KR20070101511A - 초소형 압전 리니어 모터 - Google Patents

초소형 압전 리니어 모터

Info

Publication number
KR20070101511A
KR20070101511A KR1020060032616A KR20060032616A KR20070101511A KR 20070101511 A KR20070101511 A KR 20070101511A KR 1020060032616 A KR1020060032616 A KR 1020060032616A KR 20060032616 A KR20060032616 A KR 20060032616A KR 20070101511 A KR20070101511 A KR 20070101511A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
piezoelectric
frame
linear motor
piezoelectric actuator
base
Prior art date
Application number
KR1020060032616A
Other languages
English (en)
Inventor
맹서영
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020060032616A priority Critical patent/KR20070101511A/ko
Publication of KR20070101511A publication Critical patent/KR20070101511A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/04—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
    • H02N2/0055—Supports for driving or driven bodies; Means for pressing driving body against driven body
    • H02N2/006—Elastic elements, e.g. springs
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/872—Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • H10N30/886—Additional mechanical prestressing means, e.g. springs

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

본 발명은 초소형 압전 리니어 모터에 관한 것으로, 예를 들어 압전 리니어 모터에서, "ㄱ" 자 형상의 프레임 좌우측 끝단에 단일 또는 다수의 압전 세라믹이 접착되어 적층된 압전 액추에이터를 구비하고, 상기 프레임의 상단부 접촉면에 선 접촉 또는 점 접촉되는 이동체를 구비하며, 상기 압전 액추에이터의 양측단에 전압을 공급받기 위한 전극과, 상기 압전 액추에이터를 구속하는 베이스, 및 상기 베이스를 케이스에 지지하는 판스프링을 구비하여, 2개의 압전 액추에이터를 이용하여 양 방향으로 이동하는 모터를 구성함으로써, 압전 액추에이터의 커플링을 통해 발생하는 힘을 증폭시켜 압전 액추에이터의 변형 방향과 힘 전달 방향을, 이동체가 움직이는 이동 방향과 최대한 일치시켜 고효율의 모터를 제공할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
리니어 모터, 압전 모터, 액추에이터, 압전 세라믹, 이동체, 프레임

Description

초소형 압전 리니어 모터{Micro piezoelectric linear motor}
도 1은 종래의 압전 리니어 모터의 구성을 계략적으로 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 압전 리니어 모터의 구성을 계략적으로 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 압전 리니어 모터의 동작 상태를 설명하기 위한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11,110 : 이동체 12,120 : 프레임
121 : 접촉면 13,130 : 압전 액추에이터
14,131 : 전극 15,140 : 베이스
150 : 판스프링 160 : 케이스
10, 100 : 압전 리니어 모터
본 발명은 초소형 압전 리니어 모터에 관한 것으로, 예를 들어 양측으로 구성된 압전 액추에이터의 커플링을 이용하여 양 방향으로 이동하도록 하는 초소형 압전 리니어 모터에 관한 것이다.
일반적으로 압전 액추에이터는, 전기를 입력 에너지로 변위 또는 발생력을 출력하는 전기식 액추에이터이다. 즉, 압전 액추에이터를 구성하는 압전 세라믹에 전계를 인가하면 늘어나거나 수축하는 성질을 이용한다.
상기 세라믹에 전계를 인가하면 세라믹이 신축작용을 하게 된다. 이러한, 세라믹은 취성 재료이지만, 온도변화에 의해 열팽창을 일으키며, 또 압력을 가하면 작게 수축함과 더불어, 전계를 인가할 때에도 같은 현상이 일어난다.
상기 세라믹에는 양이온과 음이온이 탄성적으로 연결되어 결정격자를 형성하고, 전계가 걸리면 양이온은 전계 방향으로, 음이온은 역방향으로 당겨진다.
한편, 상기 압전 액추에이터는, 미소 변위의 고정밀 제어가 가능하고, 발생력이 크고, 응답성이 빠르고, 에너지 변환 효율이 높고, 전자적인 간섭이 없고, 형태의 영향을 적게 받는 등의 장점이 있다. 이러한 장점들을 이용하여 액추에이터뿐만 아니라 모터의 응용에도 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 압전 리니어 모터의 구성을 나타낸 단면도로서, 상기 압전 리 니어 모터(10)는, 케이스 내부에 좌우로 이동되는 이동체(11)와, 상기 이동체와 연결되는 프레임(12), 상기 프레임의 하단부 양측으로 압전 세라믹이 적층된 압전 액추에이터(13), 상기 압전 액추에이터 양측에는 외부전원을 인가받기 위한 전극(14), 및 상기 액추에이터를 구속함과 더불어, 케이스(16)에 지지되는 베이스(15)를 포함 구성된다.
상기한 바와 같이 구성된 압전 리니어 모터(10)는, 상기 압전 액추에이터(13)의 전극(14)에 외부전원으로부터 전압이 가해지면, 적층된 압전 세라믹이 수축 및 팽창하여 상기 프레임(12)과 연결된 상기 이동체(11)를 좌우로 이동시키게 된다.
그러나, 상기 압전 액추에이터(13)를 이용한 압전 리니어 모터(10)의 경우, 외부전원으로부터 전압이 인가되어 발생하는 압전 세라믹의 변형 방향과 상기 이동체(11)가 움직이는 이동방향 사이의 힘 전달 벡터(Vector)가 비효율적으로 설계되어, 종래의 압전 리니어 모터의 동작 과정에서 한 방향으로만 이동하는 오작동이 발생하는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 예를 들어, 프레임 좌우측 끝단에 압전 액추에이터를 구비하고, 상기 프레임의 상단부 접촉면에 이동체를 구비하며, 상기 압전 액추에이터의 양측단에 전압을 공급받기 위한 전극과, 상기 압전 액추에이터를 구속하는 베이스 및 상기 베이스를 케이 스에 지지하는 판스프링을 구비하여 양측으로 구성된 압전 액추에이터의 커플링을 통해 양 방향으로 이동하도록 하는 초소형 압전 리니어 모터를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초소형 압전 리니어 모터는, 프레임 좌우측 끝단에 다수의 압전 세라믹이 접착되어 적층된 압전 액추에이터와, 상기 프레임의 상단부 접촉면에 접촉되는 이동체와, 상기 압전 액추에이터의 양측단에 전압을 공급받기 위한 전극과, 상기 압전 액추에이터를 구속하는 베이스, 및 상기 베이스를 케이스에 지지하는 판스프링을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 압전 액추에이터는, 단일의 압전 세라믹으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 프레임은 "ㄱ" 자 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 프레임의 접촉면은, 선 접촉 또는 점 접촉되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 프레임은, 접촉면의 배면 형상을 원형으로 구부러지게 형성하여 프레임이 받는 스트레스를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 초소형 압전 리니어 모터에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 압전 리니어 모터의 구성을 계략적으로 나타낸 단면 도이고, 도 3은 본 발명에 따른 압전 리니어 모터의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.
우선, 본 발명에 따른 초소형 압전 리니어 모터(100)는, 예를 들어 광학기구 및 정밀 측정기구 등과 같은 초정밀 위치제어 기기에 사용된다.
상기 초소형 압전 리니어 모터(100)는, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 이동체(110), 프레임(120), 접촉면(121), 압전 액추에이터(130), 전극(131), 베이스(140), 판스프링(150) 및 케이스(160)가 포함 구성된다.
상기 프레임(120)은, 예를 들어 "ㄱ" 자 형상으로 구성되고, 프레임의 상단부 접촉면(121)에는, 좌우로 이동되는 이동체(110)와 선 접촉 또는 점 접촉할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 프레임(120)은, 상기 이동체(110)와 접촉되는 상단부 접촉면(121)이 마찰로 인한 마모를 최소화하기 위하여 예를 들어, 원형의 굴곡된 형상으로 형성되고, 그 하단부에도 프레임(120)이 받는 스트레스(Stress)를 감소하기 위하여 굴곡된 형상으로 형성된다.
상기 압전 액추에이터(130)는, 프레임(120)의 좌우측 끝단에 다수의 압전 세라믹이 접착되어 적층되거나, 또는 단일의 압전 세라믹으로 구성된다.
상기 압전 액추에이터(130)의 양측단에는, 외부전원으로부터 전압을 공급받기 위한 전극(131)이 각각 구성된다.
상기 압전 액추에이터(130)는, 베이스(140)에 의해 구속되고, 상기 베이스(140)는 판스프링(150)을 통해 상기 케이스(16)에 지지되도록 구성된다. 여기서, 상기 베이스(140)는, 밀도가 큰 재질을 이용하여 작은 부품으로 큰 질량의 역할을 수행할 수 있게 한다.
상기 이동체(110)에는, 상기 프레임(120)의 상단부 접촉면(121)과 접촉되는 부분에 일정한 마찰력이 존재할 수 있도록 표면 처리된다.
즉, 상기 초소형 압전 리니어 모터(100)는, 2개의 압전 액추에이터(130) 사이에 힘을 전달해줄 수 있는 프레임(120)을 삽입하고, 프레임(120)의 끝단에 판형태의 이동체(110)를 접촉하게 된다.
상기 이동체(110)와 프레임(120) 사이는 일정한 마찰력이 존재 할 수 있도록 하고, 상기 프레임(120) 형상은 도 2와 도 3에 도시된, 이동체(110)의 하단부에 접촉되는 부분에 굴곡 형상을 형성하여 마찰 이동을 할 때, 두 구성 간의 마모를 최소화함과 더불어, 그 하단부의 형상도 원형의 굴곡을 형성하여 프레임(12)이 받는 스트레스를 감소시킬 수 있도록 구성한다.
상기 초소형 압전 리니어 모터(100)는, 도 3의 (A), (B), (C)에 도시된 바와 같이, 상기 압전 액추에이터(130)의 변형과 힘을 최대한 이동체(110)로 전달할 수 있고, 2개의 압전 액추에이터(130)를 이용하여 양 방향 이동을 가능하게 함과 더불어, 2개의 압전 액추에이터(130)의 한쪽이 팽창 할 때, 다른 한쪽이 수축하는 방식으로 커플링(Coupling)함으로써, 상기 프레임(120)으로부터 발생되는 힘을 증폭 할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 압전 세라믹을 이용한 초소형 압전 리니어 모터의 구조를 통해 압전 세라믹의 변형 방향과 힘 전달 방향을 이동체의 이동 방향 과 최대한 일치시켜 고효율 모터를 제작 할 수 있고, 또한 2개의 압전 세라믹을 이용하여 양 방향으로 이동할 수 있는 모터를 구성함으로써, 압전 세라믹의 커플링을 통해 발생하는 힘을 증폭 시킬 수 있게 된다.
그리고, 상기 프레임과 이동체의 접촉면에 굴곡 형상을 형성하여 마찰에 의한 마모를 줄일 수 있고, 압전 리니어 모터를 소형화함과 더불어, 저전력 소비의 모터를 제공할 수 있게 된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면, 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 또다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 초소형 압전 리니어 모터는, 압전 리니어 모터에서, "ㄱ" 자 형상의 프레임 좌우측 끝단에 단일 또는 다수의 압전 세라믹이 접착되어 적층된 압전 액추에이터를 구비하고, 상기 프레임의 상단부 접촉면에 선 접촉 또는 점 접촉되는 이동체를 구비하며, 상기 압전 액추에이터의 양측단에 전압을 공급받기 위한 전극과, 상기 압전 액추에이터를 구속하는 베이스, 및 상기 베이스를 케이스에 지지하는 판스프링을 구비하여, 2개의 압전 액추에이터를 이용하여 양 방향으로 이동하는 모터를 구성함으로써, 압전 액추에이터의 커플링을 통해 발생하는 힘을 증폭시켜 압전 액추에이터의 변형 방향과 힘 전달 방향을, 이동 체가 움직이는 이동 방향과 최대한 일치시켜 고효율의 모터를 제공할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

  1. 프레임 좌우측 끝단에 다수의 압전 세라믹이 접착되어 적층된 압전 액추에이터와;
    상기 프레임의 상단부 접촉면에 접촉되는 이동체와;
    상기 압전 액추에이터의 양측단에 전압을 공급받기 위한 전극과;
    상기 압전 액추에이터를 구속하는 베이스; 및
    상기 베이스를 케이스에 지지하는 판스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 리니어 모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압전 액추에이터는, 단일의 압전 세라믹으로 구성되는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 리니어 모터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임은 "ㄱ" 자 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 리니어 모터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임의 접촉면은, 선 접촉 또는 점 접촉되는 것을 특징으로 하는 초 소형 압전 리니어 모터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레임은, 접촉면의 배면 형상을 원형으로 구부러지게 형성하여 프레임이 받는 스트레스를 감소시키는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 리니어 모터.
KR1020060032616A 2006-04-11 2006-04-11 초소형 압전 리니어 모터 KR20070101511A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060032616A KR20070101511A (ko) 2006-04-11 2006-04-11 초소형 압전 리니어 모터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060032616A KR20070101511A (ko) 2006-04-11 2006-04-11 초소형 압전 리니어 모터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070101511A true KR20070101511A (ko) 2007-10-17

Family

ID=38816738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060032616A KR20070101511A (ko) 2006-04-11 2006-04-11 초소형 압전 리니어 모터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20070101511A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110098347A (ko) * 2010-02-26 2011-09-01 삼성전자주식회사 압전 모터
CN103701358A (zh) * 2013-09-26 2014-04-02 南京航空航天大学 配重式变接触力压电电机
CN114442303A (zh) * 2022-01-27 2022-05-06 南京邮电大学 一种基于压电陶瓷堆栈的微位移促动器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110098347A (ko) * 2010-02-26 2011-09-01 삼성전자주식회사 압전 모터
CN103701358A (zh) * 2013-09-26 2014-04-02 南京航空航天大学 配重式变接触力压电电机
CN103701358B (zh) * 2013-09-26 2016-02-17 南京航空航天大学 配重式变接触力压电电机
CN114442303A (zh) * 2022-01-27 2022-05-06 南京邮电大学 一种基于压电陶瓷堆栈的微位移促动器
CN114442303B (zh) * 2022-01-27 2024-03-08 南京邮电大学 一种基于压电陶瓷堆栈的微位移促动器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4736131A (en) Linear motor driving device
Drossel et al. Smart3–Smart materials for smart applications
CN110138266A (zh) 一种尺蠖式压电作动器
CN109391170B (zh) 含零泊松比八边形结构步进式旋转压电作动器及作动方法
CN103701358B (zh) 配重式变接触力压电电机
JP6328905B2 (ja) 座屈型アクチュエータ
CN104467524A (zh) 基于面内模态的板式直线压电电机的工作方式
CN104079202A (zh) 一种基于钹式压电作动器的惯性直线电机
Chen et al. A square-plate ultrasonic linear motor operating in two orthogonal first bending modes
KR20070102769A (ko) 초소형 압전 리니어 모터
CN108847781A (zh) 一种基于压电陶瓷驱动的大行程作动器
KR20070101511A (ko) 초소형 압전 리니어 모터
CN110798094B (zh) 一种基于寄生惯性原理的压电直线精密驱动装置
CN109039146B (zh) 一种惯性粘滑驱动跨尺度精密运动平台
JP4830165B2 (ja) 超音波モータ用振動子
Ci et al. A square-plate piezoelectric linear motor operating in two orthogonal and isomorphic face-diagonal-bending modes
US6898342B2 (en) Fiber-aligning optical switch
CN112865597A (zh) 一种基于柔性铰链的时滞效应的惯性式压电驱动器
CN108500951B (zh) 一种激光驱动的带有柔顺放大机构的微夹钳
TW201018639A (en) Piezoelectric gripping device
King et al. Piezoactuators for ‘real world'applications. Can they deliver sufficient displacement?
CN103427703A (zh) 基于剪切压电效应的微型纳米马达
KR20070102771A (ko) 초소형 압전 리니어 모터
CN202438997U (zh) 压电驱动式微夹持器
JP2005312192A (ja) 圧電リニアアクチュエータ

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid