KR101193656B1

KR101193656B1 - 전기 기계식 구동 장치

Info

Publication number: KR101193656B1
Application number: KR1020077018276A
Authority: KR
Inventors: 앤드리스 다넬; 스테판 요한슨; 요한 아브라함슨; 요나스 에릭슨
Original assignee: 피에조모터 웁살라 에이비
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2012-10-22
Also published as: US20060175932A1; JP2008530966A; EP1847011A4; US7208861B2; WO2006083205A1; EP1847011B1; EP1847011A1; KR20070100352A; JP4714225B2

Abstract

전기 기계식 구동 장치를 제조할 시에, 진동 특성은 테스트 환경에 규정되어 있다. 이들 특성은 모터 내에 배치될 시에 양호한 동작을 부여하는 것으로 발견된다. 2개의 굽힘 진동 모드가 규정된다. 한 진동 모드는, 각각의 외부 부분에 있는 2개의 지지대에서 스트랩되는 장치에 접속되는 s-모드이다. s-모드는 3개의 절점을 갖는다. 다른 진동 모드는, 이 지지대 및, 중간 부분에 배치된 구동 패드에서 스트랩되는 장치에 접속되는 ε-모드(112)이다. ε-모드는 이 중간 부분(111)의 각 측면에 있는 한 절점(155)을 가지며, 이 중간 부분(111)은 중간 부분(111)과 절점(155) 간의 부분(113, 115)에서의 스트로크 진폭보다 작은 스트로크 진폭을 갖는다. 제각기 2 및 3 포인트에서 스트랩되는 s-모드의 공진 주파수의 평균은 25%미만만큼 ε-모드(112)의 공진 주파수와 상이하다.

전기 기계식 구동 장치, 진동 모드, 지지대, 공진 주파수, 전기 기계식 모터

Description

전기 기계식 구동 장치{ELECTROMECHANICAL DRIVE ELEMENT}

본 발명은 일반적으로 전기 기계식 구동 장치에 관한 것으로서, 특히, 전기 기계식 구동 장치의 진동 특성 및 전기 기계식 구동 장치의 제조에 관한 것이다.

전기 기계 재료에 기초로 한 상당히 소형화된 모터는 비교적 작은 전력량만을 이용하여 미세 위치 조정을 할 수 있다. 소비재(consumer products)는 종종 매우 작은 저 중량, 저 전력 소비 및 값싼 모터에 대한 필요성을 갖는다.

미국 특허 제6,437,485호에는, 이중(double) 전기 기계식 장치에 기초로 한 전기 기계식 액츄에이터가 개시되어 있다. 전기 기계식 장치는 각각의 외부 단부(outer end)에 있는 고정자에 기계적으로 지지한다. 구동부는 본질적으로 전기 기계식 장치의 중간에 부착되어, 이동될 수 있는 본체의 표면에 대한 콘택트(contact) 역할을 한다. 잘 정의된(well-defined) 전압 신호를 전기 기계식 장치의 전기 기계적 활동부에 공급함으로써, 구동부는 운동(motion)을 이동되는 본체로 전달하기 위해 2차원적으로 이동시킨다. 이 기본적 구상은 매우 성공적인 것으로 입증되어, 예컨대, 미국 특허 제6,747,394호에서 더욱 개선책이 개시되어 있다.

공개된 국제 특허 출원 WO 2004/088831 A1에서는, 공진 작용이 논의되었다. 한 실시예는 상술한 타입의 모터이다. 여기서, 예컨대, 2개의 굽힘(flexural) 공진 주파수가 서로에 대해 비교적 근접해 위치되는 식으로 전기 기계식 장치를 설계하여 모터 내에 배치함으로써, 동작이 쉽게 된다고 진술하고 있다.

실제적인 모터 제조 시에, 실제 동작 중에 공진 주파수를 검증하는 것은 비교적 비현실적이고, 공진 주파수가 의도된 값으로 제공되지 않을 경우에 조립된 장치를 변경하려고 하는 것은 더더욱 비현실적인 것으로 나타났다.

본 발명의 일반적 목적은 개선된 전기 기계식 구동 장치 및 이와 같은 장치를 포함하는 디바이스(device)를 제공하는 것이다. 본 발명의 특정 목적은 개선된 진동 특성을 가진 전기 기계식 구동 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 특정 목적은 이와 같은 진동 특성의 개선된 재현성(reproducibility)을 부여하는 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적은 첨부한 특허청구범위에 따른 디바이스 및 방법에 의해 달성된다. 일반적으로, 전기 기계식 장치의 바람직한 진동 특성은 잘 정의된 테스트 환경에서 규정된다. 이들 특성은 모터 조립체 내에 배치될 시에 양호한 동작을 부여하는 것으로 발견된다. 2개의 굽힘 진동 모드가 규정되고, 이의 공진 주파수는 서로로부터 너무 떨어지지 않는 것으로 나타난다. 한 진동 모드는, 전기 기계식 장치가 전기 기계식 구동 장치의 각각의 외부 부분에 있는 2개의 지지대에서 스트랩(strap)되는 상태에 접속되는 s-모드이다. s-모드는 3개의 절점(nodal point)을 가진 2차 모드이다. 다른 진동 모드는, 전기 기계식 장치가 이 지지대뿐만 아니라 전기 기계식 구동 장치의 중간 부분에 배치된 구동 패드에서도 스트랩되는 상태에 접속되는 ε-모드이다. ε-모드는 이 중간 부분의 각 측면에 있는 한 절점을 가지며, 이 중간 부분은 중간 부분과 절점 간의 전기 기계식 구동 장치의 부분들에서의 스트로크(stroke) 진폭보다 작은 스트로크 진폭을 갖는다. s-모드 및 ε-모드의 공진 주파수는 s-모드 공진 주파수의 25%미만만큼 상이하다.

구동 패드 특성뿐만 아니라 구동 패드의 부착 수단의 특성도 전기 기계식 모터내에 최종 조립하기 전에 공진 주파수를 조정하는데 이용할 수 있다.

본 발명의 한 이점은, 모터 내로 최종 조립하기 전에 전기 기계식 구동 장치의 공진 동작의 적합성이 실행될 수 있다는 것이다. 이것은, 적절한 동작을 보증 하는 더욱 잘 정의된 특성을 가진 전기 기계식 구동 장치를 달성하기 위해 개시한다.

본 발명은, 본 발명의 추가적 목적 및 이점과 함께, 첨부한 도면과 함께 취해진 다음의 설명을 참조로 최상으로 이해될 수 있다.

도 1은 전기 기계식 모터의 실시예의 개략도이다.

도 2A-C 및 2F-H는 전기 기계식 구동 장치의 진동 모드를 개략적으로 도시한 다이어그램이다.

도 2D는 구동 패드 및 피벗 지지대를 가진 전기 기계식 구동 장치의 실시예를 도시한 것이다.

도 2E는 본 발명에 따른 전기 기계식 구동 장치에 대한 스트랩핑(strapping) 포인트를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 전기 기계식 모터의 실시예의 개략도이다.

도 4는 본 발명이 적용될 수 있는 전기 기계식 모터의 다른 실시예의 개략도이다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 전기 기계식 모터의 또 다른 실시예의 개략도이다.

도 6은 상이한 스트랩핑 상태 동안 진동의 c-모드, s-모드 및 ε-모드에 대한 공진 주파수를 도시한 다이어그램이다.

도 7A-B는 공진 주파수의 임피던스 측정의 통상의 결과를 도시한 다이어그램이다.

도 8은 본 발명에 따른 구동 장치 제조 방법의 실시예의 주 단계의 흐름도이다.

도 9는 본 발명에 따른 전기 기계식 모터 제조 방법의 실시예의 주 단계의 흐름도이다.

도 10은 본 발명에 따른 전기 기계식 구동 장치에 유용한 구동 패드의 실시예의 개략도이다.

도 11은 본 발명에 따른 전기 기계식 모터에 유용한 이동될 구동 패드 및 본체의 실시예의 개략도이다.

도 12는 본 발명에 따른 전기 기계식 구동 장치에 유용한 구동 패드의 다른 실시예의 개략도를 포함한다.

도 13A-B는 도 1에 따른 전기 기계식 모터의 큰 부하에서 발생하는 경사 효 과(tilting effect)의 개략도이다.

도 14는 본 발명에 따른 전기 기계식 모터의 실시예에서 구동 주파수와 구동 속도 간의 통상의 관계를 도시한다.

도 1에서, 이중 다형(multimorph) 휨 진동 액츄에이터 장치(10), 이 경우에는 모터의 실시예가 간략히 도시된다. 전기 기계식 모터는 이동될 본체를 구동하는 전기 기계식 모터로서 간주될 수 있다. 고정자(20)는 구동 패드(40)에 의해 이동될 본체(1)에 대해 작동하는 전기 기계식 구동 장치(30)를 포함한다. 전기 기계식 구동 장치(30)는 가요성 인쇄 회로 기판(50)의 제 1 (상부)측(153)에 부착되고 그에 의해 지지된다. 피벗 지지대(52)는 가요성 인쇄 회로 기판(50)의 대향측(154) 상에 부착된다. 피벗 지지대(52)는 가요성 인쇄 회로 기판(50)에 집적된 두꺼운 부분 또는, 예컨대, 아교에 의해 부착되는 개별 체적(volume)으로서 설계될 수 있다. 이 지지대(52) 및 가요성 인쇄 회로 기판은 함께 전기 기계식 구동 장치(30)의 캐리어(150)를 구성하며, 가요성 캐리어는 전기 및 기계적 접속을 위해 이용된다. 스프링(54)은, 화살표(58)로 도시된 바와 같이, 수직 항력(normal force)에 의해 본체(1)로 전기 기계식 구동 장치(30)를 누른다. 이 스프링(54)은 팁(tip)(56)에 의해 이 수직 항력을 피벗 포인트(152)에서 피벗 지지대(52)로 전달한다.

전기 기계식 구동 장치(30)는, 본 실시예에서, 제각기 활동부(34 및 36)를 가진 2개의 압전 이중 이형부(double bimorph)를 포함한다. 구동 장치(30)는, 이중 화살표(42)로 도시된 바와 같이, 도면에서 스트로크(stroke) 업 및 다운으로, 본 명세서에서 굽힘 운동으로 나타낸 휨 운동에서 구동 가능하다. 활동부(34 및 36)의 휨 동작은, 방향(42) 뿐만 아니라 방향(42)에 횡단하는 방향으로도 구동 패드(40)의 운동을 생성한다. 최종으로, 본체(1)는 구동 패드(40)와의 상호 작용에 의해 이동된다.

구동 장치(30)는 통상적으로 피벗 지지대(52)에 근접 배치된 가요성 인쇄 회로 기판(50)에 있는 4개의 전기 단자에 기계적 및 전기적으로 접속된다. 스프링(54)의 팁(56)과 피벗 지지대(52) 간의 접촉부는 플로팅(floating) 방식으로 전기 기계식 구동 장치(30)를 서스펜드(suspend)한다. 환언하면, 캐리어(150)는, 피벗 포인트(152) 주변의 스프링(54)에 대해 전기 기계식 구동 장치(30)와 평행한, 즉 화살표(157)와 평행한 축 주변으로 피벗할 수 있다.

모터는 통상적으로 2개의 위상 시프트 신호를 2개의 위상에 적용함으로써 동작된다. 4개의 단자, 즉 위상 A 및 B, Gnd 및 Vcc가 통상적으로 이용된다. 모터는 통상적으로 오히려 큰 주파수 범위, 통상적으로 제 2 굽힘 공진 주파수의 25% 주변에서 동작한다. 이 기능은 타원 궤도를 따라 이동하는 구동 패드 상의 접촉점을 가진 통상의 초음파 모터와 유사하다. 구동 방향, 즉 x 방향을 따른 이동은 본질적으로 자유 빔의 2차 굽힘 모드 공진에 밀접하게 관계된 굽힘 모드에 의해 유발된다. 이 모드는 3개의 절점을 포함한다. 이 공진은, 구동 장치가 구동 로드와 접촉 해제되고, 구동 패드가 구동 로드와 접촉할 시에 상이한 조건으로 인해 동작 시 넓게 된다.

결과적으로, 본체(1)의 실제 운동은 일반적으로 전기 기계식 구동 장치(30) 의 진동 운동에 의존한다. 이 진동은, 한편, 전기 기계식 재료 및 전극의 구조와 이 재료를 여기하는 전압 신호에 의존하고, 다른 한편으로는, 가요성 인쇄 회로 기판(50), 구동 패드(40), 본체(1) 그 자체, 피벗 지지대(52) 및 스프링(54)과 같은 주변부와의 상호 작용에 의존한다. 마찰, 탄성 특성, 질량 등을 포함하는 파라미터는 전기 기계식 구동 장치(30)에 대한 실제 진동 조건을 결정하는데 중요하다. 그래서, 일반적인 경우에, 양호한 예측 가능성(predictability) 및 재생성을 제공하는 정확도를 가진 이와 같은 모든 파라미터를 제어하는 것이 참으로 매우 곤란하다. 종래 기술의 실제적은 많은 경우에, 설계는 실험적으로 테스트되어, 양호한 동작을 달성하기 위해 조립될 시에 조정되어야 한다. 이와 같은 상황은 일반적으로 매우 만족스럽지 못하며, 바램은 양호한 전체 동작 제어를 가져야 하는 것이다.

기계 과학에서, 전체적으로 자유 진동 빔의 조건은 매우 잘 이해된다. 도 2A는 이와 같은 빔(100)을 개략적으로 도시한다. 점선 곡선(102)은 어떤 진동 모드 (1차 공진 모드) 동안 빔의 스트로크를 도시한다. 2개의 절점은 (155)로 나타낸다. 도 2B는 점선 곡선(106)으로 나타낸 다른 진동 모드, 즉, 2차 공진 모드에서 동일한 자유 빔(100)을 도시한다. 3개의 절점은 (155)로 나타낸다. 도 2C는 점선 곡선(110)으로 나타낸 다른 진동 모드, 즉, 3차 공진 모드에서 동일한 자유 빔(100)을 도시한다. 4개의 절점은 (155)로 나타낸다. 주파수, 스트로크 진폭, 에너지 콘텐트 등은 비교적 결정하기가 쉽다.

그러나, 도 2D에 도시된 바와 같이, 이와 같은 빔(100)이, 예컨대, 지지 레버(116)를 통해 구동 패드(114) 및/또는 피벗 지지대(152)를 구비하면, 특히, 구동 패드가 간헌적으로 없거나 본체(1)와 접촉할 시에 모터 동작 중에, 상태는 더욱 복잡하게 된다. 도 2D에서, 구동 패드(114)는, 질량, 스프링 상수, 길이, 마찰 계수, 댐핑(damping) 특성, 구동 로드와의 상호 작용 특성 등에 따라 진동에 영향을 미칠 것이다. 피벗 포인트(152)의 병진 및 회전 스프링 및 댐핑 특성과, 지지 레버(116)의 높이, 스프링 및 댐핑 특성은 또한 중요할 것이다.

본 실시예에서, 구동 장치는, 동작 중에, 모터 고정자 및 구동 로드 (또는 이동될 본체)로 적어도 부분적으로 스트랩된다. 도 2E에서, 3개의 스트랩핑 포인트는 (118 및 120)으로 나타낸다. 동작 중에, 구동 장치는, x 방향의 병진 운동이 본질적으로 방해를 받지만, 포인트(118) 주변의 회전이 본질적으로 허용되는 식으로 포인트(118)에서 또는 그 근처에서 항상 스트랩될 것이다. 이 피벗 포인트는 원하는 진동 모드의 절점에 근접하도록 선택된다. 간략히 상술한 바와 같이, 2개의 절점이 포인트(118)의 근처에 배치되는 3개의 절점을 가진 진동 모드는 아마 x 방향의 운동을 필연적으로 수반한다. 도 2B로부터 알 수 있는 바와 같이, 구동 장치의 중간에 배치된 구동 패드의 팁(tip)은 본질적으로 x 방향으로 운동을 실행할 것이다. 이 장치의 스트로크는 문자 "s"를 닮고, 진동 모드는 본 명세서에서 "s-모드"로 나타낸다. 포인트(118)에서만 스트랩되는 장치에 대한 s-모드 공진 주파수는 전체적으로 자유 장치(free element)장치의 대응하는 공진 값에 비교적 근접한 값을 가질 것이다.

사실상, x 방향의 포인트(120)의 스트랩핑은 포인트(118)에서나 이 장치의 절점에 근접하여 x 방향으로 고정되는 장치를 필요로 할 것이다. 많은 경우에, 구 동 장치가 통상적으로 절점에 근접하여 납땜되는 가요성 인쇄 회로 기판은 스트랩핑력(strapping forces)을 방해할 것이다. 가요성 인쇄 회로 기판은, 예컨대, 모터 하우징에 접착되거나 기계적으로 크램프된다. z 방향의 포인트(120)의 스트랩핑은 보통, 이동되는 본체에 평행한 면의 양측 상에 동일한 구동 장치가 있는 대칭형 장치에 의해 달성된다.

x 방향으로 구동 장치를 고정하는 하나의 방법은 스프링을 이용하여 전기 기계식 구동 장치를 액츄에이터의 안정된 부분에 클램프하는 것이다.

이동되는 본체가, 구동 패드의 팁과 접촉하여, 매우 작은 질량을 가지고, 어떤 방향으로 자유롭게 이동되면, 구동 장치의 진동 모드는 영향을 받지 않는다. 그러나, 그것은 이 상태가 아니다. 구동 패드와 이동될 본체 간의 접촉은, 진동 동작을 변경하는 부가적인 스트랩핑 포인트(120)로서 작용할 것이다. z 방향, 즉 이동될 본체에 수직인 구동 패드의 병진의 제한은 s-모드의 동작에 매우 큰 충격을 주지 않는데, 그 이유는 구동 패드가 절점에 근접하여 부착되기 때문이다. 반면에, x 방향 병진, 예컨대, 이동하는 무거운 본체에 의해 유발된 제한은 s-모드에 상당히 영향을 줄 것이다. 운동 가능성이 전체적으로 금지되면, 도 2F에서 점선 곡선(108)로 도시된 다른 진동 모드가 생성할 것이다. 여기서, 그것을 "왜곡된 s-모드(distorted s-mode)"라 명명한다. 결과적으로, 이와 같은 모드의 공진 주파수는 절점(120)에서 전혀 제한을 갖지 않는 s-모드와는 아주 상이할 것이다.

자유 장치에 대해 도 2A에 도시된 1차 굽힘 진동 모드는 2차 굽힘 진동 모드보다 더 낮은 공진 주파수를 갖는다. 이 장치의 스트로크의 형상으로 인해, 이 모 드는 본 명세서에서 "c-모드"로 나타낸다. s-모드의 경우에서와 같이, 피벗 포인트(118)에서의 이 장치의 스트랩핑은 c-모드에 대해 주파수를 약간 변경할 것이지만, 주요 굽힘 동작에 영향을 주지 않을 것이다. 그러나, 포인트(120)에서의 스트랩핑의 도입은 이 경우에 극적인 결과를 가질 것이다. 포인트(120)에 근접한 z 방향으로 자유롭게 이동하는 능력에 관한 제한은 완전히 새로운 타입의 진동 모드를 생성할 것이다. 많은 설계에 대해, 새로운 타입의 공진 모드, ε-모드가 생성하는 것으로 발견된다. 이 ε-모드는 도 2G에서 점선 곡선(112)으로 개략적으로 도시되고, 2개의 절점(155)을 가지며, 이 장치의 중간 부분(111)이 어느 한 측면 상의 부분(113, 115)보다 작은 스트로크 진폭을 갖는 것을 특징으로 한다. 환언하면, ε-모드(112)는 절점(155)과 중간 부분(111) 간의 어느 곳에 최대 스트로크 진폭을 갖는다. 그럼에도 불구하고, 2개의 외부 절점(155) 간에는 부가적인 절점이 존재하지 않는다.

ε-모드를 관찰하면, z 방향으로의 중간 부분의 이동의 제한은 결정적으로 중요함을 알 수 있다. 그러나, ε-모드가 실질적으로 대칭이므로, x 방향의 동작은 중요하지 않거나 적어도 덜 중요하다. 이 장치의 매우 강한 강성(stiff) 스트랩핑은 결과적으로 중간 부분에 대한 더욱 작은 스트로크를 생성할 것이다. 중간 부분의 운동 제한이 절대적인 지극히 이론적인 경우에, 이 상태는, 도 2H에서 점선 곡선(119)으로 도시된 것과 유사하게 된다. 도 2F의 상태와 도 2H의 상태를 비교함으로써, "강성" s-모드 및 "강성" ε-모드에 대한 진동 조건은 동일하고, 이론상 동일한 공진 주파수에서 생성하는 것을 알 수 있다. s-모드가 주로 x 방향의 운동 특 성에 의해 영향을 받고, ε-모드가 z 방향의 운동 특성에 의해 영향을 받으므로, ε-모드 공진 주파수가 s-모드 공진 주파수에 비교적 근접하게 되는 식으로 장치의 특성을 적응시킬 수 있다. 일반적으로, x 방향의 강성 특성은 s-모드 공진 주파수를 증대시키는 경향이 있지만, z 방향의 강성 특성은 ε-모드 공진 주파수를 증대시키는 경향이 있다.

동작 중에, 동작 사이클이 장치가 이동되는 본체에 기계적인 접촉을 해제하는 단계를 수반해야 하므로, 더욱 복잡한 상태가 발생한다. 구동 패드와 본체 간의 접촉이 존재하는 한, 3개의 포인트에서 장치를 스트랩핑하는 것과 유사한 상태가 존재한다. 그러나, 구동 패드가 이 본체를 해제하면, 2개의 포인트에서 장치를 스트랩핑하는 것과 유사한 상태가 존재한다. 따라서, 3-포인트 스트랩핑 상태와 2-포인트 스트랩핑 상태 간의 어떤 종류의 혼합인 어떤 진동 상태일 필요가 있다. 해제 주기가 진동 주기보다 짧으므로, 프로세스는 여기 역학(excitation dynamics)에 의해 영향을 받아, 3-포인트 또는 2-포인트 스트랩핑 경우에 관계되는 공진 주파수에 관하여 전혀 기술되지 않을 수 있다. 이와 같은 고속 이벤트 코스를 따르는 것(to follow fast courses of events)은 사실상 매우 곤란하다. 오늘날의 이용 가능한 분석 도구에 의해, 이 장치의 진동 특성을 조정하기 위해 이와 같은 직접 분석을 이용하는 것은 적절치 않다.

본 발명에 따르면, 좋은 특성이 나오는 스트랩핑 조건의 관련된 진동 모드에 대한 상기 이해를 고려하여, 실험적으로 양호한 동작 특성을 부여하는 이와 같은 잘 정의된 진동 모드의 특성을 찾는 것이 제안된다. 따라서, 장치가 25%미만으로 2 개의 외부 포인트에서 바로 스트랩되는 상태에 대해 s-모드 공진 주파수와 상이한 ε-모드 공진 주파수를 가진 전자 기계식 구동 장치가 통상적으로 양호한 동작 특성을 가진 모터 조립체를 부여하는 것으로 발견되었다. s-모드의 측정은 이 장치가 2 또는 3개의 포인트에서 스트랩될 시에 실행된다. ε-모드의 측정은 이 장치가 이 장치의 각각의 외부 부분뿐만 아니라 구동 패드에서의 피벗 지지대에서 스트랩될 시에 실행된다. 이와 같은 측정이 모터 내로 최종 조립 전에 실행될 수 있으므로, 최종 조립 전에 진동 특성을 변경하기 위해 이 장치에서 수정이 실행될 수 있다.

모터는 제어식 ε-모드 진동을 갖도록 여러 방식으로 구축될 수 있다. 도 3은, 모터 하우징 내의 일부 적당한 안정 지지 부분(59)에 부착된 스프링(57)을 이용하여, 구동 장치의 중앙에서, 수직 항력(58)을 생성하기 위해 구동 패드의 대향측에 누르는 선택적 실시예이다. 스프링(57)은, 원하는 주파수에서 s-모드 진동을 유지하기 위해 이 장치의 구동 패드측의 스프링 상수 및, x 방향의 비교적 약한 스프링 상수와 정합되는 z 방향의 스프링 상수를 갖는다.

도 4에는 다른 실시예가 도시된다. 이 경우에, 구동 장치(30)의 양 측면상에는 유사한 구동 패드(40)가 있고, 이동되는 본체(1)는 동시에 양방의 구동 패드(40)에 누른다. 이 구동 장치(30) 상의 구동 패드(40)의 2개의 상이한 접촉점은 양자 모두, 점선으로 도시된 바와 같이, 타원 궤도를 따라 이동하지만, 대향 방향으로 이동할 것이다. 간략화를 위해, 구동 패드(40)가 타원 궤도를 따른 절반의 이동 중에 본체(1)와 접촉하는 경우를 고려하면, 상위 구동 패드는 본체(1)를 접촉점(41)에서 좌측으로 이동시킬 것이다. 하위 구동 패드는 동시에 본체(1)에서 해제 될 것이다(45). 사이클의 절반 후에, 상위 구동 패드는 해제할 것이고, 하위 구동 패드는 접촉하여, 본체(1)를 좌측으로 더 이동시킬 것이다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 상위 구동 패드는 이때 후방으로 이동할 수 있고, 포인트(43)를 통과한 직후에 제 1 사이클을 반복할 것이다.

도 5에는 제 3 실시예가 도시된다. 이 경우에, 구동 패드(40)는 원통형 구멍(47)을 가지며, 이를 통해 구동 로드(1)가 삽입된다. 구멍(47)을 정하는 구동 패드(40)의 표면은 구동 로드(1) 상으로 힘을 가한다. 이 구동 메카니즘은, 구멍 로드가 원하는 ε-모드 진동을 생성하는 스프링 상수를 가지므로 도 4에 기술된 것과 유사하다. 양 측면 상의 구멍/로드와의 대칭형의 배치는 시스템 내의 원하지 않는 진동을 회피하는데 유익하지만, 어떤 경우에는 하나의 구동 로드(1)만이 이용된다.

양방의 도 4 및 도 5에서, 구동 패드(40)와 본체(1) 간의 공차는 중요한 제조 단계이다. 한 기술은, 원하는 수직 항력이 통상의 제조 공차 내에서 달성하도록 저 스프링 상수를 가진 본체(1)를 이용하는 것이다. 다른 제조 기술은 표명된 비탄성(pronounced anelasticity)을 가진 재료의 구동 패드(40)를 이용하는 것이다. 즉, 이 구동 패드(40)는 탄성적으로 느린 변형할 것이고, 공차는 이 비소성(nonplastic) 변형에 의해 보상될 것이다. 여러 타입의 소성(plastic) 변형이 물론 이용될 수 있지만, 수직 항력이 시간에 따라 감소하는 위험이 존재한다. 그럼에도 불구하고, 일부 응용은 관련된 성능 변경을 시간에 따라 허용할 것이다.

도 6은 일례의 공진 주파수를 도시한 다이어그램이다. 라인(150)은 전체적으로 자유로운 (이론상) 구동 장치의 c-모드의 공진 주파수를 도시한다. 테스트 실시 예의 경우, 시뮬레이션은 공진 주파수가 약 30 kHz이도록 부여한다. 동일한 구동 장치에 대한 s-모드 공진 주파수는, 라인(154)으로 도시된 바와 같이, 약 80 kHz로 나타난다. 구동 장치의 각각의 외부 부분에서의 위치에서 구동 장치를 스트랩핑할 시에는 진동 조건을 변경시킨다. s-모드에서, 라인(156)은 약 78 kHz의 공진 주파수 f1로 이동한다. 최종으로, 구동 장치가 또한 구동 패드에서 스트랩되면, 새로운 타입의 진동 모드가 나타난다. ε-모드에서, 라인(158)은 테스트 설정 시에 약 90 kHz의 공진 주파수 f3에서 나타난다. 대응하는 "왜곡된" s형 모드(도 2F 참조)에서, 라인(160)은 약 100 kHz의 공진 주파수 f2에서 나타난다.

진동 공진 측정은 여러 방식으로 실행될 수 있다. 이용할 수 있도록 입증된 하나의 방법은 임피던스 스펙트럼을 기록하는 것이다. 사인 형상을 가진 테스트 신호는 구동 장치의 위상 단자(phase terminal)에 접속된다. 이 신호는 매우 잘 정의된 주파수 및 특정 진폭을 갖는다. 측정 접속부는 구동 장치의 접지 단자에 접속된다. 측정 기구는 테스트 신호 접속부와 접지 접속부 간에 임피던스의 크기 및 위상을 측정한다. 이것은, 실 저항뿐만 아니라 복잡한 복소 리액턴스가 쉽게 유도 가능하다는 것을 의미한다. 이 임피던스는 테스트 신호 주파수의 함수로서 측정된다.

어떤 주파수 구간은 적절한 세트의 측정 주파수를 선택함으로써 조사된다. 이 측정의 크기는 통상적으로 임피던스 곡선으로서 주파수의 함수로 플롯(plot)된다. 통상의 형상의 임피던스 곡선은 도 7A에 도시된다. 임피던스 크기의 국소 최소(local minimum)는 공진 주파수(130)에서 나타난다. 마찬가지로, 국소 최대는 반공진(anti-resonance)(132)에서 나타난다. 도 1에 제공된 것과 같은 대칭형 구동 장치에서, 대칭에 관한 정보가 또한 달성될 수 있다. 구동 장치의 상이한 부분 상에 위상을 접속함으로써, 비대칭형 공진이 억압된다. 이는, 예컨대, s-모드가 나타나지 않고, c-모드 및 ε-모드가 잔존한다는 것을 의미한다.

도 7B에서, 상기 논의에 따라, 3개의 포인트에서 스트랩된 구동 장치로부터의 임피던스 스펙트럼이 도시된다. 이 임피던스 스펙트럼은 잡음 및 관계없는 최소 공진을 억압하도록 처리된다. 상위 곡선(134)은 하나의 위상 및 접지 간의 임피던스 크기이지만, 하위 곡선(136)은 공동으로 접속된 위상 및 접지 간의 임피던스이다. 89 kHz에서의 공진(138)은 대칭형 진동 모드, 이 경우에는 ε-모드로서 명백히 식별된다. 약 100 kHz에서의 공진(140)은 비대칭형 모드, 이 경우에는 왜곡된 s-모드이다.

도 8은 본 발명에 따른 구동 장치의 제조 방법의 한 실시예의 주요 단계의 흐름도를 도시한 것이다. 이 절차는 단계(200)에서 개시한다. 단계(210)에서, 여기 전극을 가진 전기 기계식 재료의 체적(volumes)이 제공된다. 이것은 종래 기술에서 공지된 어떤 방법에 의해 실행될 수 있다. 단계(212)에서, 구동 패드는 전기 기계식 구동 장치의 중간 부분에서 부착된다. 이 부착은, 한 실시예에서, 접착에 의해 실행된다. 단계(214)에서, 전기 기계식 구동 장치는 2 및 3 포인트에서 스트랩되고, 대응하는 주파수 f1 및 f2는 측정된다. s-모드는 3개의 노드를 가진 진동 모드이며, 이 중 하나는 구동 장치의 중간 부분에 위치된다. 단계(216)에서, 전기 기계식 구동 장치는 부가적으로 구동 패드에 스트랩되고, ε-모드의 제 3 공진 주파수 f3는 측정된다. ε-모드는 중간 부분 외부의 각 사이드에서 하나의 노드를 가진 진 동 모드이며, 여기서, 중간 부분은 중간 부분과 노드 간의 부분에서 스트로크 진폭보다 작은 스트로크 진폭을 갖는다. 단계(218)에서 검사된 바와 같이, 제 3 공진 주파수 f3이 공진 주파수 f1 및 공진 주파수 f2의 평균에서 25%의 원하는 공차내에 있으면, 절차는 단계(299)로 계속하며, 여기서, 이 절차는 종료된다. 그러나, 단계(218)에서, f3가 f1 및 f2의 평균에서 25% 내에 있지 않은 것으로 판명되면, 절차는 단계(220)로 계속하며, 여기서, 구동 패드 및/또는 부착 수단이 적응된다. 그 후, 이 절차는 재개된 공진 측정을 위해 단계(214)로 복귀한다.

도 9는 본 발명에 따른 모터의 제조 방법의 실시예의 주요 단계의 흐름도이다. 대부분의 단계는 도 8에 도시된 것과 동일하여 다시 기술되지 않는다. 단계(218)에서 검사된 바와 같이, 제 3 공진 주파수 f3이 공진 주파수 f1 및 공진 주파수 f2의 평균에서 25%의 원하는 공차내에 있으면, 절차는 단계(222)로 계속한다. 단계(222)에서, 구동 장치는 이동될 본체와 고정자 간의 모터 내에 배치된다. 이에 의해, 구동 패드는 본체와 기계적으로 접촉하여 배치된다. 절차는 단계(299)에서 종료한다.

구동 로드, z 방향으로부터 떨어진 이동은, 상술한 바와 같이, 구동 장치 및 구동 패드의 양방이 관여하는 공진이다. z 공진에 수반되는 모든 부분이 중요하지만, 구동 패드와 전기 기계 재료 간의 접착제 봉인(glue seal), 패드 자체 및, 이동될 본체에 대한 접촉면은 특히 중요하다. 실제 상황에서는, 접촉면 구조를 결정하여, 먼저 접착제의 재료 특성을 선택하고 나서, 구동 패드 기하학 형상, 재료 특성 및 접착제의 기하학 파라미터를 최적화하여 요구된 진동 특성을 달성하도록 하 는 것이 바람직하다.

구동 패드(40)는 보통, 도 10에 개략적으로 도시된 바와 같이, 접착제(60)에 의해 구동 장치(30)에 접착된다. 이 실시예에서, 구동 패드(40)는 적절한 동작 기하학적 형상(well operating geometry)이도록 입증된 얇은 벽(thin walled)의 관의 형상을 갖는다. 그러나, 또한 다른 기하학적 형상 및 구성물이 가능하다. 접착 재료의 강성도(stiffness)는 물론 전체 구동 장치의 진동 특성에 대해 중요하다. 또한, 구동 패드(40) 아래의 두께(66), 폭(64), 원통형 축과 평행한 길이(도시되지 않음) 및 높이(62)와 같은 기하학적 고려 사항은, 또한 이들 구성 요소가 진동자 설계의 부분이므로, 양호한 제어를 갖는 중요한 파라미터이다. 더욱이, 이 접착제는, 일반적으로, 감소된 스트로크에서 더욱 평활한 동작을 부여하는 진동에 댐핑 효과를 가질 것이다. 따라서, 공진 주파수는 재료 특성 및 기하학적 고려 사항의 양방에 관해 접착제 봉인 시에 변동에 따라 시프트될 것이다.

통상적으로, 접착제(60)는, 예컨대, 2개의 대향 방향으로 구동할 시에 성능의 생성한 차로 완전히 대칭일 수 없다. 이것은, 구동 패드(40)가 z 방향으로 압축될 시에 x 방향의 구동 패드(40)의 기울기를 고려하여 설명될 수 있다. 그래서, 구동 패드(40)는 이 기울기가 최소로 감소되는 식으로 형성되어야 한다. 구동 장치(30)에 대한 평평한 표면은 안정한 본드(stable bond) 및 제어된 강성도의 양방을 x 방향으로 부여한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 구동 패드(40)와 구동 로드(1)(이동될 본체) 간의 접촉 표면(70)은 잘 제어된 접촉 상태를 고려해야 한다. 이 표면의 관련된 스프 링 상수는 예컨대 마모(wear)에 의존할 것이다. 이와 같은 스프링 상수는 특정 응용에 허용될 수 있는 것 이상으로 변화시킬 수 없다. 그래서, 예컨대, 마모 상태를 신중히 고려할 필요가 있다. 마모 동안, 생성된 마모 잔해(debris)는 일반적으로 접촉 상태를 변경하여, 스프링 상수 및/또는 댐핑을 감소시키거나 증가시킬 수 있다. 마모 잔해는 입자로서 남을 수 있거나, 표면에 부착될 수 있다. 그래서, 자연 또는 인공 리세션(recession)(74)을 가진 접촉 표면(70)을 갖는 것이 편리하며, 여기서, 마모 잔해는 예컨대 z 공진에 영향을 주는 특성을 방해하지 않고 남을 수 있다. 그러나, 주요 표면(72)은 잘 정의된, 바람직하게는 평평한 구조를 가져야 한다. 따라서, 이 표면은, 바람직하게는, 많은 리세션을 이용하여 평평해야 한다. 이와 같은 표면은, 예컨대, 먼저 표면을 연마하여, 계획적으로 이 표면에 공동부, 홈 또는 다른 타입의 리세션을 제공함으로써 제조될 수 있다. 다른 접근법은, 비교적 거친 표면으로 개시하여 이 표면을 부분적으로만 평탄화하는 것이다. 도 11에서 페이퍼와 수직인 방향으로 구동 로드(1)와 접촉한 이형(teeth)인 구동 패드(40)의 한 특정 설계는 양호한 결과로 나타난다.

구동 패드와 구동 로드 간의 마찰은 조심스럽게 제어될 필요가 있다. 너무 높거나 너무 낮은 마찰 계수는 모터 동작을 방해할 것이다. 마찰력이 장치의 중간에 토크를 생성할 것이므로, 절점 위치는 약간 시프트될 것이고, 이것은 어떤 조건에 대해 구동 패드의 접촉점의 스트로크를 증가시킬 것이다. 통상적으로, 마찰 계수는 각 특정 응용에서 최적화되어야 한다.

동일한 방식으로, 구동 패드의 표면 구조가 동작 특성에 중요할 시에, 또한 이동될 본체의 특성도 중요하다. 본체 표면 품질에 관한 문제, 즉 평평도(flatness) 및 리세션은 구동 표면 고려 사항과 비교 가능하다. 여기서, 또한 접촉 기하학적 형상은, 예컨대, 그것이 라인 접촉, 이형, 볼록 표면 등일 경우에 중요하다. 더욱이, 일반적으로 본체 재료는 중요하다. 예컨대, 본체의 탄성 특성은, 구동 패드에 대한 상호 작용 동작뿐만 아니라, 본체의 지지 평평도에도 영향을 줄 것이다. 또한, 질량 분포는 구동 패드와의 상호 작용에 영향을 줄 것이다.

또한, 피벗 지지대의 부착이 중요한데, 그 이유는 이 지지대가 또한 실제 공진 주파수에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 여기서, 이 지지대 간의 스프링 강성도 및 스프링력이 중요하다.

접착 재료 및 표면 구조물이 선택되면, 구동 장치에 대한 접속부의 구동 패드 및 기하학적 고려 사항은 적절한 기능을 획득하도록 조정되어야 한다. 제어될 필요가 있는 수개의 파라미터가 존재한다. 구동 패드의 기하학적 형상은 아마 가장 중요한 것 중 하나이다. 상술한 바와 같이, 원통형 구동 패드는 예시적인 실시예에 이용되었다. 그러나, 다른 형상이 또는 가능하다. 도 12는 흥미있는 구동 패드의 기하학적 형상의 수개의 예를 도시한다. 2개의 좌측 예는 공동부를 포함하여, 일반적인 강성도를 감소시킨다. 그 후, 기하학적 형상은 제각기 x 방향 및 z 방향의 강성도를 구별하는데 이용될 수 있다. 2개의 우측 예는 2개의 상이한 재료, 예컨대, 탄소 강화 폴리머로 구성되는 고체 구동 패드를 도시한다. 또한, 여기서, 높이와 폭 간의 기하학적 관계는 x 방향 및 z 방향의 상이한 탄성 특성을 부여한다. 중간의 구동 패드는 상이하게 경사진 2 이상의 얇은 벽 부분을 가진 ∑ 또한 s 형상을 가지며, 수직 항력 F가 가해질 시에 부착 표면에 대해 δ을 직교 변형시키도록 설계된다. 이런 타입의 설계는 x 방향 및 z 방향의 양방의 스프링 상수의 동조를 고려한다. 통상적으로, 부착 표면에 대한 직교 이동은, 모터가 양방의 방향으로 동일한 성능을 갖는다는 것을 의미한다. 어떤 응용에서, 한 방향으로 더욱 높은 힘을 갖는 것이 바람직하며, 그 후, 구동 패드는 비대칭으로 형성될 수 있음으로써, 그것이 z 방향으로 변형할 시에 또한 x 방향으로 큰 이동이 존재하도록 한다.

구동 패드의 질량 분포, 파괴 강도, 항복 강도 및 마모 특성은 또한 신중히 선택되어야 한다. 안정 마찰 계수를 부여하는 저, 정상 마모는 양호한 해결책이다. 구동 패드 및 부착 재료, 예컨대, 접착제의 파괴 강도는 충격 등에 견딜 만큼 충분히 높아야 하며, 항복 강도는 성분의 소성 변형을 방지할 만큼 충분히 높아야 한다.

고 부하가 가해질 시에 또한 기능을 개선하는 다른 메카니즘이 있다. 도 13A를 참조로, 구동 장치(30)는 보통 피벗 지지대(52)에서 수직 항력을 생성하는 스프링에 의해 적소에 유지된다. 작은 부하에서, 구동 패드(40)의 접촉 표면은 어떤 종류의 타원형 경로(80)를 실행한다. x 운동은 통상적으로 z 운동보다 더 크다. 도 13B에서와 같이, 큰 부하가 가해지면, 구동 장치(30)는 구동 패드(40)에서 마찰력에 의해 유발된 토크(82)로 인해 회전한다. 구동 장치(30)의 회전 α에 의해, 구동 패드(40)의 운동의 타원 궤도(84)가 대응하는 각 α로 회전된다. 따라서, 이 회전 α는 z 운동을 증대시킬 것이다. 그 후, 증대된 z 운동은 동작 시에 개선을 위해 더욱 높은 구동력과 관련된다. 따라서, 구동 장치(30)가 이런 방식으로 회전하도록 하는 스프링 및 기계적 지지대를 이용하는 것이 중요하다.

구동 로드의 안내(guiding)는 바람직하게는 진동 및 드로워(drawer) 효과가 최소로 감소될 수 있도록 행해져야 한다. 안내 부분 간의 작은 플레이(play)를 이용함으로써, 마찰이 감소되고, 더욱 높은 출력이 고려된다.

본 발명에 따른 구동 장치를 포함하는 모터는 하나 또는 둘의 간단한 구형파 신호로 구동된다. 인덕터가 모터 위상과 직렬로 이용되고, 전압이 고정될 필요가 있으면, 모터 위상에서의 전압은 다른 수단에 의해 조정될 필요가 있다. 하나의 양호한 해결책은 위상 전압을 조정하기 위해 구형파의 듀티 사이클를 변화시키는 것이다. 이 해결책은 현대의 디지털 전자 장치와 잘 양립할 수 있고, 모터의 속도를 조정하는 방법을 제공한다. 그래서, 듀티 사이클은 속도에 직접적으로 관계될 것이다. 이런 속도를 조정하는 다른 일반적 방법은 위상 A 및 B에 인가되는 2개의 신호 간의 위상 시프트를 변화시키는 것이다.

본 발명에 따른 구동 장치는 또한 구동 속도를 조정하는 다른 방식을 고려한다. 모터는 통상적으로 비교적 큰 동작 주파수 범위를 가지며, 통상적으로 (3-포인트-스트랩된) ε-모드는 (2- 및 3- 포인트 스트랩된) 2차 공진 주파수 사이에 위치된다. 이것은 보통 주파수에 관계되는 구동 로드의 구동 속도를 제공한다. 이와 같은 관계의 일례는 도 14에서 곡선(170)으로 도시된다. 그래서, 구동 속도는 수개의 응용에 매우 편리한 주파수를 간단히 변화시킴으로써 조정된다.

본 명세서를 통해, 첨부한 도면의 어떤 상세 사항은 매우 과장되어, 실제적 인 경우에는 매우 작은 효과를 예견한다. 그래서, 도면은 어떤 특정 규모로 도시된 것으로 고려되지 않고, 동일한 도면 내에서 상이한 사이즈 간의 비교는 적절할 수 없다.

상술한 실시예는 본 발명의 몇몇 예시적인 예로서 이해될 수 있다. 당업자는, 여러 수정, 조합 및 변경이, 본 발명의 범주 내에서 실시예에 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 특히, 상이한 실시예의 상이한 부분 솔루션은 기술적으로 가능한 다른 구성에 조합될 수 있다. 그러나, 본 발명의 범주는 첨부한 청구범위에 의해 한정된다.

Claims

전기 기계식 구동 장치(30)로서,

전기 기계식 재료의 체적(34, 36);

상기 체적(34, 36)을 여기하는 전극;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 중간 부분(111)에 부착된 구동 패드(40)를 포함하는데;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)는, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 각각의 외부 부분에 있는 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 제 1 공진 주파수 f1를 가진 진동 s-모드(106)를 가지고;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)는, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 각각의 외부 부분에 있는 상기 구동 패드(40) 및 상기 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 제 2 공진 주파수 f2를 가진 진동 왜곡된 s-모드(106)를 가지며;

상기 s-모드(106)는 하나의 노드가 상기 중간 부분(111)에 위치되는 3개의 노드(155)를 가진 진동 모드이고,

상기 전기 기계식 구동 장치(30)는, 상기 구동 패드(40) 및 상기 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 제 3 공진 주파수 f3를 가진 진동 ε-모드(112)를 가지며;

상기 ε-모드(112)는 상기 중간 부분(111)의 외부의 각 측면에 있는 하나의 노드(155)를 가진 진동 모드이며, 여기서, 상기 중간 부분(111)은 상기 중간 부 분(111)과 상기 노드(155) 간의 부분(113, 115)에서의 스트로크 진폭보다 작은 스트로크 진폭을 가짐으로써,

f3는 25%미만만큼 f1 및 f2의 평균과 상이한 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 피벗 지지대(52)는 상기 s-모드(106)의 2개의 외부 노드(155)의 근처에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 구동 패드(40)는 상기 전기 기계식 구동 장치(30)에 접착(60)됨으로써, 상기 접착(60)의 하나 이상의 탄성 특성, 상기 접착(60)의 진동 댐핑 특성, 상기 접착(60)이 적용되는 위치 및, 접착(60)의 량이 요구된 제 3 공진 주파수 f3를 제공하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치.
제 1 항에 있어서,

동작을 가동시키는 상기 구동 패드(40)의 표면 영역(70)은 리세션(74)이 제공된 실질적 평평한 영역(72)인 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

2개의 상이한 포인트에서 이동되는 본체와 상호 작용하도록 상기 전기 기계식 구동 장치의 각 측면 상에 하나의 상기 구동 패드(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동 패드는 구멍(47)을 포함하며, 상기 구멍을 통해 이동될 본체(1)가 위치됨으로써, 상기 구멍(47)을 둘러싸는 표면은 이동될 상기 본체에 작용하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동 패드는 비탄성 특성을 가진 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동 패드는 ∑-형상 및 s-형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동 패드는 고체이고, 적어도 부분적으로 강화 폴리머로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동 패드는 z 방향으로 변형할 시에 하나의 x 방향에서 큰 운동에 따른 비대칭 변형을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치.
전기 기계식 액츄에이터(10)로서,

주 고정자(20);

이동될 본체(1) 및;

상기 주 고정자(20)와 상기 본체(1) 간에 배치된 하나 이상의 전기 기계식 구동 장치(30)를 포함하는데,

상기 전기 기계식 구동 장치(30)는,

전기 기계식 재료의 체적(34, 36);

상기 체적(34, 36)을 여기하는 전극;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 중간 부분(111)에 부착된 구동 패드(40)를 포함하며;

상기 구동 패드(40)는 상기 본체(1)와 기계적 콘택트로 배열되고;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)는, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 각각의 외부 부분에 있는 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 제 1 공진 주파수 f1를 가진 진동 s-모드(106)를 가지고;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)는, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 각각의 외부 부분에 있는 상기 구동 패드(40) 및 상기 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 제 2 공진 주파수 f2를 가진 진동 왜곡된 s-모드(106)를 가지며;

상기 s-모드(106)는 하나의 노드가 상기 중간 부분(111)에 위치되는 3개의 노드(155)를 가진 진동 모드이고,

상기 전기 기계식 구동 장치(30)는, 상기 구동 패드(40) 및 상기 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 제 3 공진 주파수 f3를 가진 진동 ε-모드(112)를 가지며;

상기 ε-모드(112)는 상기 중간 부분(111)의 외부의 각 측면에 있는 하나의 노드(155)를 가진 진동 모드이며, 여기서, 상기 중간 부분(111)은 상기 중간 부분(111)과 상기 노드(155) 간의 부분(113, 115)에서의 스트로크 진폭보다 작은 스트로크 진폭을 가짐으로써,

f3는 25%미만만큼 f1 및 f2의 평균과 상이한 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
제 11 항에 있어서,

상기 구동 패드(40)에 의해 가동되는 상기 본체(1)의 표면 영역은 리세션이 제공된 실질적 평평한 영역인 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
제 11 항에 있어서,

스프링을 포함하여, 상기 피벗 지지대(52)를 상기 주 고정자(20)에 클램프하고, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)에 대해 상기 본체(1)의 변위 방향(x)과 평행 한 축을 따라 최소 회전을 고려하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

2개의 상이한 포인트에서 이동되는 본체와 상호 작용하도록 상기 전기 기계식 구동 장치의 각 측면 상에 하나의 상기 구동 패드(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
제 14 항에 있어서,

상기 전기 기계식 구동 장치의 각 측면 상의 상기 구동 패드(40)는 이동될 동일한 본체와 상호 작용하지만, 2개의 상이한 포인트에서 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

이동되는 상기 본체(1)의 대향 측면 상에서 협력하여 상호 작용하는 2개의 상기 전기 기계식 구동 장치(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동 패드(40)는 구멍(47)을 포함하며, 상기 구멍을 통해 이동될 본체(1)가 위치됨으로써, 상기 구멍(47)을 둘러싸는 표면은 이동될 상기 본체(1)에 작용하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
제 11항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동 패드(40)는 비탄성 특성을 가진 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
제 11항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전기 기계식 구동 장치(30)는 접착제 또는 기계적 클램핑 수단에 의해 모터 하우징에 부착되는 가요성 인쇄 회로 기판(50)에 부착되는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
제 11항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전기 기계식 구동 장치(30)는 스프링에 의해 x 방향으로 클램프되는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
제 11항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

모터 하우징(59)에 지지되어, 상기 구동 패드(40)에 대한 대향 측면 상의 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 중간 위치에 있는 상기 구동 장치(30)에 누르도록 배치된 스프링 수단(57)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 액츄에이터.
전기 기계식 구동 장치(30)의 제조 방법으로서,

여기 전극을 가진 전기 기계식 재료의 체적(34, 36)을 제공하는 단계;

전기 기계식 구동 장치(30)의 중간 부분(111)에 구동 패드(40)를 부착하는 단계;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 각각의 외부 부분에 있는 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 진동 s-모드(106)의 제 1 공진 주파수 f1를 측정하는 단계;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 각각의 외부 부분에 있는 상기 구동 패드(40) 및 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 진동 왜곡된 s-모드(106)의 제 2 공진 주파수 f2를 측정하는 단계로서, 상기 s-모드(106)는 하나의 노드가 상기 중간 부분(111)에 위치되는 3개의 노드(155)를 가진 진동 모드인 단계;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 각각의 외부 부분에 있는 상기 구동 패드(40) 및 상기 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 진동 ε-모드(112)의 제 3 공진 주파수 f3를 측정하는 단계로서, 상기 ε-모드(112)는 상기 중간 부분(111)의 외부의 각 측면에 있는 하나의 노드(155)를 가진 진동 모드이며, 여기서, 상기 중간 부분(111)은 상기 중간 부분(111)과 상기 노드(155) 간의 부분(113, 115)에서의 스트로크 진폭보다 작은 스트로크 진폭을 갖는 단계;

f3가 25%미만만큼 f1 및 f2의 평균과 상이할 때까지 상기 구동 패드를 적응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치의 제조 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 적응 단계는,

상기 진동의 스트로크의 방향(z)과 평행한 구동 패드(40)의 탄성,

상기 스트로크의 방향(z)과 수직인 구동 패드(40)의 전단(shear) 탄성,

상기 구동 패드(40)에 대한 부착 수단(60)의 탄성 특성 및,

상기 부착 수단(60)의 위치 및 확장(extension)의 리스트로부터 하나 이상의 특성을 적응시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 구동 장치의 제조 방법.
전기 기계식 모터(10)의 제조 방법으로서,

전기 기계식 구동 장치(30)로서 여기 전극을 가진 전기 기계식 재료의 체적(34, 36)을 제공하는 단계;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 중간 부분(111)에 구동 패드(40)를 부착하는 단계;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 각각의 외부 부분에 있는 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 진동 s-모드(106)의 제 1 공진 주파수 f1를 측정하는 단계;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 각각의 외부 부분에 있는 상기 구동 패드(40) 및 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 진동 왜곡된 s-모드(106)의 제 2 공진 주파수 f2를 측정하는 단계로서, 상기 s-모드(106)는 하나의 노드가 상기 중간 부분(111)에 위치되는 3개의 노드(155)를 가진 진동 모드인 단계;

상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 각각의 외부 부분에 있는 상기 구동 패드(40) 및 상기 2개의 피벗 지지대(52)에서 스트랩될 시에, 상기 전기 기계식 구동 장치(30)의 진동 ε-모드(112)의 제 3 공진 주파수 f3를 측정하는 단계로서, 상기 ε-모드(112)는 상기 중간 부분(111)의 외부의 각 측면에 있는 하나의 노드(155)를 가진 진동 모드이며, 여기서, 상기 중간 부분(111)은 상기 중간 부분(111)과 상기 노드(155) 간의 부분(113, 115)에서의 스트로크 진폭보다 작은 스트로크 진폭을 갖는 단계;

f3가 25%미만만큼 f1 및 f2의 평균과 상이할 때까지 상기 구동 패드를 적응시키는 단계;

주 고정자(20)와 이동될 본체(1) 간에 상기 적응된 구동 패드(40)를 가진 상기 전기 기계식 구동 장치(30)를 배치하여, 상기 구동 패드(40)가 상기 본체(1)와 기계적으로 접촉하여 배치되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 기계식 모터의 제조 방법.
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