KR102302756B1 - 압전 액추에이터 - Google Patents

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Abstract

압전 액추에이터는 지지부, 및 상기 지지부에 지지되어 일 방향으로 나선형(helical)으로 연장된 제1 바이모프 압전 소자(bimorph piezoelectric element)를 포함한다.

Description

압전 액추에이터{PIEZOELECTRIC ACTUATOR}
압전 액추에이터가 제공된다.
일반적으로, 압전 액추에이터는 압전체에 전압을 인가하여 기계적 운동을 발생시키는 장치이다.
종래의 압전 액추에이터는 막대 형태로 연장된 캔틸레버(cantilever) 형태를 가져 전압에 의해 단부가 상측 또는 하측으로 휘어지는 바이모프 압전 소자(bimorph piezoelectric element)를 포함한다.
종래의 압전 액추에이터의 바이모프 압전 소자는 막대 형태로 연장되어 서로 접합된 두개의 압전층들을 포함한다. 두개의 압전층들은 압전층의 표면에 위치하는 전극에 인가되는 전압에 의해 선택적으로 인장되며, 이로 인해 바이모프 압전 소자의 단부가 상측 또는 하측으로 선택적으로 휘어진다.
관련 선행문헌으로 미국등록특허 US 6,833,656은 "바이모프 구조"를 개시한다.
미국등록특허 US 6,833,656
한 실시예는, 바이모프 압전 소자를 포함하여 선형 운동 가능한 압전 액추에이터를 제공하고자 한다.
또한, 선형 운동 가능한 바이모프 압전 소자를 포함하여 회전 운동 가능한 압전 액추에이터를 제공하고자 한다.
상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 본 발명에 따른 실시예가 사용될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 일 측면은 지지부, 및 상기 지지부에 지지되어 일 방향으로 나선형(helical)으로 연장된 제1 바이모프 압전 소자(bimorph piezoelectric element)를 포함하며, 상기 제1 바이모프 압전 소자는, 서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 포함하는 탄성층, 상기 탄성층의 상기 제1 면 상에 위치하는 제1 압전층, 및 상기 탄성층의 상기 제2 면 상에 위치하는 제2 압전층을 포함하는 압전 액추에이터를 제공한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 바이모프 압전 소자를 포함하여 선형 운동 가능한 압전 액추에이터가 제공된다.
또한, 선형 운동 가능한 바이모프 압전 소자를 포함하여 회전 운동 가능한 압전 액추에이터가 제공된다.
도 1은 한 실시예에 따른 압전 액추에이터를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 바이모프 압전 소자의 종단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 한 실시예에 따른 압전 액추에이터의 선형 운동을 나타낸 도면이다.
도 4는 한 실시예에 따른 압전 액추에이터의 선형 운동의 일례를 나타낸 도면이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 압전 액추에이터의 종단면을 나타낸 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터를 나타낸 도면이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 한 실시예에 따른 압전 액추에이터를 설명한다.
도 1은 한 실시예에 따른 압전 액추에이터를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 한 실시예에 따른 압전 액추에이터(1000)는 지지부(100), 제1 바이모프 압전 소자(200), 제1 판부(300)를 포함한다.
지지부(100)는 판 형태이며, 평면적으로 원형, 타원형, 다각형, 폐루프(closed loop)형 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.
제1 바이모프 압전 소자(200)는 지지부(100)에 일 단부가 지지되어 일 방향(X)으로 나선형(helical)으로 연장된다. 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부에는 제1 판부(300)가 지지된다. 제1 바이모프 압전 소자(200)는 두께 방향으로 대향하는 양 표면을 가지며, 양 표면 중 일 표면은 나선형의 내측에 위치하고 타 표면은 나선형의 외측에 위치한다.
도 2는 도 1에 도시된 바이모프 압전 소자의 종단면을 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 바이모프 압전 소자(200)는 탄성층(210), 제1 압전층(220), 제2 압전층(230)을 포함한다.
탄성층(210)은 제1 압전층(220)과 제2 압전층(230) 사이에 위치한다. 탄성층(210)은 일 방향(X)으로 나선형으로 연장된다. 탄성층(210)은 두께 방향으로 서로 대향하는 제1 면(211) 및 제2 면(212)을 포함한다. 탄성층(210)의 제1 면(211)은 나선형의 내측에 위치하고 제2 면(212)은 나선형의 외측에 위치한다. 탄성층(210)은 공지된 다양한 탄성 재료를 포함한다.
제1 압전층(220)은 탄성층(210)의 제1 면(211) 상에 위치한다. 제1 압전층(220)은 두께 방향으로 대향하는 양 표면 중 적어도 하나의 표면에 위치하는 전극을 포함한다. 제1 압전층(220)의 전극은 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다. 제1 압전층(220)의 전극에는 양전압 또는 음전압이 인가되며, 제1 압전층(220)은 압전 재료의 분극 방향에 따라 양전압 또는 음전압에 의해 선택적으로 인장된다. 제1 압전층(220)은 제1 바이모프 압전 소자(200)의 나선형의 내측에 위치한다.
제1 압전층(220)은 탄성층(210)의 제1 면(211)에 분말로 도포되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 탄성층(210)의 제1 면(211)에 부착될 수 있다.
제1 압전층(220)은 다층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조를 가질 수 있다.
제1 압전층(220)은 공지된 다양한 압전 재료를 포함한다. 일례로, 제1 압전층(220)은 티탄산바륨(BaTiO3), 티타늄산납(PbTiO3), 티타늄산 지르콘산 납(Pb［ZrTi］O3), 니오브산 납(PbNb2O6) 등의 세라믹스계 압전 재료, 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등의 고분자계 압전 재료, 니오브산 리튬(LiNbO3), 수정 등의 단결정계 압전 재료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제2 압전층(230)은 탄성층(210)의 제2 면(212) 상에 위치한다. 제2 압전층(230)은 두께 방향으로 대향하는 양 표면 중 적어도 하나의 표면에 위치하는 전극을 포함한다. 제2 압전층(230)의 전극은 공지된 다양한 형태를 가질 수 있다. 제2 압전층(230)의 전극에는 양전압 또는 음전압이 인가되며, 제2 압전층(230)은 압전 재료의 분극 방향에 따라 양전압 또는 음전압에 의해 선택적으로 인장된다. 제2 압전층(230)은 제1 바이모프 압전 소자(200)의 나선형의 내측에 위치한다.
제2 압전층(230)은 탄성층(210)의 제2 면(212)에 분말로 도포되어 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 탄성층(210)의 제2 면(212)에 부착될 수 있다.
제2 압전층(230)은 다층 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고 단층 구조를 가질 수 있다.
제2 압전층(230)은 공지된 다양한 압전 재료를 포함한다. 일례로, 제2 압전층(230)은 티탄산바륨(BaTiO3), 티타늄산납(PbTiO3), 티타늄산 지르콘산 납(Pb［ZrTi］O3), 니오브산 납(PbNb2O6) 등의 세라믹스계 압전 재료, 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등의 고분자계 압전 재료, 니오브산 리튬(LiNbO3), 수정 등의 단결정계 압전 재료를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
제1 바이모프 압전 소자(200)는 제1 압전층(220) 및 제2 압전층(230)에 인가되는 전압에 의해 제1 압전층(220) 및 제2 압전층(230) 중 적어도 하나가 선택적으로 인장되어 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
제1 판부(300)는 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부에 지지된다. 제1 판부(300)는 판 형태이며, 평면적으로 원형, 타원형, 다각형, 폐루프(closed loop)형 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.
제1 판부(300)는 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부가 전압에 의해 일 방향(X)으로 선형 운동함에 따라 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
이하, 도 3을 참조하여 압전 액추에이터(1000)의 선형 운동을 설명한다.
도 3은 한 실시예에 따른 압전 액추에이터의 선형 운동을 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 및 (B)를 참조하면, 압전 액추에이터(1000)의 제1 바이모프 압전 소자(200)의 제1 압전층(220) 및 제2 압전층(230) 중 나선형의 내측에 위치하는 제1 압전층(220)이 양전압 또는 음전압에 의해 인장되면, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 나선형의 내경이 확장되면서 제1 바이모프 압전 소자(200)가 일 방향(X)으로 나선형으로 회전하면서 짧아진다. 이로 인해, 압전 액추에이터(1000)의 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부에 지지된 제1 판부(300)가 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
도 3의 (A) 및 (C)를 참조하면, 압전 액추에이터(1000)의 제1 바이모프 압전 소자(200)의 제1 압전층(220) 및 제2 압전층(230) 중 나선형의 외측에 위치하는 제2 압전층(230)이 양전압 또는 음전압에 의해 인장되면, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 나선형의 내경이 축소되면서 제1 바이모프 압전 소자(200)가 일 방향(X)으로 나선형으로 회전하면서 길어진다. 이로 인해, 압전 액추에이터(1000)의 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부에 지지된 제1 판부(300)가 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
이와 같이, 제1 압전층(220) 및 제2 압전층(230) 중 적어도 하나가 전압에 의해 인장됨으로써, 일 방향(X)으로 나선형으로 연장된 제1 바이모프 압전 소자(200)가 일 방향(X)으로 선형 운동하여 제1 판부(300)가 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
이하, 도 4를 참조하여 한 실시예에 따른 압전 액추에이터의 선형 운동의 일례를 설명한다.
도 4는 한 실시예에 따른 압전 액추에이터의 선형 운동의 일례를 나타낸 도면이다.
일례로, 도 4의 (A)를 참조하면, 압전 액추에이터(1000)의 제1 바이모프 압전 소자(200)의 제1 압전층(220) 및 제2 압전층(230) 중 나선형의 내측에 위치하는 제1 압전층(220)이 내측 표면에 양전압이 인가되고 나선형의 외측에 위치하는 제2 압전층(230)의 외측 표면에 음전압이 인가되어 제1 압전층(220)이 인장되면, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 나선형의 내경이 반지름 R0로부터 R1으로 확장되면서 제1 바이모프 압전 소자(200)가 일 방향(X)으로 나선형으로 회전하면서 짧아진다. 이로 인해, 압전 액추에이터(1000)의 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부에 지지된 제1 판부(300)가 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
한편, 제1 압전층(220) 및 제2 압전층(230) 중 제1 압전층(220)이 내측 표면에 음전압이 인가되고 제2 압전층(230)의 외측 표면에 양전압이 인가되어 제1 압전층(220)이 인장될 수 있다.
다른 예로, 도 4의 (B)를 참조하면, 압전 액추에이터(1000)의 제1 바이모프 압전 소자(200)의 제1 압전층(220) 및 제2 압전층(230) 중 나선형의 외측에 위치하는 제2 압전층(230)의 외측 표면에 양전압이 인가되고 나선형의 내측에 위치하는 제1 압전층(220)의 내측 표면에 음전압이 인가되어 제2 압전층(230)이 인장되면, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 나선형의 내경이 반지름 R0로부터 R2로 축소되면서 제1 바이모프 압전 소자(200)가 일 방향(X)으로 나선형으로 회전하면서 길어진다. 이로 인해, 압전 액추에이터(1000)의 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부에 지지된 제1 판부(300)가 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
이상과 같이, 제1 압전층(220) 및 제2 압전층(230) 중 적어도 하나가 전압에 의해 선택적으로 인장됨으로써, 일 방향(X)으로 나선형으로 연장된 제1 바이모프 압전 소자(200)가 일 방향(X)으로 선형 운동하여 제1 판부(300)가 일 방향(X)으로 선형 운동하기 때문에, 제1 바이모프 압전 소자(200)를 포함하여 선형 운동 가능한 압전 액추에이터(1000)가 제공된다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터를 설명한다. 이하에서는 상술한 한 실시예에 따른 압전 액추에이터와 다른 부분에 대해서 설명한다.
도 5는 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터를 나타낸 도면이다. 도 6은 도 5에 도시된 압전 액추에이터의 종단면을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터(1002)는 지지부(100), 제1 바이모프 압전 소자(200), 제1 하우징(400), 제2 바이모프 압전 소자(500), 제2 하우징(600), 제3 바이모프 압전 소자(700), 제2 판부(800)를 포함한다.
제1 바이모프 압전 소자(200)의 일 단부는 지지부(100)에 지지되며, 타 단부는 제1 하우징(400)에 지지된다.
제1 하우징(400)은 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부에 지지되어 제1 바이모프 압전 소자(200) 나선형의 내측으로 삽입된다. 제1 하우징(400)은 전도성 재료를 포함할 수 있으며, 제1 하우징(400)은 제1 바이모프 압전 소자(200)와 제2 바이모프 압전 소자(500) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
일례로, 제1 하우징(400)은 제1 바이모프 압전 소자(200)의 제1 압전층과 제2 바이모프 압전 소자(500)의 제1 압전층 사이를 전기적으로 연결하고, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 제2 압전층과 제2 바이모프 압전 소자(500)의 제2 압전층 사이를 전기적으로 연결함으로써, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 제1 압전층과 제2 바이모프 압전 소자(500)의 제1 압전층에 동일한 극성의 전압이 인가되고 제1 바이모프 압전 소자(200)의 제2 압전층과 제2 바이모프 압전 소자(500)의 제2 압전층에 동일한 극성의 전압이 인가될 수 있다.
제2 바이모프 압전 소자(500)는 제1 하우징(400)의 내부 저면에 지지되어 일 방향(X)으로 나선형으로 연장된다. 제2 바이모프 압전 소자(500)의 일 단부는 제1 하우징(400)에 지지되며, 타 단부는 제2 하우징(600)에 지지된다. 제2 바이모프 압전 소자(500)는 제1 바이모프 압전 소자(200)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 제2 바이모프 압전 소자(500)의 크기는 제1 바이모프 압전 소자(200)의 크기 대비 작다.
제2 하우징(600)은 제2 바이모프 압전 소자(500)의 타 단부에 지지되어 제2 바이모프 압전 소자(500)의 나선형의 내측으로 삽입된다. 제2 하우징(600)은 전도성 재료를 포함할 수 있으며, 제2 하우징(600)은 제2 바이모프 압전 소자(500)와 제3 바이모프 압전 소자(700) 사이를 전기적으로 연결할 수 있다.
일례로, 제2 하우징(600)은 제2 바이모프 압전 소자(500)의 제1 압전층과 제3 바이모프 압전 소자(700)의 제1 압전층 사이를 전기적으로 연결하고, 제2 바이모프 압전 소자(500)의 제2 압전층과 제3 바이모프 압전 소자(700)의 제2 압전층 사이를 전기적으로 연결함으로써, 제2 바이모프 압전 소자(500)의 제1 압전층과 제3 바이모프 압전 소자(700)의 제1 압전층에 동일한 극성의 전압이 인가되고 제2 바이모프 압전 소자(500)의 제2 압전층과 제3 바이모프 압전 소자(700)의 제2 압전층에 동일한 극성의 전압이 인가될 수 있다.
즉, 제1 하우징(400) 및 제2 하우징(600) 각각에 의한 연결에 의해, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 제1 압전층, 제2 바이모프 압전 소자(500)의 제1 압전층, 및 제3 바이모프 압전 소자(700)의 제1 압전층에 동일한 극성의 전압이 인가되고, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 제2 압전층, 제2 바이모프 압전 소자(500)의 제2 압전층, 및 제3 바이모프 압전 소자(700)의 제2 압전층에 동일한 극성의 전압이 인가될 수 있다.
제3 바이모프 압전 소자(700)는 제2 하우징(600)의 내부 저면에 지지되어 일 방향(X)으로 나선형으로 연장된다. 제3 바이모프 압전 소자(700)의 일 단부는 제2 하우징(600)에 지지되며, 타 단부는 제2 판부(800)에 지지된다. 제3 바이모프 압전 소자(700)는 제1 바이모프 압전 소자(200)와 실질적으로 동일한 구조를 가질 수 있다. 제3 바이모프 압전 소자(700)의 크기는 제2 바이모프 압전 소자(500)의 크기 대비 작다.
제2 판부(800)는 제3 바이모프 압전 소자(700)의 타 단부에 지지된다. 제2 판부(800)는 판 형태이며, 평면적으로 원형, 타원형, 다각형, 폐루프(closed loop)형 등의 다양한 형태를 가질 수 있다.
도 5의 (A) 및 도 6의 (A)를 참조하면, 압전 액추에이터(1002)의 제1 바이모프 압전 소자(200), 제2 바이모프 압전 소자(500), 제3 바이모프 압전 소자(700)가 전압에 의해 일 방향(X)으로 나선형으로 회전하면서 짧아지면, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부에 지지된 제1 하우징(400), 제2 바이모프 압전 소자(500)의 타 단부에 지지된 제2 하우징(600), 제3 바이모프 압전 소자(700)의 타 단부에 지지된 제2 판부(800)가 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
도 5의 (B) 및 도 6의 (B)를 참조하면, 압전 액추에이터(1002)의 제1 바이모프 압전 소자(200), 제2 바이모프 압전 소자(500), 제3 바이모프 압전 소자(700)가 전압에 의해 일 방향(X)으로 나선형으로 회전하면서 길어지면, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부에 지지된 제1 하우징(400), 제2 바이모프 압전 소자(500)의 타 단부에 지지된 제2 하우징(600), 제3 바이모프 압전 소자(700)의 타 단부에 지지된 제2 판부(800)가 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
이와 같이, 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터(1002)는 제1 바이모프 압전 소자(200), 제2 바이모프 압전 소자(500), 제3 바이모프 압전 소자(700)에 의해 제1 하우징(400), 제2 하우징(600), 제2 판부(800)가 일 방향(X)으로 선형 운동함으로써, 상술한 한 실시예에 따른 압전 액추에이터(1000) 대비 선형 운동의 폭이 더 크다.
즉, 제1 바이모프 압전 소자(200), 제2 바이모프 압전 소자(500), 제3 바이모프 압전 소자(700)를 포함함으로써, 선형 운동의 폭이 큰 압전 액추에이터(1002)가 제공된다.
이하, 도 7을 참조하여 또 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터를 설명한다. 이하에서는 상술한 한 실시예에 따른 압전 액추에이터와 다른 부분에 대해서 설명한다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터(1003)는 지지부인 탄성체(103) 및 제1 바이모프 압전 소자(200)를 포함한다.
탄성체(103)는 일 방향(X)으로 막대형으로 연장되어 제1 바이모프 압전 소자(200)의 나선형의 내측을 관통한다. 탄성체(103)는 공지된 다양한 탄성 물질을 포함할 수 있다.
제1 바이모프 압전 소자(200)의 일 단부는 탄성체(103)의 일 단부와 이웃하는 일 표면에 지지되며, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부는 탄성체(103)의 타 단부와 이웃하는 타 표면에 지지된다.
도 7의 (A)를 참조하면, 압전 액추에이터(1003)의 제1 바이모프 압전 소자(200)가 전압에 의해 일 방향(X)으로 나선형으로 회전하면서 짧아지면, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부와 이웃하는 탄성체(103)의 타 단부가 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
도 7의 (B)를 참조하면, 압전 액추에이터(1003)의 제1 바이모프 압전 소자(200)가 전압에 의해 일 방향(X)으로 나선형으로 회전하면서 길어지면, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부와 이웃하는 탄성체(103)의 타 단부가 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
즉, 압전 액추에이터(1003)의 제1 바이모프 압전 소자(200)가 전압에 의해 일 방향(X)으로 나선형으로 회전하면서 나선형의 내경이 축소되면, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 압력에 의해 탄성체(103)의 길이가 증가하여 탄성체(103)의 타 단부가 일 방향(X)으로 선형 운동한다.
이와 같이, 또 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터(1003)는 제1 바이모프 압전 소자(200)가 일 방향(X)으로 선형 운동하여 탄성체(103)의 타 단부가 일 방향(X)으로 선형 운동하기 때문에, 제1 바이모프 압전 소자(200)를 포함하여 선형 운동 가능한 압전 액추에이터(1003)가 제공된다.
이하, 도 8을 참조하여 또 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터를 설명한다. 이하에서는 상술한 한 실시예에 따른 압전 액추에이터와 다른 부분에 대해서 설명한다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터(1004)는 지지부(100), 제1 바이모프 압전 소자(200), 회전 유닛(900)을 포함한다.
제1 바이모프 압전 소자(200)의 일 단부는 지지부(100)에 지지되며, 타 단부는 회전 유닛(900)의 디스크(920)와 이격되어 있다.
회전 유닛(900)은 회전축(910) 및 디스크(920)를 포함한다.
회전축(910)은 지지부(100)로부터 일 방향으로 막대형으로 연장되어 제1 바이모프 압전 소자(200)의 나선형의 내측을 관통한다.
디스크(920)는 제1 바이모프 압전 소자(200)와 이격되어 회전축(910)에 회전 가능하게 연결된다. 디스크(920)의 중심은 회전축(910)에 지지된다.
디스크(920)는 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부와 대응하는 표면 요철부(921)를 포함한다. 표면 요철부(921)는 디스크(920)의 중심으로부터 디스크(920)의 테두리로 연장된 그루브(groove) 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
도 8의 (A) 및 (B)를 참조하면, 압전 액추에이터(1004)의 제1 바이모프 압전 소자(200)에 설정된 주기로 전압이 인가되어 설정된 주기로 제1 바이모프 압전 소자(200)가 일 방향으로 나선형으로 회전하면서 길어지면, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부가 회전축(910) 방향으로 진동하는 동시에 주기적으로 정회전 및 역회전한다.
압전 액추에이터(1004)는 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부가 길어져 정회전하는 주기에, 제1 바이모프 압전 소자(200)의 타 단부가 디스크(920)의 표면 요철부(921)와 접촉하여 디스크(920)를 회전시킴으로써, 디스크(920) 및 회전축(910) 중 적어도 하나가 제1 바이모프 압전 소자(200)에 의해 단속적으로 회전 운동한다.
이와 같이, 또 다른 실시예에 따른 압전 액추에이터(1004)는 제1 바이모프 압전 소자(200)가 일 방향으로 선형 운동하여 디스크(920) 및 회전축(910)이 회전 운동하기 때문에, 선형 운동 가능한 제1 바이모프 압전 소자(200)를 포함하여 회전 운동 가능한 압전 액추에이터(1004)가 제공된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
지지부(100), 제1 바이모프 압전 소자(200), 탄성층(210), 제1 압전층(220), 제2 압전층(230)

Claims (9)

  1. 지지부; 및
    상기 지지부에 지지되어 일 방향으로 나선형(helical)으로 연장된 제1 바이모프 압전 소자(bimorph piezoelectric element)
    를 포함하며,
    상기 제1 바이모프 압전 소자는,
    서로 대향하는 제1 면 및 제2 면을 포함하는 탄성층;
    상기 탄성층의 상기 제1 면 상에 위치하는 제1 압전층; 및
    상기 탄성층의 상기 제2 면 상에 위치하는 제2 압전층
    을 포함하고,
    상기 제1 바이모프 압전 소자의 단부에 지지되어 상기 제1 바이모프 압전 소자의 상기 나선형의 내측으로 삽입된 제1 하우징;
    상기 제1 하우징의 내부 저면에 지지되어 상기 일 방향으로 나선형으로 연장된 제2 바이모프 압전 소자;
    상기 제1 하우징의 내측에 중첩 구조로 위치되며, 상기 제2 바이모프 압전 소자의 단부에 지지되어 상기 제2 바이모프 압전 소자의 상기 나선형의 내측으로 삽입된 제2 하우징; 및
    상기 제2 하우징의 내부 저면에 지지되어 상기 일 방향으로 나선형으로 연장된 제3 바이모프 압전 소자를 더 포함하며,
    상기 제1 하우징은 상기 제1 바이모프 압전 소자와 상기 제2 바이모프 압전 소자 사이를 전기적으로 연결하며, 상기 제2 하우징은 상기 제2 바이모프 압전 소자와 상기 제3 바이모프 압전 소자 사이를 전기적으로 연결하고,
    상기 제1 바이모프 압전 소자, 상기 제2 바이모프 압전 소자, 그리고 상기 제3 바이모프 압전 소자가 전압에 의해 일 방향(X)으로 나선형으로 회전하며 선형 운동하는 압전 액추에이터.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 압전층은 상기 나선형의 내측에 위치하며,
    상기 제2 압전층은 상기 나선형의 외측에 위치하는 압전 액추에이터.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 압전층 및 상기 제2 압전층은 전압에 의해 선택적으로 인장되는 압전 액추에이터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 제3 바이모프 압전 소자의 단부에 지지된 제2 판부
    를 더 포함하는 압전 액추에이터.
  7. 제1항에서,
    상기 지지부는 상기 일 방향으로 막대형으로 연장되어 상기 제1 바이모프 압전 소자의 상기 나선형의 내측을 관통하는 탄성체를 포함하며,
    상기 제1 바이모프 압전 소자의 단부는 상기 탄성체에 지지된 압전 액추에이터.
  8. 삭제
  9. 삭제
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