두께방향으로의 맥스웰 스트레스(Maxwell stress)에 의한 구동을 하게 되는데, 이때 두께방향의 응력(σ z )은 하기 수학식 1과 같이 나타난다.
Figure 112007043983851-pat00001
상기 식 1에서, E는 전기장, t는 탄성체의 최종두께, V는 인가전압(또는 구동전압), ε0과 εr은 각각 자유공간의 유전율과 고분자의 유전율이다. 또한, 두께방향의 응력(σz)에 의해서 발생되는 두께방향 변형율(δz)도 전기장의 제곱에 비례한다.
따라서, 압축력에 의한 최종두께는 t=(1+δz)t0로 표현될 수 있으며, 여기서, t는 최종두께이며, t0 는 초기두께이다.
상기 수학식 1을 두께방향의 응력(σz)에 의한 z방향인 두께방향의 변형율(δz)로 표현하면, 아래 수학식 2를 통해 아래 수학식 3과 같이 변형율(δz)에 관한 3차 방정식을 얻을 수 있다.
Figure 112007043983851-pat00002
Figure 112007043983851-pat00003
상기 수학식 2 및 3에서, Y는 재료의 탄성계수이다.
도 2는 상기 수학식 3을 기반하여 실리콘재료로 이루어진 유전 탄성체의 전압 증가에 따른 변형율(δ z )을 시뮬레이션한 곡선이다. 여기서, 상기 실리콘재료는 탄성계수가 2이고, 절연파괴(break down)강도는 20 kV/㎜이며, 상대적 유전율이 2.8인 물성을 갖는다.
도 2을 참조하면, 절연파괴강도에 의해 허용되는 전압범위에서는 높은 변형율(δ z )은 0.25 내지 3%에 불과한 것으로 나타났다.
고분자 탄성 유전체는 비압축성이므로, 고분자 유전체 필름이 원형인 경우를 가정하면, 수평방향에 따른 변형률(δ r )은 아래 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.
Figure 112007043983851-pat00004
상기 수학식 4에 기초한 급수전개를 통해 근사치를 구하면, 수평방향 변형 율(δ r )은 -(1/2)δ z 로 계산할 수 있다.
이와 같이, 고분자 유전 탄성체의 변형률은 두께방향의 압축력에 의한 변형율이 수평방향으로의 변형율보다 크게 나타남을 알 수 있다.
한편, 고분자 유전체 물질은 전기장의 압축력에 의한 변형을 그대로 이용하는 경우에는 출력은 어느 정도 크지만 상대적으로 매우 작은 변위를 나타내므로, 실제 응용에서는 문제가 될 수 있다.
변위에 관한 이러한 문제를 해결하기 위해서, 최근에 개발된 고분자 유전체 엑츄에이터는 고분자 유전 탄성체에 선인장력(prestrain)을 인가하는 방식을 이용한다. 선인장력이 인가된 고분자 유전 탄성체 필름은 탄성체 내부에 응력이 잔류하고, 그로 인해 필름이 변형되므로, 탄성평형이 재구성된다. 이와 같이 선인장력에 의해 탄성력이 재구성된 고분자 유전체 필름은 전기장에 따른 변형량을 크게 증폭시킬 수 있다고 알려져 있다.
그러나, 이러한 선인장력은 고분자 유전체 엑츄에이터에 부정적인 결과를 야기하는 원인이 된다.
보다 구체적으로, 고분자 유전 탄성체 필름에 선인장력을 인가하는 경우, 엑츄에이터의 고분자 유전 탄성체는 일정한 변형을 유지하고 있으므로, 일반적인 기계적 물성인 응력이완현상(stress relaxation)에 발생된다. 이는 결과적으로 고분자 유전체 엑츄에이터의 성능을 점차 저하시키는 문제를 야기한다.
또한, 종래의 고분자 유전체 엑츄에이터는 선인장력을 유지하기 위해 외부구 조물이 요구되므로 구조가 복잡해지고 동력발생과 무관한 중량이 증가한다. 이로 인해, 종래의 고분자 유전체 엑츄에이터는 중량 대비 출력효율을 저하되는 문제가 있다.
나아가, 선인장력에 의한 종래의 고분자 유전체 엑츄에이터는 정확하게 표현하면 능동적인 구동이라기 보다는 수동적 구동에 가까운 구동방식이므로, 엑츄에이터 외부에서 스프링과 같은 별도의 탄성체를 통하여 일정한 탄성력을 부여하여야 한다. 이러한 부가적인 탄성체로 인해 중량 대 출력비가 반감되며, 초소형 엑츄에이터를 제조하는데 있어서, 큰 제한요소로 작용한다.
이와 같이, 선인장력이 적용되는 종래의 고분자 유전체 엑츄에이터는 변형량을 증폭시켜 실용가능한 변위량을 제공하는 장점에도 불구하고, 응력이완현상에 의한 신뢰성 저하와 부가요소에 따른 중량 대비 출력저항이라는 제한사항이 있으므로, 장기간을 사용하더라도 우수한 신뢰성이 유지가능하면서도 소형화가능한 엑츄에이터를 제공하는데는 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 선인장력을 인가하지 않은 상태에서도 충분한 변위량을 제공할 수 있고, 구동기의 비구동영역을 거의 제거하여 기존의 구동기에서 발생하던 비구동영역으로 인하여 변위가 감소되는 것을 최소화할 수 있는 고분자 유전체 엑츄에이터를 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 상기 고분자 유전체 엑츄에이터를 이용하여 직선왕복 운동을 유발하는 외력을 발생시킬 수 있는 선형 구동기를 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명은 상부면과 하부면사이에 측면을 구비하는 유전 탄성체 시트;와 상기 상부면에 도포되는 상부전극과 상기 하부면에 도포되는 하부전극을 전원인가부와 전기적으로 연결되는 전극부를 포함하고, 상기 유전 탄성체 시트는 몸체에 일정크기의 개구부를 관통형성하고, 상기 측면으로부터 서로 다른 방향으로 일정길이 돌출되는 제1,2돌출부를 구비하며, 상기 상부전극은 상기 제1돌출부까지 연장되는 상부 연결전극을 구비하고, 상기 하부전극은 상기 제2돌출부까지 연장되는 하부 연결전극을 구비하여 상기 상,하부 연결전극을 통해 상기 유전 탄성체 시트에 전압이 인가되면 상기 유전 탄성체 시트가 상기 상,하부면중 어느 하나의 면으로 압축변위되어 상기 인가된 전압에 상응하는 변위를 제공함을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터를 제공한다.
바람직하게, 상기 상,하부전극은 상기 유전 탄성체 시트의 외측테두리로부터 일정크기의 간격을 두고 이격되도록 상기 유전 탄성체 시트의 상,하부면에 각각 도포된다.
바람직하게, 상기 상,하부전극이 도포된 유전 탄성체 시트는 두께방향으로 적어도 2개이상 적층배치되고, 상기 적층 되는 유전 탄성체 시트의 개구부는 중심이 서로 일치되고, 상기 적층되는 유전 탄성체 시트의 제1돌출부와 제2돌출부는 서 로 다른 가상 수직축을 따라 중첩되도록 배치된다.
더욱 바람직하게, 상기 제1,2 돌출부는 상기 전원인가부로부터 연장된 도전성 와이어가 연결되는 와이어삽입공을 구비한다.
더욱 바람직하게, 상기 제1 돌출부에 형성되는 와이어삽입공과 상기 제2돌출부에 형성되는 도전성 와이어삽입공은 서로 다른 가상 수직축에 배치된다.
또한, 본 발명은, 상부면과 하부면사이에 위치하는 측면을 갖는 유전 탄성체 시트;와 상기 상부면에 도포되는 상부전극과 상기 하부면에 도포되는 하부전극을 갖추어 전원인가부와 전기적으로 연결되는 전극부를 포함하고, 상기 유전 탄성체 시트는 상기 상,하부전극중 어느 하나의 전극이 서로 면접하여 겹쳐지도록 길이중앙이 접혀지고, 상기 측면으로부터 서로 다른 방향으로 일정길이 돌출되는 제1,2돌출부를 구비하며, 상기 상부전극은 상기 제1돌출부까지 연장되는 상부 연결전극을 구비하고, 상기 하부전극은 상기 제2돌출부까지 연장되는 하부 연결전극을 구비하여 상기 상,하부 연결전극을 통해 상기 유전 탄성체 시트에 전압이 인가되면 상기 유전 탄성체 시트가 상기 상,하부면중 어느 하나의 면으로 압축변위되어 상기 인가된 전압에 상응하는 변위를 제공함을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터를 제공한다.
바람직하게, 상기 상,하부전극은 상기 유전 탄성체 시트의 외측테두리로부터 일정크기의 간격을 두고 이격되도록 상기 상,하부면에 각각 도포된다.
바람직하게, 상기 상,하부전극이 도포된 유전 탄성체 시트는 두께방향으로 적어도 2개이상 적층배치되고, 상기 적층되는 유전 탄성체 시트의 제1돌출부와 제2 돌출부는 서로 다른 가상 수직축을 따라 중첩배치되고, 상기 유전 탄성체 시트의 접힘부위는 인접하는 유전 탄성체 시트의 접힘부위와 서로 반대방향을 향하도록 배치된다.
더욱 바람직하게, 상기 제1,2 돌출부는 상기 전원인가부로부터 연장된 도전성 와이어가 연결되는 와이어삽입공을 구비한다.
바람직하게, 상기 제1 돌출부에 형성되는 와이어삽입공과 상기 제2돌출부에 형성되는 도전성 와이어삽입공은 서로 다른 가상 수직축에 배치된다.
또한,본 발명은 유전 탄성체 시트의 상,하부면에 각각 도포되는 상,하부전극을 전원인가부와 전기적으로 연결하는 전극부를 포함하는 고분자 유전체 엑츄에이터가 다층으로 적층된 엑츄에이터 패키지; 상기 엑츄에이터 패키지가 내부수용되는 수용부내에 배치되어 다층으로 적층되는 엑츄에이터 패키지를 지지하는 지지부 ; 상기 수용부의 밀폐된 상단을 통해 외부로 돌출되고, 상기 엑츄에이터 패키지에 하부단이 접하여 상기 엑츄에이터 패키지의 구동시 발생되는 외력을 외부로 전달하는 출력부; 를 포함하는 선형 구동기를 제공한다.
바람직하게, 상기 수용부는 상기 엑츄에이터 패키지가 적어도 하나 이상 배치되는 내부공간을 갖는 실린더와, 상기 실린더의 상부에 조립되고 상기 출력부가 삽입관통되는 조립공을 구비하는 상부캡과, 상기 실린더의 하부를 밀폐하는 하부캡을 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 실린더는 내부공간에 절연유를 추가 포함한다.
더욱 바람직하게, 상기 조립공은 상기 출력부의 왕복운동을 안내하도록 상기 출력부와 조립되는 베어링부재를 추가 포함한다
더욱 바람직하게, 상기 상부캡과 상기 출력부의 하부단에 형성되는 스토퍼사이에는 상기 엑츄에이터 패키지를 하부로 탄력지지하여 고정하는 스프링부재를 추가 포함한다.
바람직하게, 상기 지지부는 상기 엑츄에이터 패키지의 몸체중앙에 관통형성된 개구부에 배치되는 지지축과, 상기 지지축의 하부단에 구비되는 지지판을 포함한다.
바람직하게, 상기 지지부는 상기 엑츄에이터 패키지의 외측테두리를 지지하는 복수개의 지지축과, 상기 지지축의 상단에 연결되어 최상층의 엑츄에이터 패키지와 접하는 상부브라켓및 상기 지지축의 하단에 연결되어 최하층의 엑츄에이터 패키지와 접하는 하부브라켓을 포함한다.
바람직하게, 상기 엑츄에이터 패키지와 인접하는 엑츄에이터 패키지사이에는 연결디스크를 추가 포함하고, 상기 연결디스크의 일측면과 타측면에는 상기 엑츄에이터 패키지의 유전 탄성체 시트에 도포된 상,하부전극중 어느 하나와 접촉하는 접촉돌기와, 상기 인접하는 엑츄에이터 패키지의 유전 탄성체 시트에 도포된 상,하부전극중 어느 하나와 접촉하는 다른 접촉돌기를 각각 구비한다.
더욱 바람직하게, 상기 연결디스크는 상기 지지부가 관통배치되는 일정크기의 관통공을 몸체 중앙에 구비하는 비도전성 강성 구조물로 이루어진다.
더욱 바람직하게, 상기 접촉돌기는 환고리형으로 구비되고, 상기 접촉돌기의 중심은 상기 관통공의 중심과 서로 일치된다.
더욱 바람직하게, 상기 접촉돌기는 상기 상,하부전극의 외측테두리와 내측테두리사이에 해당하는 중앙영역과 접하도록 구비된다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제1실시예를 도시한 것으로서, (a)는 분해사시도이고, (b)는 사시도이며, (c)는 종단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제1 실시예가 다층으로 적층구성된 엑츄에이터 패키지를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 엑츄에이터 패키지를 도시한 종단면도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터(10)는 도 3 내지 5에 도시한 바와 같이, 유전 탄성체 시트(11)와 전극부(12)를 포함하여 구성된다.
상기 유전 탄성체 시트(11)는 서로 대향하는 상부면(11a)과 하부면(11b)을 구비하고, 이들 사이에 위치하는 측면(11c)을 구비하는 얇은 두께의 필름상으로 구비된다.
이러한 유전 탄성체 시트(11)의 몸체 중앙영역에는 일정크기의 개구부(15)를 관통형성하며, 상기 유전 탄성체 시트(11)의 측면(11c)에는 상기 측면으로부터 서로 다른 방향으로 일정길이 연장되는 제1,2돌출부(17 18)를 각각 구비한다.
상기 전극부(12)는 상기 유전 탄성체 시트(11)의 상부면(11a)에 일정두께로 도포되는 상부전극(13)과, 상기 유전 탄성체 시트(11)의 하부면(11b)에 일정두께로 도포되는 하부전극(14)을 갖추어 구성한다.
여기서, 상기 상,하부전극(13,14)은 상기 유전 탄성체 시트(11)의 외측테두리까지 연장하여 형성될 수도 있지만 상,하부 전극간의 간격이 매우 적기 때문에, 고전압 인가시 유전 탄성체 시트(11)의 외측테두리에서 전하들이 서로 도통되면서 쇼트(short) 즉, 브레이크 다운(break down)을 발생시키게 된다.
이에 따라, 상기 상,하부 전극(13,14)과 유전 탄성체 시트(11)의 외측테두리사이는 일정크기의 간격을 두고 이격되어 전극이 도포되지 않는 비구동 영역을 형성하여 고전압 인가시 발생되는 쇼트현상을 방지하도록 한다.
이러한 상부전극(13)은 상기 제1 돌출부(17)까지 연장되는 상부 연결전극(13a)을 포함하고, 상기 하부전극(14)은 상기 제2 돌출부(17)까지 연장되는 하부 연결전극(14a)을 포함하며, 상기 상,하부 연결전극(13a,14a)은 전원인가부(미도시)와 전기적으로 연결된다.
즉, 상기 상,하부 연결전극(13a,14a)을 통해 상기 유전 탄성체 시트(11)에 전압이 인가되면, 상기 상,하부 전극(13,14)간에 인력이 작용하여 상기 유전 탄성체 시트(11)는 상,하부면(11a,11b)사이에 맥스웰 스트레스 원리에 의한 압축력이 발생하여 상기 상,하부면중 어느 하나의 면으로 압축변위되고, 상기 인가된 전압에 상응하는 두께방향 수축변위를 유발하게 됨과 동시에 비압축성인 유전 탄성체 시트(11)는 수평방향으로 팽창된다.
여기서, 상기 개구부(15)는 원형공으로 구비되고, 상기 유전 탄성체 시트(11)는 상기 개구부(15)를 중앙영역에 일정크기로 관통형성한 도우넛 형태으로 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 상,하부전극(13,14)이 도포된 유전 탄성체 시트(11)는 도 4에 도시한 바와 같이, 두께방향으로 적어도 2개이상 적층배치되어 엑츄에이터 패키지(10')를 구성한다.
이러한 엑츄에이터 패키지(10')는 복수개의 유전 탄성체 시트(11)가 다층으로 적층되면서 상기 유전 탄성체 시트(11)의 제1돌출부(17)와 제2 돌출부(18)가 각각 서로 다른 가상 수직축을 따라 중첩되도록 배치되어야 한다.
이에 따라, 상기 제1,2돌출부(17,18)에 형성된 상,하부 연결전극(13a,14a)도 서로 다른 가상 수직축을 따라 중첩배치됨으로서 도전성 와이어(19a,19b)를 이용한 전기적인 연결작업을 보다 용이하게 수행할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 적층배치되는 유전 탄성체 시트(11)마다 형성된 개구부(15)는 서로 일치된다.
그리고, 상기 제1돌출부(17)와 제2돌출부(18)에는 전원인가부(19)로부터 연장된 도전성 와이어(19a 19b)가 각각 삽입되어 연결되는 와이어삽입공(17a,18a)을 각각 구비하고, 상기 도전성 와이어(19a,19b)중 어느 일측 도선성 와이어의 길이중간에는 인가되는 전압을 온/오프할 수 있도록 스위치부재(19c)를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1돌출부(17)에 형성되는 와이어삽입공(17a)과 상기 제2돌출부(18)에 형성되는 와이어삽입공(18a)은 서로 다른 가상 수직축에 배치된다.
이에 따라, 상기 제1돌출부(17)의 와이어삽입공(17a)으로 삽입되는 도전성와이어(19a)와 상기 제2돌출부(18)의 와이어삽입공(18a)으로 삽입되는 다른 도전성 와이어(19b)에 각각 서로 다른 극성을 인가하여 전압을 공급할 수 있는 것이다.
그리고, 최상부에 형성된 와이이삽입공(17a,18a)으로 각각 삽입된 상기 와이어(19a,19b)를 최하부에 형성된 와이어삽입공(17a,18a)까지 관통시켜 배출하는 상기 전원인가부(19)와 연결하는 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 제1 돌출부(17)와 제2 돌출부(18)를 서로 반대방향으로 향하도록 180도 위상차를 두고 구비되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 패키지 설계에 따라 다양한 위상차를 두고 구비될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제1실시예를 채용한 선형구동기를 도시한 조립도이고, 도 7은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제1실시예를 채용한 선형 구동기를 도시한 분해사시도이며, 도 8은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제1실시예를 채용한 선형 구동기를 도시한 사시도이다.
본 발명의 선형 구동기(100)는 도 6 내지 8에 도시한 바와 같이, 복수개의 고분자 유전체 엑츄에이터(10)가 다층으로 적층된 엑츄에이터 패키지(10')와, 수용부(110), 지지부(120) 및 출력부(130)를 포함하여 구성된다.
상기 엑츄에이터 패키지(10')는 고분자 유전체 엑츄에이터(10)가 다층으로 적층되어 구성되고, 이러한 고분자 유전체 엑츄에이터(10)는 서로 대향하는 상부면(11a)과 하부면(11b)사이에 측면(11b)을 구비하는 유전 탄성체 시트(11)와, 상기 유전 탄성체 시트(11)의 상,하부면(11a,11b)에 각각 도포되는 상,하부전극(13,14)을 전원인가부(19)와 전기적으로 연결하는 전극부(12)를 포함하여 구성된다.
이러한 엑츄에이터 패키지(10')에 적층되는 고분자 유전체 엑츄에이터(10)는 도 3(a)(b)(c)에 도시된 제1실시예의 구성과 서로 동일한바 이에 대한 설명은 이하 생략한다.
상기 수용부(110)는 상기 엑츄에이터 패키지(10')를 적어도 하나 이상 배치할 수 있도록 일정크기의 내부공간을 형성하는 중공부재로 구비되며, 이러한 수용부(110)는 상기 엑츄에이터 패키지(10')가 배치되는 내부공간을 구비하는 실린더(111)를 갖추고, 상기 실린더(111)의 상부에는 그 내부에 배치된 엑츄에이터 패키지(10')의 외부이탈을 방지하면서 상기 출력부(130)가 관통배치되는 조립공(112)을 구비하는 상부캡(113)을 구비한다.
그리고, 상기 실린더(111)의 하부에는 상기 엑츄에이터 패키지(10')가 배치되는 내부공간의 하부를 밀폐하는 하부캡(114)을 구비한다.
여기서, 상기 실린더(111)는 길이방향으로 양분되어 2분할되는 구조로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 엑츄에이터 패키지(10')의 형상에 맞추어 중공원통부재 또는 중공사각부재로 구비될 수도 있다.
상기 상,하부캡(113,114)은 상기 실런더(111)의 상부에 형성되는 수나사부와 나사결합되는 방식으로 조립될 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 접착제를 매개로 접착방식으로 조립될 수도 있다.
그리고, 상기 수용부(110)를 구성하는 실린더(111)의 내부공간에는 서로 다른 극성간의 전기적인 도통을 방지하도록 절연유를 주입하여 채우는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실린더(111)에는 상기 수용부(110)내에 배치되는 엑츄에이터 패키지(10')와 상기 수용부(110)의 외부에 배치되는 전원인가부(19)사이를 전기적으로 연결하는 도전성 와이어(19a,19b)가 외부로 인출되는 와이어인출공(111a,111b)을 각각 구비한다.
상기 와이어인출공(111a,111b)은 상기 실린더(111)내에 채워진 절연유가 외부로 유출되지 않도록 상기 도전성 와이어(19a,19b)를 외부로 인출한 다음, 실리콘과 같은 실링재로서 밀봉처리된다.
또한, 상기 상부캡(113)에 형성된 조립공(112)에는 상기 출력부(130)의 왕복운동을 원활하게 안내할 수 있도록 상기 출력부(130)와 조립되는 베어링부재(115)를 구비한다.
그리고, 상기 지지부(120)는 상기 엑츄에이터 패키지(10')의 중앙영역에 관통형성된 개구부(15)를 통하여 삽입되는 일정길이의 지지축(121)을 구비하고, 상기지지축(121)의 하부단에는 최하층의 엑츄에이터 패키지(10')와 접하는 지지판(123)을 구비한다.
상기 지지축(121)의 선단은 상기 엑츄에이터 패키지(10')를 관통하여 중공파이프부로 이루어지는 출력부(130)의 내부공에 배치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 수용부(110)에는 상기 엑츄에이터 패키지(10')를 직하부로 탄력지지하여 상기 엑츄에이터 패키지(10')를 압착고정하는 스프링부재(135)를 구비하며, 상기 스프링부재(135)는 상기 수용부(110)내에 배치되는 출력부(130)에 삽입되어 배치된다.
이러한 스프링부재(135)는 상기 상부캡(113)과 상기 출력부(130)의 하부단에 구비되는 스토퍼(133)사이에 배치되어 상기 엑츄에이터 패키지(10')를 직하부로 탄력지지하는 코일형태의 스프링부재로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 출력부(130)는 상기 수용부(110)의 밀폐된 상부를 통해 외부로 돌출되는 일정길이의 중공형 출력축(131)을 구비하고, 상기 출력축(131)의 하부단에는 상기 엑츄에이터 패키지(10')에 접하여 상기 엑츄에이터 패키지의 구동시 발생되는 외력을 외부로 전달하는 것이다.
이러한 출력축(131)에는 상기 엑츄에이터 패키지(10')를 직하부로 가압하는 탄성력을 제공하는 스프링부재(115)가 배치된다.
그리고, 상기 출력축(131)은 중공파이프형태로 구비되는바, 상기 지지축(121)의 상단일부는 상기 출력축(131)의 개방된 하단으로 삽입되고, 상기 출력축의 상단은 밀폐되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 엑츄에이터 패키지(10')와 인접하는 엑츄에이터 패키지사이에는 연결디스크(140)를 구비하며, 상기 연결디스크(140)의 일측면과 타측면에는 상기 엑츄에이터 패키지(10')의 유전 탄성체 시트(11)에 도포된 상,하부전극(13,14)중 어느 하나와 접촉하는 접촉돌기(145)와, 상기 인접하는 엑츄에이터 패키지(10')의 유전 탄성체 시트에 도포된 상,하부전극중 어느 하나와 접촉하는 다른 접촉돌기를 각각 구비한다.
여기서, 상기 연결디스크(140)는 상기 유전 탄성체 시트(11)에 형성된 개구부(15)에 대응하고, 상기 지지부(120)가 관통배치되는 일정크기의 관통공을 몸체 중앙에 구비하는 비도전성 강성 구조물로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 연결디스크(140)의 일측면과 타측면에 각각 구비되는 접촉돌기(145)는 환고리형으로 구비되고, 상기 접촉돌기(145)의 중심은 상기 관통공의 중심과 서로 일치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 접촉돌기(145)는 상기 유전 탄성체 시트(11)에 도포된 상,하부전극(13,14)의 외측테두리와 내측테두리사이에 해당하는 중앙영역과 접하도록 구비된다.
이는 전압인가에 의한 유전 탄성체 시트(11)의 작동시 상기 유전 탄성체 시트(11)에 도포되는 상,하부전극(13,14)의 외측테두리와 내측테두리사이에 해당하는 중앙영역에서 발생되는 변형률이 가장 크게 나타나기 때문이다.
도 9는 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제2실시예를 도시한 것으로서, (a)는 분해사시도이고, (b)는 사시도이며, (c)는 종단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제2 실시예가 다층으로 적층구성된 엑츄에이터 패키지를 도시한 사시도이고, 도 11는 도 10에 도시된 엑츄에이터 패키지를 도시한 종단면도이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터(20)는 도 9 내지 11에 도시한 바와 같이, 유전 탄성체 시트(21)와 전극부(22)를 포함하여 구성된다.
상기 유전 탄성체 시트(21)는 서로 대향하는 상부면(21a)과 하부면(21b)을 구비하고, 이들 사이에 위치하는 측면(21c)을 구비하는 장방형의 박판 필름상으로 구비된다.
이러한 유전 탄성체 시트(21)의 측면(21c)에는 상기 측면으로부터 서로 다른 방향으로 일정길이 연장되는 제1,2돌출부(27 28)를 각각 구비한다.
상기 전극부(22)는 상기 유전 탄성체 시트(21)의 상부면(21a)에 일정두께로 도포되는 상부전극(23)과, 상기 유전 탄성체 시트(21)의 하부면(21b)에 일정두께로 도포되는 하부전극(24)을 갖추어 구성한다.
여기서, 상기 상,하부전극(23,24)은 제1 실시예와 마찬가지로 상기 유전 탄성체 시트(21)의 외측테두리로부터 전기적 도통이 발생되지 않을 정도의 일정크기의 간격을 두고 이격되도록 상기 상,하부면(21a,21b)에 각각 도포되어 전극이 도포되지 않는 비구동 영역을 형성함으로서 고전압 인가시 발생되는 쇼트현상을 방지하도록 한다.
그리고, 상기 상,하부 전극(23,24)이 형성된 유전 탄성체 시트(21)는 상기 상,하부전극(23.24)중 어느 하나의 전극이 서로 면접하여 겹쳐지도록 몸체의 길이중앙이 반으로 접혀지면서 접힘부위를 형성하게 된다.
이러한 경우, 사각형의 유전 탄성체 시트(21)가 반으로 접혀짐으로서 접힘부위에 상,하부전극(23,24)과 유전 탄성체 시트(21)의 외측테두리와의 사이에 전극이 도포하지 않아 압전체의 움직임을 방해하는 비구동영역을 완전히 제거된 일측단을 가짐으로서, 고전압 인가시 보다 큰 변위를 얻을 수 있는 것이다.
상기 상부전극(23)은 상기 제1 돌출부(27)까지 연장되는 상부 연결전극(23a)을 포함하고, 상기 하부전극(24)은 상기 제2 돌출부(27)까지 연장되는 하부 연결전 극(24a)을 포함하며, 상기 상,하부 연결전극(23a,24a)은 전원인가부(미도시)와 전기적으로 연결된다.
즉, 상기 상,하부 연결전극(23a,24a)을 통해 상기 유전 탄성체 시트(21)에 전압이 인가되면, 상기 상,하부 전극(23,24)간에 인력이 작용하여 상기 유전 탄성체 시트(21)는 상,하부면(21a,21b)사이에 맥스웰 스트레스 원리에 의한 압축력이 발생하고, 상기 상,하부면중 어느 하나의 면으로 압축변위되고, 상기 인가된 전압에 상응하는 두께방향 수축변위를 유발하게 됨과 동시에 비압축성인 유전 탄성체 시트(21)는 수평방향으로 팽창된다.
그리고, 상기 상,하부전극(23,24)이 도포된 유전 탄성체 시트(21)는 도 10에 도시한 바와 같이, 두께방향으로 적어도 2개이상 적층배치되어 엑츄에이터 패키지(20')를 구성한다.
이러한 엑츄에이터 패키지(20')는 복수개의 유전 탄성체 시트(21)가 다층으로 적층되면서 상기 유전 탄성체 시트(21)의 제1돌출부(27)와 제2 돌출부(28)가 각각 서로 다른 가상 수직축을 따라 중첩되도록 배치되어야 한다.
이에 따라, 상기 제1,2돌출부(27,28)에 형성된 상,하부 연결전극(23a,24a)도 서로 다른 가상 수직축을 따라 중첩배치됨으로서 도전성 와이어(29a,29b)를 이용한 전기적인 연결작업을 보다 용이하게 수행할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 유전 탄성체 시트(21)는 몸체 길이중앙에 접혀지는 접힘부위가 인접하는 유전 탄성체 시트(21)의 접힘부위와 서로 반대방향을 향하도록 배치된다.
그리고, 상기 제1돌출부(27)와 제2돌출부(28)에는 전원인가부(29)로부터 연 장된 도전성 와이어(29a 29b)가 각각 삽입되어 연결되는 와이어삽입공(27a,28a)을 각각 구비하고, 상기 도전성 와이어(29a,29b)중 어느 일측 도선성 와이어의 길이중간에는 인가되는 전압을 온/오프할 수 있도록 스위치부재(29c)를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1돌출부(27)에 형성되는 와이어삽입공(7a)과 상기 제2돌출부(28)에 형성되는 와이어삽입공(28a)은 서로 다른 가상 수직축에 배치된다.
이에 따라, 상기 제1돌출부(27)의 와이어삽입공(27a)으로 삽입되는 도전성와이어(29a)와 상기 제2돌출부(28)의 와이어삽입공(28a)으로 삽입되는 다른 도전성 와이어(29b)에 각각 서로 다른 극성을 인가하여 전압을 공급할 수 있는 것이다.
그리고, 최상부에 형성된 와이이삽입공(27a,28a)으로 각각 삽입된 상기 와이어(29a,29b)를 최하부에 형성된 와이어삽입공(27a,28a)까지 관통시켜 배출하는 상기 전원인가부(29)와 연결하는 작업을 보다 용이하게 수행할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 제1 돌출부(27)와 제2 돌출부(28)를 서로 반대방향으로 향하도록 180도 위상차를 두고 구비되는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 패키지 설계에 따라 다양한 위상차를 두고 구비될 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제2실시예를 채용한 선형 구동기를 도시한 분해 사시도이고, 도 13은 본 발명에 따른 고분자 유전체 엑츄에이터의 제2실시예를 채용한 선형 구동기를 도시한 사시도이다.
본 발명의 선형 구동기(200)는 도 12 와 도 13에 도시한 바와 같이, 복수개 의 고분자 유전체 엑츄에이터(20)가 다층으로 적층된 엑츄에이터 패키지(20')와, 수용부(210), 지지부(220) 및 출력부(230)를 포함하여 구성된다.
상기 엑츄에이터 패키지(20')는 고분자 유전체 엑츄에이터(20)가 다층으로 적층되어 구성되고, 이러한 고분자 유전체 엑츄에이터(20)는 서로 대향하는 상부면(21a)과 하부면(21b)사이에 측면(21b)을 구비하는 유전 탄성체 시트(21)와, 상기 유전 탄성체 시트(21)의 상,하부면(21a,21b)에 각각 도포되는 상,하부전극(23,24)을 전원인가부(29)와 전기적으로 연결하는 전극부(22)를 포함하여 구성된다.
이러한 엑츄에이터 패키지(20')에 적층되는 고분자 유전체 엑츄에이터(20)는 도 9(a)(b)(c)에 도시된 제2실시예의 구성과 서로 동일한바 이에 대한 설명은 이하 생략한다.
상기 수용부(210)는 상기 엑츄에이터 패키지(20')를 적어도 하나 이상 배치할 수 있도록 일정크기의 내부공간을 형성하는 중공부재로 구비되며, 이러한 수용부(210)는 상기 엑츄에이터 패키지(20')가 배치되는 내부공간을 구비하는 실린더(211)를 갖추고, 상기 실린더(211)의 상부에는 그 내부에 배치된 엑츄에이터 패키지(20')의 외부이탈을 방지하면서 상기 출력부(230)가 관통배치되는 조립공(212)을 구비하는 상부캡(213)을 구비한다.
그리고, 상기 실린더(211)의 하부에는 상기 엑츄에이터 패키지(20')가 배치되는 내부공간의 하부를 밀폐하는 하부캡(214)을 구비한다.
여기서, 상기 실린더(211)는 사각형으로 구비되는 엑츄에이터 패키지(20')의 형상에 맞추어 좌우로 분할되는 중공형 사각파이프부재로 구비되거나 일체형으로 구비될 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 길이방향으로 양분되어 2분할되는 구조로 구비될 수도 있다.
상기 상,하부캡(213,214)은 상기 실런더(211)의 상,하부에 접착제를 매개로 접착방식으로 조립될 수도 있다.
그리고, 상기 수용부(210)를 구성하는 실린더(211)의 내부공간에는 고전압 인가시 서로 다른 전극간의 전기적인 쇼트현상을 방지하도록 절연유를 주입하여 채우는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실린더(211)에는 상기 수용부(210)내에 배치되는 엑츄에이터 패키지(20')와 상기 수용부(210)의 외부에 배치되는 전원인가부(29)사이를 전기적으로 연결하는 도전성 와이어(29a,29b)가 외부로 인출되는 와이어인출공(211a,211a)을 각각 구비한다.
상기 와이어인출공(211a,211b)은 상기 실린더(211)내에 채워진 절연유가 외부로 유출되지 않도록 상기 도전성 와이어(29a,29b)를 외부로 인출한 다음, 실리콘과 같은 실링재로서 밀봉처리된다.
또한, 상기 상부캡(213)에 형성된 조립공(212)에는 상기 출력부(230)의 왕복운동을 원활하게 안내할 수 있도록 상기 출력부(230)와 조립되는 베어링부재(215)를 구비한다.
그리고, 상기 지지부(220)는 상기 엑츄에이터 패키지(20')의 외측테두리를 지지하는 4개의 지지축(221)과, 상기 지지축(221)의 상단에 연결되어 최상층의 엑츄에이터 패키지(20')와 접하는 상부브라켓(223a)및 상기 지지축(221)의 하단에 연 결되어 최하층의 엑츄에이터 패키지(20')와 접하는 하부브라켓(223)을 구비한다.
상기 상부브라켓(223a)에는 상기 출력부(230)가 배치되는 관통공을 관통형성한다.
그리고, 상기 수용부(210)에는 상기 엑츄에이터 패키지(20')를 직하부로 탄력지지하는 스프링부재(235)를 구비하며, 상기 스프링부재(235)는 상기 수용부(210)내에 배치되는 출력부(230)에 삽입된다.
이러한 스프링부재(235)는 상기 상부캡(213)과 상기 출력부(230)의 하부단에 구비되는 스토퍼(233)사이에 배치되어 상기 엑츄에이터 패키지(20')를 직하부로 탄력지지하는 코일형태의 스프링부재로 구비되는 것이 바람직하다.
상기 출력부(230)는 상기 수용부(210)의 밀폐된 상부를 통해 외부로 돌출되는 일정길이의 중공형 출력축(231)을 구비하고, 상기 출력축(231)의 하부단에는 상기 엑츄에이터 패키지(20')에 접하여 상기 엑츄에이터 패키지의 구동시 발생되는 외력을 외부로 전달하는 것이다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.
상술한 바와같은 본 발명에 의하면, 유전 탄성체 시트의 몸체에 일정크기의 개구부를 관통형성하고, 상,하부전극이 연장되는 제1,2돌출부를 구비함으로서, 선 인장력을 인가하지 않은 상태에서도 충분한 변위량을 제공할 수 있고, 전기적 도통이 발생되지 않는 범위내에서 비구동영역을 최소화함으로서 비구동영역의 존재로 인해 발생될 수 있는 변위감소를 최소화할 수 있는 효과가 얻어진다.
또한, 고분자 유전체 엑츄에이터의 움직임만을 이용하여 직선왕복운동의 출력을 증가시킬 있고, 고분자 유전 탄성체의 수축력 및 수축변위를 그대로 사용하여 다른 구동방식에 비하여 출력및 집중화가 용이하여 구동성능을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (21)

  1. 상부면과 하부면사이에 측면을 구비하는 유전 탄성체 시트;와
    상기 상부면에 도포되는 상부전극과 상기 하부면에 도포되는 하부전극을 전원인가부와 전기적으로 연결되는 전극부를 포함하고,
    상기 유전 탄성체 시트는 몸체에 일정크기의 개구부를 관통형성하고, 상기 측면으로부터 서로 다른 방향으로 일정길이 돌출되는 제1,2돌출부를 구비하며,
    상기 상부전극은 상기 제1돌출부까지 연장되는 상부 연결전극을 구비하고, 상기 하부전극은 상기 제2돌출부까지 연장되는 하부 연결전극을 구비하여 상기 상,하부 연결전극을 통해 상기 유전 탄성체 시트에 전압이 인가되면 상기 유전 탄성체 시트가 상기 상,하부면중 어느 하나의 면으로 압축변위되어 상기 인가된 전압에 상응하는 변위를 제공함을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상,하부전극은 상기 유전 탄성체 시트의 외측테두리로부터 일정크기의 간격을 두고 이격되도록 상기 유전 탄성체 시트의 상,하부면에 각각 도포됨을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상,하부전극이 도포된 유전 탄성체 시트는 두께방향으로 적어도 2개이상 적층배치되고,
    상기 적층 되는 유전 탄성체 시트의 개구부는 중심이 서로 일치되고, 상기 적층되는 유전 탄성체 시트의 제1돌출부와 제2돌출부는 서로 다른 가상 수직축을 따라 중첩되도록 배치됨을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부는 상기 전원인가부로부터 연장된 도전성 와이어가 연결되는 와이어삽입공을 구비함을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 돌출부에 형성되는 와이어삽입공과 상기 제2돌출부에 형성되는 도전성 와이어삽입공은 서로 다른 가상 수직축에 배치됨을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터.
  6. 상부면과 하부면사이에 위치하는 측면을 갖는 유전 탄성체 시트;와
    상기 상부면에 도포되는 상부전극과 상기 하부면에 도포되는 하부전극을 갖추어 전원인가부와 전기적으로 연결되는 전극부를 포함하고,
    상기 유전 탄성체 시트는 상기 상,하부전극중 어느 하나의 전극이 서로 면접하여 겹쳐지도록 길이중앙이 접혀지고, 상기 측면으로부터 서로 다른 방향으로 일정길이 돌출되는 제1,2돌출부를 구비하며,
    상기 상부전극은 상기 제1돌출부까지 연장되는 상부 연결전극을 구비하고, 상기 하부전극은 상기 제2돌출부까지 연장되는 하부 연결전극을 구비하여 상기 상,하부 연결전극을 통해 상기 유전 탄성체 시트에 전압이 인가되면 상기 유전 탄성체 시트가 상기 상,하부면중 어느 하나의 면으로 압축변위되어 상기 인가된 전압에 상응하는 변위를 제공함을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 상,하부전극은 상기 유전 탄성체 시트의 외측테두리로부터 일정크기의 간격을 두고 이격되도록 상기 상,하부면에 각각 도포됨을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터.
  8. 제6항에 있어서, 상기 상,하부전극이 도포된 유전 탄성체 시트는 두께방향으로 적어도 2개이상 적층배치되고,
    상기 적층되는 유전 탄성체 시트의 제1돌출부와 제2돌출부는 서로 다른 가상 수직축을 따라 중첩배치되고, 상기 유전 탄성체 시트의 접힘부위는 인접하는 유전 탄성체 시트의 접힘부위와 서로 반대방향을 향하도록 배치됨을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1,2 돌출부는 상기 전원인가부로부터 연장된 도전성 와이어가 연결되는 와이어삽입공을 구비함을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1 돌출부에 형성되는 와이어삽입공과 상기 제2돌출부에 형성되는 도전성 와이어삽입공은 서로 다른 가상 수직축에 배치됨을 특징으로 하는 고분자 유전체 엑츄에이터.
  11. 유전 탄성체 시트의 상,하부면에 각각 도포되는 상,하부전극을 전원인가부와 전기적으로 연결하는 전극부를 포함하는 고분자 유전체 엑츄에이터가 다층으로 적층된 엑츄에이터 패키지;
    상기 엑츄에이터 패키지가 내부수용되는 수용부내에 배치되어 다층으로 적층되는 엑츄에이터 패키지를 지지하는 지지부 ;
    상기 수용부의 밀폐된 상단을 통해 외부로 돌출되고, 상기 엑츄에이터 패키지에 하부단이 접하여 상기 엑츄에이터 패키지의 구동시 발생되는 외력을 외부로 전달하는 출력부; 를 포함하는 선형 구동기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수용부는 상기 엑츄에이터 패키지가 적어도 하나 이상 배치되는 내부공간을 갖는 실린더와, 상기 실린더의 상부에 조립되고 상기 출력부가 삽입관통되는 조립공을 구비하는 상부캡과, 상기 실린더의 하부를 밀폐하는 하부캡을 포함함을 특징으로 하는 선형 구동기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 실린더는 내부공간에 절연유를 추가 포함함을 특징으로 하는 선형 구동기.
  14. 제12항에 있어서, 상기 조립공은 상기 출력부의 왕복운동을 안내하도록 상기 출력부와 조립되는 베어링부재를 추가 포함함을 특징으로 하는 선형 구동기.
  15. 제12항에 있어서, 상기 상부캡과 상기 출력부의 하부단에 형성되는 스토퍼사이에는 상기 엑츄에이터 패키지를 하부로 탄력지지하여 고정하는 스프링부재를 추가 포함함을 특징으로 하는 선형 구동기.
  16. 제11항에 있어서, 상기 지지부는 상기 엑츄에이터 패키지의 몸체중앙에 관통형성된 개구부에 배치되는 지지축과, 상기 지지축의 하부단에 구비되는 지지판을 포함함을 특징으로 하는 선형 구동기.
  17. 제11항에 있어서, 상기 지지부는 상기 엑츄에이터 패키지의 외측테두리를 지지하는 4개의 지지축과, 상기 지지축의 상단에 연결되어 최상층의 엑츄에이터 패키지와 접하는 상부브라켓및 상기 지지축의 하단에 연결되어 최하층의 엑츄에이터 패키지와 접하는 하부브라켓을 포함함을 특징으로 하는 선형 구동기.
  18. 제11항에 있어서, 상기 엑츄에이터 패키지와 인접하는 엑츄에이터 패키지사이에는 연결디스크를 추가 포함하고,
    상기 연결디스크의 일측면과 타측면에는 상기 엑츄에이터 패키지의 유전 탄성체 시트에 도포된 상,하부전극중 어느 하나와 접촉하는 접촉돌기와, 상기 인접하는 엑츄에이터 패키지의 유전 탄성체 시트에 도포된 상,하부전극중 어느 하나와 접 촉하는 다른 접촉돌기를 각각 구비함을 특징으로 하는 선형 구동기.
  19. 제18항에 있어서, 상기 연결디스크는 상기 지지부가 관통배치되는 일정크기의 관통공을 몸체 중앙에 구비하는 비도전성 강성 구조물로 이루어짐을 특징으로 하는 선형 구동기.
  20. 제18항에 있어서, 상기 접촉돌기는 환고리형으로 구비되고, 상기 접촉돌기의 중심은 상기 관통공의 중심과 서로 일치됨을 특징으로 하는 선형 구동기.
  21. 제18항에 있어서, 상기 접촉돌기는 상기 상,하부전극의 외측테두리와 내측테두리사이에 해당하는 중앙영역과 접하도록 구비됨을 특징으로 하는 선형 구동기.
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