KR20050032116A - 압전 액추에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예컨대 기계 부품의 작동을 위한 압전 액추에이터에 관한 것으로, 압전층(2)의 다층 구조 및 그 사이에 배치된 내극(3, 4;10, 13)에 의해 상기 내극 (3, 4;10, 13)과 외극(9;19, 20)의 상호 측면 접촉이 가능하다. 개별 내극(10, 13)들은 다층 구조의 형성 전에 단면 에지에 의해 형성된 모서리(11)에 라운딩 된다. 모서리(11)가 챔퍼(16)를 구비하는 경우, 상기 챔퍼의 모서리도 라운딩될 수 있다.

Description

압전 액추에이터{Piezoelectric actuator}

본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 예컨대 기계 부품의 작동을 위한 압전 액추에이터에 관한 것이다.

일반적으로 소위 압전 효과를 이용하여 적합한 결정 구조를 갖는 재료로 압전소자를 구성할 수 있는 것은 공지되어 있다. 외부 전압의 인가시 결정 구조 및 전압의 인가 범위에 의존해서 압력 또는 장력이 사전 설정된 방향으로 나타나는 압전소자의 기계적 반응이 이루어진다.

상기 압전 액추에이터의 구조는 소위 다층 액추에이터로서 예컨대 DE 199 28 191 A1 호에 설명된 바와 같이 다층으로 이루어지고, 전압이 인가되는 전극은 각각 층 상이에 배치된다. 압전 액추에이터의 작동시 층 구조 내의 기계 응력에 의해 장애가 되는 균열이 형성되지 않도록 주의해야 한다.

전극들의 상호 측면 접촉시 상기 전극들은 일반적으로 항상 불완전하게 반대편 측면까지 안내된다. 그렇지 않으면 플래쉬 오버가 압전 액추에이터의 손상을 일으키기 때문이다. 상호간의 접촉은 층구조에서 반대편 측면에 접촉되는 반대 극성의 내극을 포함하는 각각 두 개의 내극이 한 측면에 공통으로 접촉되도록 형성된다. 층 구조에서 교대로, 상기 공통으로 접촉된 내극 중 하나는 중성 위상을 형성하면서 압전층의 단부에까지 안내되지 않고, 내극 중 다른 하나는 압전층의 단부까지 안내된다.

내극의 디자인은 일반적으로 압전 액추에이터의 필요한 외부 형태에 의존해서 선택된다. 대부분의 액추에이터 디자인은 제조기술로부터 또는 압전층의 커팅으로 부터 주어진다. 커팅에 의해 발생하는 에지에서 쉽게 플래위 오버가 발생할 수 있기 때문에 에지의 가공이 필수적이다. 이러한 가공은 특히 액추에이터에 추후에 실행되는 경우 복잡하고 비용이 많이 들 수 있다.

도 1은 압전 세라믹으로 이루어진 층의 다층 구조, 상호 접촉되는 내극 및 파형의 외극을 포함하는 선행 기술에 따른 압전 액추에이터의 단면도.

도 2는 라운드 에지를 포함하는 내극의 상세도.

도 3은 챔퍼링된 라운드 에지를 포함하는 내극의 상세도.

도 4는 라운딩 된 모서리 또는 에지를 포함하는 내국 형상의 다른 실시 예.

예컨대 기계 부품의 작동을 위해 사용될 수 있는 앞에서 언급된 압전 액추에이터는 바람직하게 압전층 및 그 사이에 배치된 내극의 다층 구조로 형성된다. 본 발명에 따라 개별 내극은 이미 다층 구조에 조립되기 전에 커팅 에지로 형성된 모서리에서 라운딩 된다.

모서리가 챔퍼를 갖는 경우, 간단하게 챔퍼의 모서리도 각각 라운딩 된다. 라운드가 피크 또는 에지로 작용하지 않도록 상기 라운드는 20㎛의 직경을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명에 의해 간단하게 압전 액추에이터의 에지 가공이 생략될 수 있다. 왜냐하면, 상기 가공, 특히 추후 라운딩의 제조는 복잡하고 비용이 많이 들 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 압전 액추에이터의 실시예가 도면에 의해 상세히 설명된다.

도 1에 압전 액추에이터(1)가 도시되고, 상기 압전 액추에이터는 공지된 바와 같이 적절한 크리스털 구조를 갖는 석영 재료의 압전 박막(2)으로 구성되므로, 소위 압전 효과를 이용하여 외부 전압이 외부 접촉된 외극(5, 6)에 의해 개략적으로 도시된 내극(3, 4)에 인가시 압전 액추에이터(1)의 기계적 반응이 이루어진다.

또한, 도 1에서 외극(5, 6)은 접촉면(8)에서 각각 동일한 극성을 갖는 두 개의 내극과 접촉되는 파형 전극으로 구현되는 것이 도시된다. 압전층(2 또는 2a, 2b)은 각각 교대로 지정된 영역의 모서리에서 내부로 변위되고, 이로써 홈(9 또는 9a, 9b)이 형성된다.

도 2에 따라 파선으로 도시된 본 발명에 따른 내극(10)의 모서리(11)에 라운딩(12)이 제공되는 것을 알 수 있다. 상호 접촉을 위해 변위된 내극(13)의 모서리(13)에는 각각 라운딩(15)이 제공된다.

도 3에는 내극(10)의 모서리에 있는 챔퍼(16)에도 라운딩(17)이 제공된 실시예가 도시된다. 이것은 도 3에 따른 내극(13)의 모서리의 챔퍼(16)에도 동일하게 적용된다.

도 4에는 내극(10, 13) 구조의 다른 실시예가 도시되고, 상기 도면에서 라운딩(12)에 추가적으로 상호 라운딩된 전이 영역(18)이 남게되고, 따라서 외극(19, 20)이 제공될 수 있다.

Claims (4)

1. 압전층(2)의 다층 구조 및 그 사이에 배치된 내극(3, 4;10, 13)을 포함하고, 상기 내극(3, 4;10, 13)과 외극(9;19, 20)의 상호 측면 접촉을 이루는 압전 액추에이터(1)에 있어서,

   상기 개별 내극(10, 13)은 커팅 에지로 형성된 모서리(11)에서 라운딩 되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 모서리(11)는 각각 챔퍼(16)를 포함하고 상기 챔퍼의 모서리는 라운딩 되는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 라운딩(12;17)의 반경은 적어도 20㎛인 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
4. 제 1 항 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압전 액추에이터(1)는 밸브 등의 기계 부품의 작동을 위해 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.