KR20070102769A

KR20070102769A - 초소형 압전 리니어 모터

Info

Publication number: KR20070102769A
Application number: KR1020060034369A
Authority: KR
Inventors: 맹서영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2006-04-17
Publication date: 2007-10-22

Abstract

본 발명은 초소형 압전 리니어 모터에 관한 것으로, 예를 들어 압전 리니어 모터에서, 좌우측면에 제1, 제2 압전 세라믹이 면 접착 방식으로 설치되고, 상부면 중심부에 접촉면이 형성되는 타원형의 탄성체와, 상기 탄성체의 접촉면에 선 접촉 또는 점 접촉되는 이동체를 포함 구성하고, 상기 제1, 제2 압전 세라믹에 위상 차이를 갖는 입력신호가 인가되는 경우, 압전 세라믹의 팽창 또는 수축에 따른 미소변위를, 상기 타원형의 탄성체를 통해 증폭함과 더불어, 탄성체와 접촉된 이동체를 좌우 양방향으로 이동함으로써, 타원형의 탄성체를 통해 압전 세라믹의 미소변위를 증폭하여 이동체를 양방향으로 이동하도록 하는 초소형 압전 리니어 모터를 제공할 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

압전 리니어 모터, 액츄에이터, 압전 세라믹, 이동체, 탄성체, 접촉면

Description

초소형 압전 리니어 모터{Micro piezoelectric linear motor}

도 1은 종래의 압전 리니어 모터의 구성을 계략적으로 나타낸 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 초소형 압전 리니어 모터의 구성을 계략적으로 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 초소형 압전 리니어 모터의 동작 상태를 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 100 : 압전 리니어 모터 11,110 : 이동체

12 : 프레임 13 : 압전 액츄에이터

14 : 전극 15 : 베이스

120 : 탄성체 121 : 접촉면

130 : 제1 압전 세라믹 140 : 제2 압전 세라믹

본 발명은 초소형 압전 리니어 모터에 관한 것으로, 예를 들어 타원형으로 구성된 탄성체를 이용하여 이동체가 양방향으로 이동하도록 하는 초소형 압전 리니어 모터에 관한 것이다.

일반적으로 압전 액츄에이터는, 전기를 입력 에너지로 변위 또는 발생력을 출력하는 전기식 액츄에이터이다. 즉, 압전 액츄에이터를 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 액츄에이터는, 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 액츄에이터뿐만 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 액츄에이터(13), 상기 압전 액츄에이터 양측에는 외부전원을 인가받기 위한 전극(14), 및 상기 액츄에이터를 구속함과 더불어, 케이스(16)에 지지되는 베이스(15)를 포함 구성된다.

상기한 바와 같이 구성된 압전 리니어 모터(10)는, 상기 압전 액츄에이터(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 액츄에이터(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 압전 리니어 모터에서, 좌우측면에 제1, 제2 압전 세라믹이 면 접착되고, 상부면 중심부에 접촉면이 형성되는 타원형의 탄성체와, 상기 탄성체의 접촉면에 접촉되는 이동체를 구비하고, 상기 제1, 제2 압전 세라믹에 위상 차이를 갖는 입력 신호가 인가되는 경우, 압전 세라믹의 팽창 또는 수축에 따른 미소변위를, 상기 타원형의 탄성체를 통해 증폭함과 더불어, 탄성체와 접촉된 이동체를 좌우 양방향으로 이동하도록 하는 초소형 압전 리니어 모터를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초소형 압전 리니어 모터는, 압전 리니어 모터에 있어서, 좌우측면에 제1, 제2 압전 세라믹이 설치되고, 상부면 중심부에 접촉면이 형성된 탄성체와, 상기 탄성체의 접촉면에 접촉되는 이동체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 탄성체는, 타원형으로 이루어지는 것을 특징으로 하고, 상기 이동체는, 슬라이드 이동체인 것을 특징으로 하고, 상기 탄성체의 접촉면은, 이동체와 선 접촉 또는 점 접촉되는 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 초소형 압전 리니어 모터의 구성을 계략적으로 나타낸 단면도이다.

우선, 본 발명에 따른 초소형 압전 리니어 모터(100)는, 예를 들어 광학기구 및 정밀 측정기구 등과 같은 초정밀 위치제어 기기에 사용되는 것으로, 도 2에 도 시된 바와 같이, 이동체(110), 탄성체(120), 접촉면(121), 제1 압전 세라믹(130), 및 제2 압전 세라믹(140)이 포함 구성된다.

상기 탄성체(120)는, 예를 들어 타원형 형상으로 이루어지고, 좌우측면 중심부에 제1, 제2 압전 세라믹(130,140)이 면 접착 방식으로 연결 설치된다. 여기서, 상기 탄성체(120)의 타원형 형태는 변위 증폭에 효과적인 구조로서, 압전 리니어 모터의 구동 시 변형에 의해 발생하는 스트레스(Stress), 또한 감소시키는 효과가 있다.

상기 탄성체(120)는, 제1, 제2 압전 세라믹(130,140)에 위상 차이를 갖는 입력신호가 인가되는 경우, 해당 압전 세라믹의 팽창 또는 수축에 따른 미소변위를 확대시키는 변위의 증폭 비를 높일 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 탄성체(120)의 상부면 중심부에 접촉면(121)을 구비하여, 좌우로 이동되는 슬라이더(Slider) 이동체(110)와 접촉된다. 여기서, 상기 이동체(110)는 탄성체(120)의 접촉면(121)에 일정한 압력으로 선 접촉 또는 점 접촉된다.

상기 제1 압전 세라믹(130)과 제2 압전 세라믹(140)은, 탄성체(120)의 좌우측면 중심부에 면 접착 설치하여 변위 및 힘 전달에 있어 손실을 최소화시키고, 외부로부터 인가되는 위상 차이를 갖는 입력신호에 따라 팽창 또는 수축하여 미소변위를 발생한다.

도 3은 본 발명에 따른 초소형 압전 리니어 모터의 동작 상태를 설명하기 위한 도면이다.

상기 초소형 압전 리니어 모터(100)는, 도 3의 (A), (B)에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 제2 압전 세라믹(130,140)에 위상 차이를 갖는 입력신호가 인가되는 경우, 예를 들어 제1 압전 세라믹(130)이 팽창하고, 반대편 제2 압전 세라믹(140)은 수축된다.

이때, 상기 제1, 제2 압전 세라믹(130,140)과 연결된 탄성체(120)는, 양측면의 제1, 제2 압전 세라믹(130,140)의 미소변위를 확대 증폭하여 상기 접촉면(121)에 접촉된 슬라이드 이동체(110)를 오른쪽 방향으로 이동시키게 된다.

이와 반대로, 상기 제1 압전 세라믹(130)이 수축하고, 반대편 제2 압전 세라믹(140)은 팽창되는 경우, 상기 연결된 탄성체(120)는, 양측면의 제1, 제2 압전 세라믹(130,140)의 미소변위를 확대 증폭하여 상기 접촉면(121)에 접촉된 슬라이드 이동체(110)를 왼쪽 방향으로 이동시키게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 압전 세라믹을 이용한 초소형 압전 리니어 모터는, 압전 세라믹의 미소변위를 타원형태의 탄성체를 이용하여 변위 증폭을 극대화시켜 효율적인 압전 리니어 모터를 구성하고, 탄성체의 팁(Tip)이 타원 궤적으로 운동하게 함으로써, 슬라이더 이동체를 효과적으로 이동시킬 수 있게 된다. 또한, 타원형태의 탄성체를 통해 모터의 구동시 발생하는 스트레스를 감소시키고, 입력 신호의 변화에 의해 양방향 이동이 가능한 접촉식 리니어 모터를 제공할 수 있게 된다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것 으로, 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, 좌우측면에 제1, 제2 압전 세라믹이 면 접착 방식으로 설치되고, 상부면 중심부에 접촉면이 형성되는 타원형의 탄성체와, 상기 탄성체의 접촉면에 선 접촉 또는 점 접촉되는 이동체를 포함 구성하고, 상기 제1, 제2 압전 세라믹에 위상 차이를 갖는 입력신호가 인가되는 경우, 압전 세라믹의 팽창 또는 수축에 따른 미소변위를, 상기 타원형의 탄성체를 통해 증폭함과 더불어, 탄성체와 접촉된 이동체를 좌우 양방향으로 이동함으로써, 타원형의 탄성체를 통해 압전 세라믹의 미소변위를 증폭하여 이동체를 양방향으로 이동하도록 하는 초소형 압전 리니어 모터를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

압전 리니어 모터에 있어서,

좌우측면에 제1, 제2 압전 세라믹이 설치되고, 상부면 중심부에 접촉면이 형성된 탄성체와, 상기 탄성체의 접촉면에 접촉되는 이동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 리니어 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 탄성체는, 타원형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 리니어 모터.
제 1 항에 있어서,

상기 이동체는, 슬라이드 이동체인 것을 특징으로 하는 초소형 압전 리니어 모터.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 탄성체의 접촉면은, 이동체와 선 접촉 또는 점 접촉되는 것을 특징으로 하는 초소형 압전 리니어 모터.