KR101871974B1 - 전단형 압전 액츄에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전단형 압전 액츄에이터에 관한 것으로, 서로 다른 길이의 반지름을 갖되, 동일한 중심축을 갖도록 겹쳐있는 환형 구조의 X(단, X는 2 이상의 자연수)개의 압전체를 포함하고, X개의 압전체는 반지름의 길이를 정렬 기준으로 삼아 오름차순으로 정렬하여 순번을 매길 때에, k(단, k는 1 이상이면서 X-1 이하의 자연수) 번째 압전체의 외경면이 k+1 번째 압전체의 내경면과 맞닿도록 결합되며, k 번째 압전체와 k+1 번째 압전체는 중심축을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하는 형태의 편극을 가진다. 이러한 본 발명의 실시예에 의하면 환형 구조를 가지는 복수의 압전체에서 각각 발생하는 전단 변형에 의한 회전운동이 합쳐져서 각도변위로 나타나도록 함으로써, 전단 변형이 발생되도록 두 전극 사이에 인가하는 전압과 회전운동에 따른 각도변위의 비율로 나타내는 각도변위의 전압효율이 향상된다.

Description

전단형 압전 액츄에이터{SHEAR TYPE PIEZO ACTUATOR}
본 발명은 전단형 압전 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전 편극된 전단형 압전체를 포함하는 전단형 압전 액츄에이터에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 압전 효과를 이용한 압전 액츄에이터는 음향기기, 초음파기기, 통신기기, 계측기기뿐만 아니라 각종 놀이기구의 진동제어, 항공기 날개의 진동제어에 응용되고 있으며, 유체제어 분야에서는 고속 전자 온-오프 밸브, 초고속 서보밸브 및 마이크로 펌프의 구동용 액츄에이터 등으로 응용되는 등, 솔레노이드를 대신하여 에너지 절약화, 소형/경량화, 고성능화, 장수명화, 저가격화 및 고신뢰성 등의 요구조건을 만족시키는 기기로서 알려져 있다.
압전 액츄에이터에 이용되는 압전체는 분자구조의 편극이 일정방향으로 배열되어 있는 강유전체(ferroelectrics)로서 전기적 다이폴(electric dipole)특성을 포함하는 재료를 말한다. 일반적으로 전기적 다이폴은 일정한 방향이 없이 흩어져 있으나 강한 전기장을 가해주면 전기장을 따라 재배열되게 되는데, 이 과정을 편극(poling)이라 한다. 이 편극 과정을 거치고 나면 재료는 압전성을 띄게 된다. 압전 재료에 전기 신호를 인가하면 재료에 수축 또는 팽창의 변형이 발생한다.
종래 기술에 따라 압전 액츄에이터에 이용할 수 있는 압전체는 환형 구조를 가지도록 설계 및 제작할 수 있으며, 이러한 환형 구조의 압전체는 중심축을 따라 회전하는 형태로 편극되게 하는 편극 과정을 거쳐야 한다.
이를 위해, 환형 구조를 가지는 압전체의 일부를 잘라 란돌트 고리(landolt ring) 형태로 가공하며, 압전체의 가공 부위 중에서 일 단면과 타 단면 사이에 고전압을 인가하는 편극 과정을 수행한다. 그러면, 환형 구조의 압전체에는 중심축을 따라 회전하는 형태로 분자구조의 편극이 발생한다.
이러한 편극 과정을 거친 환형 구조 압전체를 압전 액츄에이터에 이용할 경우라면, 환형 구조 압전체의 내경면에 제1 전극을 연결하고, 환형 구조 압전체의 외경면에 제2 전극을 연결한 후에, 두 전극 사이에 전압을 가하면 압전체의 전단 변형이 발생한다.
그러나, 환형 구조 압전체의 전단 변형은 환형 구조의 특성상 초미세 회전운동으로 나타나기 때문에 전단 변형이 발생되도록 두 전극 사이에 인가하는 전압과 회전운동에 따른 각도변위의 비율로 나타내는 각도변위의 전압효율이 낮은 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 10-2016-0019968, 공개일자 2016년 02월 22일.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 환형 구조를 가지는 복수의 압전체에서 각각 발생하는 전단 변형에 의한 회전운동이 합쳐져서 각도변위로 나타나도록 한 전단형 압전 액츄에이터를 제공한다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제 1 관점으로서 전단형 압전 엑츄에이터는, 서로 다른 길이의 반지름을 갖되, 동일한 중심축을 갖도록 겹쳐있는 환형 구조의 X(단, X는 2 이상의 자연수)개의 압전체를 포함하고, 상기 X개의 압전체는, 상기 반지름의 길이를 정렬 기준으로 삼아 오름차순으로 정렬하여 1차순번을 매길 때에, k(단, k는 1 이상이면서 X-1 이하의 자연수) 번째 압전체의 외경면이 k+1 번째 압전체의 내경면과 맞닿도록 결합되며, 상기 k 번째 압전체와 상기 k+1 번째 압전체는 상기 중심축을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하는 형태의 편극을 가진다.
전단형 압전 엑츄에이터는 상기 X개의 압전체를 대상으로 하여 전단 변형을 야기하는데 필요한 구동 전압을 인가하는 전원부를 더 포함하며, 상기 X개의 압전체 중에서 상기 1차순번이 기수 번째인 압전체의 내경면에 상기 전원부의 제1 극이 연결되고, 상기 기수 번째 압전체의 외경면에 상기 전원부의 제2 극(단, 상기 제1 극과 상기 제2 극은 서로 반대 극성)이 연결되며, 상기 1차순번이 우수 번째인 압전체의 내경면에 상기 제2 극이 연결되고, 상기 우수 번째 압전체의 외경면에 상기 제1 극이 연결된다.
상기 X개의 압전체를 단위 압전체 그룹이라고 할 때에, 상기 중심축을 따라 서로 이격되게 배열된 N개(단, N은 2 이상의 자연수)의 단위 압전체 그룹을 포함하고, 상기 N개의 단위 압전체 그룹에 대해 상기 중심축을 따라 차례대로 2차순번을 매길 때에, 기수 번째 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 첫 번째인 압전체와 우수 번째 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 첫 번째인 압전체가 상기 중심축을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하는 형태의 편극을 가지며, 상기 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 마지막 번째인 압전체의 외경면과 상기 2차순번이 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차 순번이 마지막 번째인 압전체의 외경면이 서로 연결된다.
상기 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 마지막 번째인 압전체의 외경면과 상기 2차순번이 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차 순번이 마지막 번째인 압전체의 외경면이 환형 전도체에 의해 서로 연결된다.
상기 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 첫 번째인 압전체의 내경면과 상기 2차순번이 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차 순번이 첫 번째인 압전체의 내경면이 서로 다른 회전축에 각각 연결된다.
상기 2차순번이 어느 한 우수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 첫 번째인 압전체의 내경면과 상기 2차순번이 상기 어느 한 우수 다음의 기수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차 순번이 첫 번째인 압전체의 내경면이 동일한 회전축에 연결된다.
본 발명의 제 2 관점으로서 전단형 압전 엑츄에이터는, 동일한 중심축을 따라 서로 이격되게 배열된 환형 구조의 X(단, X는 2 이상의 자연수)개의 압전체를 포함하고, 상기 X개의 압전체는, 상기 중심축을 따라 차례대로 순번을 매길 때에, 어느 한 기수 번째 압전체의 외경면과 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째 압전체의 외경면이 서로 연결되며, 상기 X개의 압전체 중에서 서로 인접하는 두 압전체는 상기 중심축을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하는 형태의 편극을 가진다.
전단형 압전 엑츄에이터는 상기 X개의 압전체를 대상으로 하여 전단 변형을 야기하는데 필요한 구동 전압을 인가하는 전원부를 더 포함하며, 상기 압전체의 내경면에 상기 전원부의 제1 극이 연결되고, 상기 압전체의 외경면에 상기 전원부의 제2 극(단, 상기 제1 극과 상기 제2 극은 서로 반대 극성)이 연결된다.
상기 어느 한 기수 번째 압전체의 외경면과 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째 압전체의 외경면이 환형 전도체에 의해 서로 연결된다.
상기 어느 한 기수 번째 압전체의 내경면과 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째 압전체의 내경면이 서로 다른 회전축에 각각 연결된다.
상기 순번이 어느 한 우수 번째인 압전체의 내경면과 상기 순번이 상기 어느 한 우수 다음의 기수 번째인 압전체의 내경면이 동일한 회전축에 연결된다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 환형 구조를 가지는 복수의 압전체에서 각각 발생하는 전단 변형에 의한 회전운동이 합쳐져서 각도변위로 나타나도록 함으로써, 전단 변형이 발생되도록 두 전극 사이에 인가하는 전압과 회전운동에 따른 각도변위의 비율로 나타내는 각도변위의 전압효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터의 개략적인 구성도로서, 압전부는 그 단면을 나타내었다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터의 개략적인 구성도로서, 압전부는 그 단면을 나타내었다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터의 개략적인 구성도로서, 압전부는 그 단면을 나타내었다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터의 개략적인 구성도로서, 압전부는 그 단면을 나타내었다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터에 적용하기 위한 압전체에 대해 편극 과정을 수행할 수 있는 압전체 편극 장치의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터의 개략적인 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100)는 압전부(200)와 전원부(300)를 포함한다.
압전부(200)는 서로 다른 길이의 반지름을 갖되, 동일한 중심축(201)을 갖도록 겹쳐있는 환형 구조의 X(단, X는 2 이상의 자연수)개의 압전체(210, 220)를 포함한다.
이러한 압전부(200)에 포함되는 X개의 압전체(210, 220)는 반지름의 길이를 정렬 기준으로 삼아 오름차순으로 정렬하여 1차순번을 매길 때에, k(단, k는 1 이상이면서 X-1 이하의 자연수) 번째 압전체(210)의 외경면이 k+1 번째 압전체(220)의 내경면과 맞닿도록 결합되며, k 번째 압전체(210)와 k+1 번째 압전체(220)는 각각 편극의 방향이 중심축(201)을 회전축으로 하여 서로 반대 방향(예컨대, 화살표 방향)이다. 도 1에는 X개의 압전체(210, 220) 중에서 첫 번째 압전체(210)와 두 번째 압전체(220)의 결합 상태를 예시적으로 나타내었다.
전원부(300)는 압전부(200)에 포함된 X개의 압전체(210, 220)를 대상으로 하여 전단 변형을 야기하는데 필요한 구동 전압을 인가한다. X개의 압전체(210, 220) 중에서 반지름의 길이를 정렬 기준으로 삼아 오름차순으로 정렬하여 매긴 1차순번이 기수 번째인 압전체(210)의 내경면에 전원부(300)의 제1 극(예컨대, 양극)이 연결되고, 기수 번째 압전체(210)의 외경면에 전원부(300)의 제2 극(예컨대, 음극)이 연결되며, 1차순번이 우수 번째인 압전체(220)의 내경면에 전원부(300)의 제2 극이 연결되고, 우수 번째 압전체(220)의 외경면에 전원부(300)의 제1 극이 연결된다. 예컨대, 전원부(300)는 직류(DC) 파워 서플라이(power supply), 배터리, 캐패시터 등으로 구현할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100)의 구동 과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전원부(300)는 X개의 압전체(210, 220)에 대해 각각 내경면과 외경면의 사이에 전단 변형을 야기하는데 필요한 구동 전압을 인가한다.
그러면, X개의 압전체(210, 220)에서는 각각 내경면과 외경면의 사이에 전기장이 발생하여 각각 전기장의 방향으로 전단 변형이 발생된다.
이러한 전단 변형에 의해 X개의 압전체(210, 220) 중에서 첫 번째 압전체(210)에 Δθ1의 변위가 발생하며, 두 번째 압전체(220)에 Δθ2의 변위가 발생하는데, 환형 구조의 특성상 첫 번째 압전체(210)와 두 번째 압전체(220)에서 중심축(201)이 회전축이 되는 초미세 회전운동이 나타나서 각각의 각도변위를 가진다. 여기서, 첫 번째 압전체(210)의 내경면이 고정된 상태이면 두 번째 압전체(220)의 외경면에서는 Δθ1+Δθ2 만큼의 각도변위가 나타난다. 즉, X개의 압전체(210, 220)에서 각각 발생하는 전단 변형에 의한 회전운동이 합쳐져서 최종 각도변위로 나타난다. N 번째 압전체에 나타나는 각도변위 ΔθN은 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112016112303045-pat00001
(단, <RN>은 압전체(210, 220)의 반지름(중심축(201)으로부터 압전체(210, 220)의 두께방향 중간까지의 거리, ΔXN은 회전운동에 의한 원주길이방향의 변화값, d는 압전체(210, 220)의 편극 방향과 전기장 인가 방향이 수직일 경우에 있어 편극 방향의 변위 발생의 전압효율을 나타내는 물성치, ΔV는 압전체(210, 220)에 인가되는 전압값)
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터의 개략적인 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100a)는 압전부(500)와 전원부(300)를 포함한다. 여기서, 압전부(500)는 그 중심축(501)을 도 1의 중심축(201)과 동일하게 정렬하였을 때에 A-A' 방향으로 절개한 단면도이다.
압전부(500)는 서로 다른 길이의 반지름을 갖되, 동일한 중심축(501)을 갖도록 겹쳐있는 환형 구조의 X(단, X는 2 이상의 자연수)개의 압전체를 단위 압전체 그룹이라고 할 때에, 중심축(501)을 따라 서로 이격되게 배열된 N개(단, N은 2 이상의 자연수)의 단위 압전체 그룹을 포함한다. 도 2에는 N개의 단위 압전체 그룹 중에서 첫 번째 단위 압전체 그룹(510)과 두 번째 단위 압전체 그룹(520)의 결합 상태를 예시적으로 나타내었다.
단위 압전체 그룹(510, 520)에 각각 포함되는 X개의 압전체는 반지름의 길이를 정렬 기준으로 삼아 오름차순으로 정렬하여 1차순번을 매길 때에, k(단, k는 1 이상이면서 X-1 이하의 자연수) 번째 압전체(511)(521)의 외경면이 k+1 번째 압전체(512)(522)의 내경면과 맞닿도록 결합되며, k 번째 압전체(511)(521)와 k+1 번째 압전체(512)(522)는 중심축(501)을 회전축으로 하여 서로 반대 방향(예컨대, 화살표 방향) 형태(예컨대, 화살표 방향)의 편극을 가진다. 도 2에는 X개의 압전체 중에서 첫 번째 압전체(511)(521)와 두 번째 압전체(512)(522)의 결합 상태를 예시적으로 나타내었다.
그리고, N개의 단위 압전체 그룹에 대해 중심축(501)을 따라 차례대로 2차순번을 매길 때에, 기수 번째 단위 압전체 그룹(510) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(511)와 우수 번째 단위 압전체 그룹(520) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(521)가 중심축(501)을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하는 형태의 편극을 가진다.
아울러, N개의 단위 압전체 그룹 중에서 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹(510) 중에서 1차순번이 마지막 번째인 압전체(512)의 외경면과 2차순번이 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹(520) 중에서 1차 순번이 마지막 번째인 압전체(521)의 외경면이 환형 전도체(530)에 의해 서로 연결된다.
또, N개의 단위 압전체 그룹 중에서 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹(510) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(511)의 내경면과 2차순번이 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹(520) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(521)의 내경면이 서로 다른 회전축에 각각 연결된다. 예컨대, 압전체(511)의 내경면에 제1 회전축(601)이 연결되고, 압전체(521)의 내경면에 제2 회전축(602)이 연결된다.
전원부(300)는 압전부(500)에 포함된 N개의 단위 압전체 그룹을 대상으로 하여 전단 변형을 야기하는데 필요한 구동 전압을 인가한다. N개의 단위 압전체 그룹 중에서 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹(510)을 대표적으로 살펴보면, X개의 압전체(511, 512) 중에서 1차순번이 기수 번째인 압전체(511)의 내경면에 전원부(300)의 제1 극(예컨대, 양극)이 연결되고, 기수 번째 압전체(511)의 외경면에 전원부(300)의 제2 극(예컨대, 음극)이 연결되며, 1차순번이 우수 번째인 압전체(512)의 내경면에 전원부(300)의 제2 극이 연결되고, 우수 번째 압전체(512)의 외경면에 전원부(300)의 제1 극이 연결된다. 예컨대, 전원부(300)는 직류(DC) 파워 서플라이, 배터리, 캐패시터 등으로 구현할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100a)의 구동 과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전원부(300)는 압전부(500)에 포함된 압전체들(511, 512, 521, 522)에 대해 각각 내경면과 외경면의 사이에 전단 변형을 야기하는데 필요한 구동 전압을 인가한다.
그러면, 압전체들(511, 512, 521, 522)에서는 각각 내경면과 외경면의 사이에 전기장이 발생하여 각각 전기장의 방향으로 전단 변형이 발생된다.
이러한 전단 변형에 의해, N개의 단위 압전체 그룹 중에서 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹(510) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(511)에 Δθ1의 변위가 발생하며, 1차순번이 두 번째인 압전체(512)에 Δθ2의 변위가 발생한다.
그리고, N개의 단위 압전체 그룹 중에서 2차순번이 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹(520) 중에서 1차순번이 두 번째인 압전체(522)에 Δθ3의 변위가 발생하며, 1차순번이 첫 번째인 압전체(521)에 Δθ4의 변위가 발생한다.
여기서, 압전체들(511, 512, 521, 522)이 환형 구조를 가지고 있기 때문에 그 구조직인 특성상 각각의 변위에 의해 중심축(501)이 회전축이 되는 초미세 회전운동이 나타나서 각각의 각도변위를 가진다.
그런데, 기수 번째 단위 압전체 그룹(510) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(511)가 제1 회전축(601)에 연결되어 있기 때문에 제1 회전축(601)이 회전하지 않고 고정된 상태이면 Δθ1+Δθ2 만큼의 각도변위가 환형 전도체(530)에게 전달된다.
또, 우수 번째 단위 압전체 그룹(520) 중에서 1차순번이 두 번째인 압전체(522)가 환형 전도체(530)에 연결되어 있기 때문에 Δθ1+Δθ2 만큼의 각도변위와 압전체(522)에 의한 Δθ3 만큼의 각도변위가 합쳐지며, 최종적으로는 우수 번째 단위 압전체 그룹(520) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(521)에 의한 ?θ4 만큼의 각도변위까지 합쳐져서 압전체(521)의 내경면에서는 Δθ1+Δθ2+Δθ3+Δθ4 만큼의 각도변위가 나타난다. 즉, 압전체들(511, 512, 521, 522)에서 각각 발생하는 전단 변형에 의한 회전운동이 합쳐져서 최종 각도변위로 나타나고, 이는 압전체(521)의 내경면을 통해 제2 회전축(602)에게 전달된다.
예컨대, 정밀 제어가 불가능한 모터의 회전에 제1 회전축(601)이 연동되는 경우라면, 전원부(300)를 통해 압전체들(511, 512, 521, 522)에 인가되는 구동 전압의 높낮이를 조절함으로써 제2 회전축(602)의 회전각을 정밀하게 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터의 개략적인 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100b)는 압전부(700)와 전원부(300)를 포함한다. 여기서, 압전부(700)는 그 중심축(701)을 도 1의 중심축(201)과 동일하게 정렬하였을 때에 A-A' 방향으로 절개한 단면도이다. 도 2에 나타낸 제2 실시예와 비교하여 보면, 제2 실시예에서 설명한 것과 동일한 첫 번째 단위 압전체 그룹(710)과 두 번째 단위 압전체 그룹(720) 이외에 세 번째 단위 압전체 그룹(740)과 네 번째 단위 압전체 그룹(750)이 추가되었음을 알 수 있다.
압전부(700)는 서로 다른 길이의 반지름을 갖되, 동일한 중심축(701)을 갖도록 겹쳐있는 환형 구조의 X(단, X는 2 이상의 자연수)개의 압전체를 단위 압전체 그룹이라고 할 때에, 중심축(701)을 따라 서로 이격되게 배열된 N개(단, N은 2 이상의 자연수)의 단위 압전체 그룹을 포함한다. 도 3에는 N개의 단위 압전체 그룹 중에서 첫 번째 단위 압전체 그룹(710), 두 번째 단위 압전체 그룹(720), 세 번째 단위 압전체 그룹(740) 및 네 번째 단위 압전체 그룹(750)의 결합 상태를 예시적으로 나타내었다.
단위 압전체 그룹(710, 720, 740, 750)에 각각 포함되는 X개의 압전체는 반지름의 길이를 정렬 기준으로 삼아 오름차순으로 정렬하여 1차순번을 매길 때에, k(단, k는 1 이상이면서 X-1 이하의 자연수) 번째 압전체(711)(721)(741)(751)의 외경면이 k+1 번째 압전체(712)(722)(742)(752)의 내경면과 맞닿도록 결합되며, k 번째 압전체(711)(721)(741)(751)와 k+1 번째 압전체(712)(722)(742)(752)는 중심축(701)을 회전축으로 하여 서로 반대 방향(예컨대, 화살표 방향) 형태의 편극을 가진다. 도 3에는 X개의 압전체 중에서 첫 번째 압전체(711)(721)(741)(751)와 두 번째 압전체(711)(721)(741)(751)의 결합 상태를 예시적으로 나타내었다.
그리고, N개의 단위 압전체 그룹에 대해 중심축(701)을 따라 차례대로 2차순번을 매길 때에, 기수 번째 단위 압전체 그룹(710) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(711)와 우수 번째 단위 압전체 그룹(720) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(721)가 중심축(701)을 회전축으로 하여 서로 반대 방향(예컨대, 화살표 방향) 형태의 편극을 가진다.
아울러, N개의 단위 압전체 그룹 중에서 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹(710)(740) 중에서 1차순번이 마지막 번째인 압전체(712)(742)의 외경면과 2차순번이 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹(720)(750) 중에서 1차 순번이 마지막 번째인 압전체(721)(752)의 외경면이 각각의 환형 전도체(730)(760)에 의해 서로 연결된다.
또, N개의 단위 압전체 그룹 중에서 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹(710)(740) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(711)(741)의 내경면과 2차순번이 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹(720)(750) 중에서 1차 순번이 첫 번째인 압전체(721)(741)의 내경면이 서로 다른 회전축에 각각 연결된다. 그리고, 2차순번이 어느 한 우수 번째인 단위 압전체 그룹(720) 중에서 1차순번이 첫 번째인 압전체(721)의 내경면과 2차순번이 어느 한 우수 다음의 기수 번째인 단위 압전체 그룹(740) 중에서 1차 순번이 첫 번째인 압전체(741)의 내경면이 동일한 회전축에 연결된다. 예컨대, 압전체(711)의 내경면에 제1 회전축(601)이 연결되고, 압전체(721)(741)의 내경면에 제2 회전축(602)이 연결되며, 압전체(751)의 내경면에 제3 회전축(603)이 연결된다.
전원부(300)는 압전부(700)에 포함된 N개의 단위 압전체 그룹을 대상으로 하여 전단 변형을 야기하는데 필요한 구동 전압을 인가한다. N개의 단위 압전체 그룹 중에서 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹(710)을 대표적으로 살펴보면, X개의 압전체(711, 712) 중에서 1차순번이 기수 번째인 압전체(711)의 내경면에 전원부(300)의 제1 극(예컨대, 양극)이 연결되고, 기수 번째 압전체(711)의 외경면에 전원부(300)의 제2 극(예컨대, 음극)이 연결되며, 1차순번이 우수 번째인 압전체(712)의 내경면에 전원부(300)의 제2 극이 연결되고, 우수 번째 압전체(712)의 외경면에 전원부(300)의 제1 극이 연결된다. 예컨대, 전원부(300)는 직류(DC) 파워 서플라이, 배터리, 캐패시터 등으로 구현할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100b)의 구동 과정은 앞서 설명한 제2 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100a)의 구동 과정과 동일 또는 유사하게 진행되기에, 자세한 설명은 중복 설명을 회피하기 위해 생략하기로 한다.
압전체(711, 712, 721, 722)에 의한 Δθ1+Δθ2+Δθ3+Δθ4 만큼의 각도변위는 제2 회전축(602)을 통해 압전체(741)의 내경면으로 전달되며, 압전체(741, 742, 751, 752)에 의한 Δθ5+Δθ6+Δθ7+Δθ8 만큼의 각도변위까지 합쳐져서 제3 회전축(603)에는 Δθ1+Δθ2+Δθ3+Δθ4+Δθ5+Δθ6+Δθ7+Δθ8 만큼의 최종 각도변위가 전달된다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터의 개략적인 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100c)는 압전부(800)와 전원부(300)를 포함한다. 여기서, 압전부(800)는 그 중심축(801)을 도 1의 중심축(201)과 동일하게 정렬하였을 때에 A-A' 방향으로 절개한 단면도이다.
압전부(800)는 동일한 중심축(801)을 따라 서로 이격되게 배열된 환형 구조의 X(단, X는 2 이상의 자연수)개의 압전체를 포함한다. 이러한 X개의 압전체는 중심축(801)을 따라 차례대로 순번을 매길 때에, 어느 한 기수 번째 압전체(810)의 외경면과 어느 한 기수 다음의 우수 번째 압전체(820)의 외경면이 환형 전도체(830)에 의해 서로 연결되며, X개의 압전체 중에서 서로 인접하는 두 압전체(810, 820)는 중심축(801)을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하는 형태(예컨대, 화살표 방향)의 편극을 가진다.
그리고, 압전부(800)는 X개의 압전체 중에서 어느 한 기수 번째 압전체(810)의 내경면과 어느 한 기수 다음의 우수 번째 압전체(820)의 내경면이 서로 다른 회전축에 각각 연결된다. 예컨대, 압전체(810)의 내경면은 제1 회전축(601)에 연결되며, 압전체(820)의 내경면은 제2 회전축(602)에 연결된다.
전원부(300)는 압전부(800)에 포함되는 X개의 압전체를 대상으로 하여 전단 변형을 야기하는데 필요한 구동 전압을 인가한다. 압전체(810, 820)의 내경면에 전원부(300)의 제1 극(예컨대, 양극)이 연결되고, 압전체(810, 820)의 외경면에 전원부(300)의 제2 극(예컨대, 음극)이 연결된다.
이와 같은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100c)의 구동 과정은 앞서 설명한 제2 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100a)의 구동 과정과 동일 또는 유사하게 진행되기에, 자세한 설명은 중복 설명을 회피하기 위해 생략하기로 한다.
압전체(810)에 의한 Δθ1 만큼의 각도변위는 환형 전도체(830)를 통해 압전체(820)의 외경면으로 전달되며, 압전체(820)에 의한 Δθ2 만큼의 각도변위까지 합쳐져서 제2 회전축(602)에는 Δθ1+Δθ2 만큼의 최종 각도변위가 전달된다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터의 개략적인 구성도이다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제5 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100d)는 압전부(900)와 전원부(300)를 포함한다. 여기서, 압전부(900)는 그 중심축(901)을 도 1의 중심축(201)과 동일하게 정렬하였을 때에 A-A' 방향으로 절개한 단면도이다.
압전부(900)는 동일한 중심축(901)을 따라 서로 이격되게 배열된 환형 구조의 X(단, X는 2 이상의 자연수)개의 압전체를 포함한다. 이러한 X개의 압전체는 중심축(901)을 따라 차례대로 순번을 매길 때에, 어느 한 기수 번째 압전체(911)(921)의 외경면과 어느 한 기수 다음의 우수 번째 압전체(921)(922)의 외경면이 각각 환형 전도체(930)(940)에 의해 서로 연결되며, X개의 압전체 중에서 서로 인접하는 두 압전체(911, 912)(912, 921)(921, 922)는 중심축(901)을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하는 형태(예컨대, 화살표 방향)의 편극을 가진다.
그리고, 압전부(900)는 X개의 압전체 중에서 어느 한 기수 번째 압전체(911, 921)의 내경면과 어느 한 기수 다음의 우수 번째 압전체(912, 922)의 내경면이 서로 다른 회전축에 각각 연결되며, 어느 한 우수 번째인 압전체(912)의 내경면과 어느 한 우수 다음의 기수 번째인 압전체(921)의 내경면이 동일한 회전축에 연결된다. 예컨대, 압전체(911)의 내경면은 제1 회전축(601)에 연결되며, 압전체(912, 921)의 내경면은 제2 회전축(602)에 연결되고, 압전체(922)의 내경면은 제3 회전축(603)에 연결된다.
전원부(300)는 압전부(900)에 포함되는 X개의 압전체를 대상으로 하여 전단 변형을 야기하는데 필요한 구동 전압을 인가한다. 압전체(911, 912, 921, 922)의 내경면에 전원부(300)의 제1 극(예컨대, 양극)이 연결되고, 압전체(911, 912, 921, 922)의 외경면에 전원부(300)의 제2 극(예컨대, 음극)이 연결된다.
이와 같은 본 발명의 제4 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100c)의 구동 과정은 앞서 설명한 제2 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터(100a)의 구동 과정과 동일 또는 유사하게 진행되기에, 자세한 설명은 중복 설명을 회피하기 위해 생략하기로 한다.
압전체(911)에 의한 Δθ1 만큼의 각도변위는 환형 전도체(930)를 통해 압전체(912)의 외경면으로 전달되며, 압전체(912)에 의한 Δθ2 만큼의 각도변위까지 합쳐져서 제2 회전축(602)으로 전달된다. 또, 압전체(921)에 의한 Δθ3 만큼의 각도변위도 합쳐져서 환형 전도체(940)를 통해 압전체(922)의 외경면으로 전달되며, 압전체(922)에 의한 Δθ4 만큼의 각도변위까지 최종적으로 합쳐져서 제3 회전축(603)에는 Δθ1+Δθ2+Δθ3+Δθ4 만큼의 최종 각도변위가 전달된다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 전단형 압전 액츄에이터에 적용하기 위한 압전체에 대해 편극 과정을 수행할 수 있는 압전체 편극 장치의 개략적인 구성도로서, 환형 구조 압전체의 일부를 잘라 란돌트 고리 형태로 가공하지 않고 환형 구조 압전체를 그대로 이용할 수 있도록 편극함으로써, 도 1 내지 도 5를 통해 설명한 실시예들에 적용되는 압전부들의 란돌트 고리 형태와 비교할 때에 우수한 기계적인 강도를 제공한다.
이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제6 실시예에 따른 압전체 편극 장치(1000)는 압전부(1100), 전원부(1200), 스위칭부(1300), 역전류 방지부(1400)를 포함하며, 압전부(1100)는 환형 구조를 가지는 압전체(1110)의 둘레를 전선으로 감은 솔레노이드(1120)를 포함한다.
압전체(1110)의 퀴리온도(Curie temperature)보다 낮고 상온보다 높은 온도 범위에서 전원부(1200)는 압전체(1110)를 편극시키는 전원을 제공한다.
그리고, 스위칭부(1300)는 전원부(1200)의 전원을 솔레노이드(1120)에 인가하는 제1 스위칭 상태와 솔레노이드(1120)에 인가되던 전원을 차단하는 제2 스위칭 상태를 교번적으로 반복하게 된다.
여기서, 솔레노이드(1120)에 전류가 흐르면 압전체(1110)의 중공에는 자기장이 발생하며, 패러데이 법칙(faraday's law)에 의해 자기장을 맴도는 형태로 전기장이 발생한다. 이때, 스위칭부(1300)의 제1 스위칭 상태에서는 인덕턴스 때문에 솔레노이드(1120)의 전선에는 전류가 천천히 상승하지만 스위칭부(1300)가 제2 스위칭 상태로 전환되면 상승하던 전류가 급격히 떨어지는 현상이 나타난다. 이때, (여기서, L은 코일 인덕턴스, t는 시간, i는 전류, V는 전원부(1200)의 출력 전압, E는 전기장의 세기, <R>은 압전체(1110)의 반지름(솔레노이드의 중심축으로부터 압전체(1110)의 두께방향 중간까지의 거리), Ns는 솔레노이드(1120)의 코일 권선수, As는 솔레노이드(1120)의 단면적)인 바, 전류의 변화량은 전기장의 세기와 비례하므로 솔레노이드(1120)의 중공에는 강한 전기장이 발생된다.
그리고, 스위칭부(1300)의 제1 스위칭 상태와 제2 스위칭 상태가 교번적으로 반복되면 솔레노이드(1120)의 중공에 강한 전기장이 지속적으로 발생되는 역할을 하여 압전체(1110)가 전기장 방향으로 편극된다. 즉, 솔레노이드(1120)의 중심축을 회전축으로 하여 회전하는 형태로 편극된다.
여기서, 역전류 방지부(1400)는 솔레노이드(1112)의 전선에 흐르는 전류가 LC진동으로 역전이 발생하는 것을 방지하여 전기장이 한쪽 방향으로 형성되도록 한다. 예컨대, 솔레노이드(1120)의 전선에 전류가 한쪽 방향으로만 흐르도록 고전력용 다이오드를 구성할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면 환형 구조를 가지는 복수의 압전체에서 각각 발생하는 전단 변형에 의한 회전운동이 합쳐져서 각도변위로 나타나도록 함으로써, 전단 변형이 발생되도록 두 전극 사이에 인가하는 전압과 회전운동에 따른 각도변위의 비율로 나타내는 각도변위의 전압효율이 향상된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 100a, 100b, 100c, 100d : 전단형 압전 액츄에이터
200, 500, 700, 800, 900, 1100 : 압전부
201, 501, 701, 901 : 중심축
300, 1200 : 전원부
601, 602, 603 : 회전축
1000 : 압전체 편극 장치
1300 : 스위칭부
1400 : 역전류 방지부

Claims (11)

  1. 서로 다른 길이의 반지름을 갖되, 동일한 중심축을 갖도록 겹쳐있는 환형 구조의 X(단, X는 2 이상의 자연수)개의 압전체를 포함하고,
    상기 X개의 압전체는,
    상기 반지름의 길이를 정렬 기준으로 삼아 오름차순으로 정렬하여 1차순번을 매길 때에, k(단, k는 1 이상이면서 X-1 이하의 자연수) 번째 압전체의 외경면이 k+1 번째 압전체의 내경면과 맞닿도록 결합되며,
    상기 k 번째 압전체와 상기 k+1 번째 압전체는 상기 중심축을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하는 형태의 편극을 가지는
    전단형 압전 액츄에이터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 X개의 압전체를 대상으로 하여 전단 변형을 야기하는 구동 전압을 인가하는 전원부를 더 포함하며,
    상기 X개의 압전체 중에서 상기 1차순번이 기수 번째인 압전체의 내경면에 상기 전원부의 제1 극이 연결되고, 상기 기수 번째 압전체의 외경면에 상기 전원부의 제2 극(단, 상기 제1 극과 상기 제2 극은 서로 반대 극성)이 연결되며, 상기 1차순번이 우수 번째인 압전체의 내경면에 상기 제2 극이 연결되고, 상기 우수 번째 압전체의 외경면에 상기 제1 극이 연결되는
    전단형 압전 액츄에이터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 X개의 압전체를 단위 압전체 그룹이라고 할 때에, 상기 중심축을 따라 서로 이격되게 배열된 N개(단, N은 2 이상의 자연수)의 단위 압전체 그룹을 포함하고,
    상기 N개의 단위 압전체 그룹에 대해 상기 중심축을 따라 차례대로 2차순번을 매길 때에, 기수 번째 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 첫 번째인 압전체와 우수 번째 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 첫 번째인 압전체가 상기 중심축을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하는 형태의 편극을 가지며,
    상기 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 마지막 번째인 압전체의 외경면과 상기 2차순번이 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차 순번이 마지막 번째인 압전체의 외경면이 서로 연결된
    전단형 압전 액츄에이터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 마지막 번째인 압전체의 외경면과 상기 2차순번이 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차 순번이 마지막 번째인 압전체의 외경면이 환형 전도체에 의해 서로 연결된
    전단형 압전 액츄에이터.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 2차순번이 어느 한 기수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 첫 번째인 압전체의 내경면과 상기 2차순번이 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차 순번이 첫 번째인 압전체의 내경면이 서로 다른 회전축에 각각 연결된
    전단형 압전 액츄에이터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 2차순번이 어느 한 우수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차순번이 첫 번째인 압전체의 내경면과 상기 2차순번이 상기 어느 한 우수 다음의 기수 번째인 단위 압전체 그룹 중에서 상기 1차 순번이 첫 번째인 압전체의 내경면이 동일한 회전축에 연결된
    전단형 압전 액츄에이터.
  7. 동일한 중심축을 따라 서로 이격되게 배열된 환형 구조의 X(단, X는 2 이상의 자연수)개의 압전체를 포함하고,
    상기 X개의 압전체는,
    상기 중심축을 따라 차례대로 순번을 매길 때에, 어느 한 기수 번째 압전체의 외경면과 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째 압전체의 외경면이 서로 연결되며,
    상기 X개의 압전체 중에서 서로 인접하는 두 압전체는 상기 중심축을 회전축으로 하여 서로 반대 방향으로 회전하는 형태의 편극을 가지는
    전단형 압전 액츄에이터.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 X개의 압전체를 대상으로 하여 전단 변형을 야기하는 구동 전압을 인가하는 전원부를 더 포함하며,
    상기 압전체의 내경면에 상기 전원부의 제1 극이 연결되고, 상기 압전체의 외경면에 상기 전원부의 제2 극(단, 상기 제1 극과 상기 제2 극은 서로 반대 극성)이 연결되는
    전단형 압전 액츄에이터.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 어느 한 기수 번째 압전체의 외경면과 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째 압전체의 외경면이 환형 전도체에 의해 서로 연결된
    전단형 압전 액츄에이터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 어느 한 기수 번째 압전체의 내경면과 상기 어느 한 기수 다음의 우수 번째 압전체의 내경면이 서로 다른 회전축에 각각 연결된
    전단형 압전 액츄에이터.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 순번이 어느 한 우수 번째인 압전체의 내경면과 상기 순번이 상기 어느 한 우수 다음의 기수 번째인 압전체의 내경면이 동일한 회전축에 연결된
    전단형 압전 액츄에이터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4881062B2 (ja) * 2006-05-15 2012-02-22 キヤノン株式会社 積層圧電素子、その製造方法および振動波駆動装置

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