KR20140114019A - 하우징에 배치된 다중층 액추에이터 및 액추에이터 표면에서 계속해서 매우 낮은 누설 전류를 갖는 액추에이터 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 케이싱(23)에 배치된 압전세라믹 다중층 액추에이터(1)를 갖는 액추에이터 모듈(22)에 관한 것이다. 장기간의 사용 후에도 액추에이터 표면에서의 전도성의 증가 및 따라서 누설 전류의 증가를 방지하기 위해, 본 발명은 케이싱(23)이 밀폐되어 실링되고, 챔버(24)가 다중층 액추에이터(1)와 케이싱(23) 사이에 배치되며, 챔버가 물을 화학적으로 변형 및/또는 결속시키는 매질(21)로 전체적으로 또는 부분적으로 충진되는 것을 제안한다.
Description
본 발명은 케이싱에 압전세라믹 다중층 액추에이터를 갖는 액추에이터 모듈에 관한 것이다.
공지의 압전세라믹 다중층 액추에이터들(1)(도 1 참조)은 전도성 내부 전극들(7)과 인터레이스된(interlaced) 압전기적인 활성 물질(2), 예를 들어, 납 지르코네이트 티타네이트(PZT; lead zirconate titanate)의 적층된 박층들로 구성되는데, 전도성 내부 전극들은 예를 들어, 교번 방식으로 액추에이터 표면에 제공된다. 베이스 금속-도금(3)은 이들 내부 전극들(7)을 그것들이 전기적으로 병렬로 연결되고 다중층 액추에이터(1)의 2개의 단자들(5)을 구성하는 2개의 그룹들로 결합되도록 연결한다. 전기 전압이 단자들(5) 양단에 인가되면, 모든 내부 전극들(7)에 병렬로 전달되고, 활성 물질(2)의 모든 층들에 전계를 야기하는데, 활성 물질은 그에 의해 기계적으로 변형된다. 모든 이들 기계적 변형들의 합은 이용가능한 팽창(6) 및/또는 힘으로서 액추에이터의 단면들(end faces)에서 이용가능하다.
압전세라믹 다중층 액추에이터들은 종래 기술에서 모놀리식(monolithic) 설계를 갖는데, 즉, 활성 물질은, 소결 이전에 "그린 필름(green film)" 상태인 동안, 귀금속 페이스트를 이용한 스크린-프린팅 프로세스에 의해 내부 전극들로 제공되고, 액추에이터 스택들 안으로 압축되며, 열분해되고 그 다음 모놀리식 액추에이터를 생성하기 위해 소결된다.
액추에이터 바디의 표면들은 그 다음 쉐이핑 프로세스에서 일반적으로 그라인딩에 의해 기계가공(machined)된다. 베이스 금속-도금(3)은 내부 전극들(7)이 예를 들어, 전기도금 방법들 또는 금속-페이스트 스크린-프린팅에 의해 피딩되는(fed) 영역에서 액추에이터에 도포된다(도 2 참조). 이런 베이스 금속-도금(3)은 금속 외부 전극(4), 예를 들어, 패턴화된 금속 플레이트, 와이어 메시 또는 와이어 거즈를 도포함으로써 보강된다. 전기 단자(5)는 이런 외부 전극(4)에 솔더링된다. 단자들(5) 상의 솔더링 이전 또는 이후에, 액추에이터는 또한 액추에이터 표면들을 기계적 손상들로부터 보호하는 전기 절연된 코팅에 넣어진다(encased).
도 1은 종래 기술에 따른 압전세라믹 다중층 액추에이터를 도시하고, 도 2는 베이스 금속-도금(3)과 단자들(5) 사이의 개선된 외부 전극(4)으로서 도시된다.
EP 0 844 678 B1, ED 33 30 538 A1, DE 40 36 287 C2, US 5 281 885, US 4 845 399, US 5 406 164 및 JP 07-226541 A는 이와 같은 액추에이터들 및 외부 전극들의 설계 및 제조를 상세하게 설명한다.
다중층 액추에이터들(또한 아래에 일반적으로 액추에이터들로 지칭됨)의 많은 애플리케이션들은 액추에이터의 특성들이 변경되지 않고 정격 전압이 오랜 시간 동안 액추에이터에 인가될 수 있는 것을 필요로 한다. 전형적인 애플리케이션들은 최종-제어 및 포지셔닝 드라이브들이다. 이런 요구사항은 위에서 설명된 종래 기술에 따른 액추에이터들에 의해 충족될 수 없다.
이에 대한 이유는 고 전계 강도가 환경 극성 분자들로부터, 통상적으로 수증기를 액추에이터 표면으로 끌어당긴다는 것이다. 이런 수증기는 비록 상이한 속도일 지라도 모든 공지의 폴리머 코팅들에 침투하고, 결국 증가된 전도성 및 액추에이터 표면에서의 누설 전류의 증가를 초래한다. 누설 전류는 유사한 액추에이터 온도의 증가의 결과로서, 전계에 기인한 수증기 흡착과 액추에이터 온도에 기인한 탈착 사이에 평형이 성립될 때까지 증가한다. 도 8에서의 그래프는 보통의 실험실 환경 조건들 하에서 200V/㎜의 내부 전계 강도에 대한 치수들 7 x 7 x 30 ㎣의 액추에이터에 대하여 시간에 대한 전형적인 누설 전류 곡선을 도시한다.
세라믹 코팅들 또는 글래스 용기들이 커버로서 사용되는 경우, 수증기는 액추에이터의 동작에 의해 필연적으로 형성되는 코팅의 미소균열들을 통하여 침투한다.
포팅 화합물(potting compound)에 함유되거나 캡슐화 단계 동안 침투하는 매우 작은 양들의 물조차도 작용을 트리거하기에 충분하기 때문에, 금속 케이싱에 적합한 포팅 화합물로 캡슐화하는 것조차도 성공을 초래하지 않는다.
케이싱의 베이스 및 덮개에 항상 필요한 팽창 조인트들은 코팅 또는 케이싱을 통하여 외부로 피딩되어야 하는 단자들 또는 연결 와이어들처럼 그것을 통하여 습기가 침투하는 약한 점들을 형성한다. 플라스틱-절연된 와이어들은 위에서 주어진 이유들에 대한 목적을 달성하지 못한다.
본 발명의 목적은 장시간의 사용 후에도 전도성의 증가가 없고 따라서 액추에이터 표면에서 누설 전류의 증가가 없도록 케이싱에 배치된 압전세라믹 다중층 액추에이터를 갖는 액추에이터 모듈을 개선하는 것이다.
이러한 목적은 청구항 1의 특징들에 의한 본 발명에 따라 달성된다.
케이싱이 밀폐되어 실링되고, 챔버가 다중층 액추에이터와 케이싱 사이에 배치되며, 이 챔버가 물을 화학적으로 변형 및/또는 결속시키는 매질로 전체적으로 또는 부분적으로 충진된다는 사실은 수증기가 침투하는 것이 증가된 전도성 및 따라서 액추에이터 표면에서의 누설 전류의 증가를 초래할 수 없다는 것을 의미한다. 용어 물은 수증기를 포함하도록 이해된다.
단지 매우 작은 물 또는 수증기만이 밀폐되어 실링된 케이싱을 통하여 케이싱의 내부에 이르게 되고, 매질은 그 다음 이런 작은 양을 변형 또는 결속시키는데, 이는 그 후에 액추에이터 표면상에 증착될 수 없다.
다양한 적합한 매질들이 있다. 일 실시예에서, 매질은 물을 반응적으로 소모한다. 매질은 바람직하게는 폴리우레탄 수지를 포함하거나, 분말 건조제로 구성된다.
다중층 액추에이터를 위한 전기 단자들은 케이싱 안에 피딩된다. 바람직한 실시예에서, 케이싱은 케이싱 덮개, 케이싱 외피 및 케이싱 베이스로 구성된다. 전기 단자들은 바람직하게는 전기 절연 방식으로 케이싱 베이스에 밀폐되어 통합된다.
일 실시예에서, 이는 금속으로 이루어진 케이싱 베이스, 및 케이싱 베이스에서의 글래스 부싱 또는 세라믹 부싱을 통하여 케이싱의 내부에 피딩되는 전기 단자들에 의해 이루어진다. 글래스 부싱은 기밀(air-tight) 및 수밀(water-tight)로 설계되어야 한다.
대안적으로, 케이싱 베이스는 세라믹으로 이루어지고, 전기 단자들이 그 안으로 솔더링되는 금속-도금된 개구들을 갖는다. 케이싱 베이스는 바림직하게는 외주 둘레에 금속화 영역을 포함하며, 상기 금속화 영역에 의해 밀폐되어 실링된 조인트가 케이싱 베이스와 케이싱 외피 사이에 이루어진다.
일 실시예에서, 케이싱 덮개는 세라믹으로 이루어지고, 바람직하게는 외주 둘레에 금속화 영역을 포함하며, 금속화 영역에 의해 밀폐되어 실링된 조인트가 케이싱 베이스와 케이싱 외피 사이에 이루어진다.
액추에이터가 아무 방해를 받지 않으며 케이싱에 손상을 초래하지 않고 팽창할 수 있도록 하기 위해, 바람직한 실시예에서, 케이싱 외피는 전체적으로 또는 부분적으로 금속 벨로즈(bellows)로 구성된다.
전체적으로 또는 부분적으로 금속 벨로즈로 구성된 케이싱 외피는 바람직하게는 다중층 액추에이터를 위한 필요한 기계적 압축응력(pre-stress)을 발생시킨다.
일 실시예에서, 케이싱 외피는 부분적으로 또는 전체적으로 세라믹으로 이루어지고, 전기 단자들은 케이싱 베이스 및/또는 케이싱 덮개에 배치된다.
케이싱 베이스 및/또는 케이싱 덮개는 또한 플렉시블 멤브레인으로 이루어진다. 이런 경우에, 금속 벨로즈는 생략될 수 있다.
케이싱 베이스, 케이싱 외피 및 케이싱 덮개는 바람직하게는 용접, 특히 레이저 용접, 금속 솔더를 이용한 브레이징(brazing), 글래스 솔더를 이용한 솔더링, 또는 소프트-솔더링에 의해 밀폐된 실링을 생성하도록 결합된다.
도 1은 모놀리식 다중층 액추에이터의 구조를 도시한다.
도 2는 도 1의 상세도를 도시한다.
도 3은 케이싱 외피(9)로서 금속 벨로즈, 케이싱 덮개(8), 글래스 부싱들(12)에서 단자들(11)로서 콘택 핀들을 갖는 케이싱 베이스(10)를 갖는 밀폐되어 실링된 케이싱(23)을 도시한다. 케이싱(23)은 용접된다(13). 케이싱 덮개(8), 케이싱 외피(9) 및 케이싱 베이스(10)는 금속으로 이루어진다.
도 4는 케이싱 외피(9)로서 금속 벨로즈, 케이싱 덮개(8), 솔더링된 세라믹 부싱들(14)에서 단자들(11)로서 콘택 핀들을 갖는 케이싱 베이스(10)를 갖는 밀폐되어 실링된 케이싱(23)을 도시한다. 케이싱(23)은 용접된다(13).
도 5는 케이싱 외피(9)로서 금속 벨로즈, 외주 둘레에 금속 도금을 갖는 케이싱 덮개(16)로서 세라믹 덮개, 외주 둘레에 금속 도금을 갖는 케이싱 베이스(17)로서 세라믹 베이스, 및 단자들(11)로서 그에 솔더링된 콘택 핀들을 갖는 밀폐되어 실링된 케이싱을 도시한다. 케이싱은 솔더링된다(18).
도 6은 금속 벨로즈 및 함께 용접되는 금속 튜브(15)로 구성된 2 피스(piece)의 케이싱 외피(9), 금속 케이싱 덮개(8), 글래스 부싱들(12)에서 단자들(11)로서 콘택 핀들을 갖는 금속 케이싱 베이스(10)를 갖는 밀폐되어 실링된 케이싱을 도시한다. 케이싱은 용접된다(13).
도 7은 부분적으로 금속-도금된 세라믹 튜브(20)에 솔더링되는 2개의 금속 벨로즈로 구성되는 3 피스의 케이싱 외피(9), 금속 케이싱 덮개(8) 및 금속 케이싱 베이스(10)를 갖는 밀폐되어 실링된 케이싱을 도시한다. 단자들(11)로서 콘택 핀들은 액추에이터(1)의 외부 전극들(4)에 직접 연결된다. 케이싱은 용접된다(13).
도 8은 케이싱이 없는 종래 기술에 따른 액추에이터(1)의 누설 전류 거동, 및 액추에이터 모듈(22)로서 본 발명에 따라 캡슐화된 액추에이터(1)의 누설 전류 거동을 도시한다.
도 2는 도 1의 상세도를 도시한다.
도 3은 케이싱 외피(9)로서 금속 벨로즈, 케이싱 덮개(8), 글래스 부싱들(12)에서 단자들(11)로서 콘택 핀들을 갖는 케이싱 베이스(10)를 갖는 밀폐되어 실링된 케이싱(23)을 도시한다. 케이싱(23)은 용접된다(13). 케이싱 덮개(8), 케이싱 외피(9) 및 케이싱 베이스(10)는 금속으로 이루어진다.
도 4는 케이싱 외피(9)로서 금속 벨로즈, 케이싱 덮개(8), 솔더링된 세라믹 부싱들(14)에서 단자들(11)로서 콘택 핀들을 갖는 케이싱 베이스(10)를 갖는 밀폐되어 실링된 케이싱(23)을 도시한다. 케이싱(23)은 용접된다(13).
도 5는 케이싱 외피(9)로서 금속 벨로즈, 외주 둘레에 금속 도금을 갖는 케이싱 덮개(16)로서 세라믹 덮개, 외주 둘레에 금속 도금을 갖는 케이싱 베이스(17)로서 세라믹 베이스, 및 단자들(11)로서 그에 솔더링된 콘택 핀들을 갖는 밀폐되어 실링된 케이싱을 도시한다. 케이싱은 솔더링된다(18).
도 6은 금속 벨로즈 및 함께 용접되는 금속 튜브(15)로 구성된 2 피스(piece)의 케이싱 외피(9), 금속 케이싱 덮개(8), 글래스 부싱들(12)에서 단자들(11)로서 콘택 핀들을 갖는 금속 케이싱 베이스(10)를 갖는 밀폐되어 실링된 케이싱을 도시한다. 케이싱은 용접된다(13).
도 7은 부분적으로 금속-도금된 세라믹 튜브(20)에 솔더링되는 2개의 금속 벨로즈로 구성되는 3 피스의 케이싱 외피(9), 금속 케이싱 덮개(8) 및 금속 케이싱 베이스(10)를 갖는 밀폐되어 실링된 케이싱을 도시한다. 단자들(11)로서 콘택 핀들은 액추에이터(1)의 외부 전극들(4)에 직접 연결된다. 케이싱은 용접된다(13).
도 8은 케이싱이 없는 종래 기술에 따른 액추에이터(1)의 누설 전류 거동, 및 액추에이터 모듈(22)로서 본 발명에 따라 캡슐화된 액추에이터(1)의 누설 전류 거동을 도시한다.
본 발명은 도 3 내지 도 7을 참조하여 아래에 더 설명된다.
액추에이터 모듈은 액추에이터(1) 및 케이싱을 포함하는 유닛을 지칭한다.
압전세라믹 액추에이터(1)를 금속 또는 세라믹 케이싱(23)에 끼워 맞추는 것이 제안되는데, 여기서, 단자들(11)은 케이싱 베이스(10, 17)의 필수 구성요소들이다. 글래스 부싱들(12)은, 예를 들어, 단자들을 환경에 대하여 기밀 실(seal)로 실링하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 케이싱(23)은 용접 조인트(13)에 의해 밀폐되어 실링된다. 케이싱 형상은 작은 기계적 압축응력이 액추에이터(1)를 정위치에 유지하기 위해 그것에 가해지도록 선택된다. 케이싱(23)은 그것이 너무 큰 저항력으로 액추에이터(1)의 이동을 방해하지 않도록 적어도 부분적으로 탄력이 있어야 한다. 이는 케이싱(23) 또는 케이싱 외피(9)를 금속 벨로즈로 설계함으로써 또는 케이싱(23)을 덮기 위해 금속 멤브레인을 사용함으로써 달성된다. 케이싱의 강성(stiffness)은 바람직하게는 액추에이터 강성에 비하여 작다.
케이싱(23)에 매질(21)이 제공되는데, 이는 매질이 부가되는 경우 구속된(tapped) 물 분자들을 고정하거나 화학적으로 변형시킨다. 전형적으로 표면에서 흡착되는 바와 같은 매우 작은 양의 물은 누설 전류들을 생성하는데 충분하다. 따라서, 이들 매우 작은 양의 물을 비활성화시키고 금속 또는 글래스를 이용하여 솔더링(18, 19) 또는 용접(13)에 의해 케이싱(23)을 밀폐하여 실링하는 것이 필요하다.
이는 다음의 이점들을 야기한다 :
이와 같은 밀폐되어 캡슐화된 액추에이터 모듈들(22)은 그것들이 정격 전계 강도로 지속적으로 동작되는 경우에도 끊임없이 매우 낮은 누설 전류들을 나타낸다. 도 8은 이런 방식으로 캡슐화된 액추에이터(1) 상의 누설 전류 곡선의 그래프를 도시한다. 액추에이터 치수들 및 다른 파라미터들은 도 8에 도시된 바와 같이 비-캡슐화된 액추에이터와 동일하다. 캡슐화된 액추에이터(1)의 누설 전류는 비-캡슐화된 액추에이터의 것보다 약 1,000,000배 작다.
액추에이터(1)를 제조할 때, 예를 들어, 독일 특허 DE 제198 40 488 A1호에 따라 유기 바인더 시스템(binder system)을 갖는 저-소결 압전세라믹이 125㎛ 두께 필름으로 준비된다. 상업적으로 이용가능한 내부-전극 페이스트가 스크린-프린팅에 의해 이런 필름에 도포된다. 다수의 이러한 필름들이 적층되고, 전기 콘택이 액추에이터(1)에 대하여 나중에 이루어질 수 있는 비활성 영역을 생성하기 위해 내부 전극들(7)이 없는 잔여 라미네이트의 상단 및/또는 하단에서 수개의 필름들로 라미네이트(laminate) 안으로 압축된다. 라미네이트는 개별의 막대-형상 액추에이터들로 다이싱(diced)되는데, 이는 900℃ - 1100℃, 바람직하게는 1000℃에서 소결된다. 액추에이터 표면들을 그라인딩한 후, 은 베이스 금속-도금(3)이 스크린-프린팅/파이어링(firing) 프로세스를 이용하여 콘택 면들에 도포된다. 금속 와이어 메시로 이루어진 외부 전극들(4)은 상기 베이스 금속-도금 상에 솔더링된다. 액추에이터들(1)은 그 다음 다음의 테스트 프로세스들 동안 기계적 손상으로부터 보호 및 전기적 절연을 제공하기 위해 상업적으로 이용가능한 실리콘 광택제에 의해 절연된다. 액추에이터들(1)은 그 다음 성극화(polarized)되고 전기적으로 테스트될 수 있다.
액추에이터 케이싱(23)은 케이싱 외피(9)로서 액추에이터(1)보다 매우 짧은 금속 벨로즈를 이용함으로써 만들어진다. 면적들이 케이싱 덮개(8)가 용접될 수 있는 케이싱 외피(9)의 양단에서 제공된다. 케이싱 외피(9) 또는 더 정확히 말하면 금속 벨로즈의 내경은 액추에이터(1)가 금속 벨로즈에 삽입될 때, 그것이 케이싱 외피(9)의 벽에 접촉하지 않도록 한다.
케이싱(23)을 위한 케이싱 베이스(10, 17)는 평면-평행 금속 디스크에 2개의 홀들을 형성함으로써 만들어진다. 단자들(11)로서 연결 핀들은 밀폐되어 실링되고 전기 절연 방식으로, 예를 들어, 글래스 솔더에 의해 이들 홀들 안으로 삽입된다. 이는 글래스 부싱(12)이다.
홀들이 없는 평면-평행 금속 디스크는 케이싱 덮개(8)로서 기능한다.
액추에이터(1)는 이제 액추에이터의 외부 전극들(4)이 단자들(11)로서 2개의 콘택 핀들에 접촉하도록 에폭시 접착제에 의해 케이싱 베이스(10, 17)에 고정된다. 외부 전극(4)과 콘택 핀들 사이의 접촉은 솔더링, 용접 또는 전도성 접착제를 이용하여 접착제 본딩함으로써 이루어진다.
액추에이터 케이싱(23)은 액추에이터(1) 위로 밀어넣고, 예를 들어, 레이저를 이용하여 케이싱 베이스(10, 17)에 용접된다. 액추에이터(1)는 이제 케이싱 외피(9)로서 기능하는 금속 벨로즈를 넘어 약간 돌출된다. 케이싱(23)은 이런 프로세스 동안 접촉되지 않아야 한다.
액추에이터(1)와 액추에이터 케이싱 사이의 갭 또는 챔버(24)는 그 다음 물-소모 매질(21), 예를 들어, 폴리우레탄 수지로 충진되는데, 이는 그것이 경화함에 따라 물을 흡수하며 화학적으로 변형시키고, 예를 들어, 이 프로세스에서 CO2를 방출한다.
케이싱 덮개(8)가 그 다음 액추에이터(1) 상에 배치되고, 케이싱(9)이 덮개(8)로 당겨지고, 예를 들어, 레이저 용접에 의해 밀폐된 실로 그에 고정된다.
모놀리식 다중층 액추에이터들을 제조하기 위해 위에서 설명된 절차는, 서두에서 설명된 바와 같이, 특허 문헌 및 다른 발행물들에 상세하게 논의된다. 액추에이터들을 캡슐화하기 위한 본 발명에 따른 절차는 설명된 작업 순서를 따를 필요가 없다. 당업자는 또한 동일한 결과를 생성하는 유사한 절차들을 추론할 수 있다.
용어 밀폐되어(hermetically)는 기밀 및 수밀을 의미하도록 이해된다.
1 : 모놀리식 압전세라믹 다중층 액추에이터
2 : 압전기적인 활성 물질
3 : 베이스 금속-도금
4 : 외부 전극
5: 공급 전압을 위한 연결 와이어들
6 : 동작 동안 액추에이터의 움직임의 방향
7 : 내부 전극
8 : 케이싱 덮개; 금속 디스크
9 : 케이싱 외피; 금속 벨로즈
10 : 케이싱 베이스; 홀들을 포함하는 금속 디스크
11 : 단자들; 금속 콘택 핀들
12 : 글래스 솔더로 이루어진 글래스 부싱
13 : 용접; 용접 조인트
14 : 세라믹 부싱; 케이싱 베이스 및 콘택 핀에 솔더링된 금속-도금 세라믹 튜브
15 : 금속 튜브
16 : 케이싱 덮개; 외주 둘레에 금속-도금된 세라믹 디스크
17 : 케이싱 베이스; 내부적으로 금속 도금된 홀들을 포함하고 외주 둘레에 금속 도금된 세라믹 디스크
18 : 솔더링된 조인트들 : 베이스로의 금속 벨로즈, 덮개로의 금속 벨로즈 또는 세라믹 튜브로의 금속 벨로즈
19 : 솔더링된 조인트들 : 베이스로의 콘택 핀
20 : 세라믹 튜브; 외주 둘레에 양단에서 금속-도금
21 : 충진제로서 물-결속 또는 물-변형 매질
2 : 압전기적인 활성 물질
3 : 베이스 금속-도금
4 : 외부 전극
5: 공급 전압을 위한 연결 와이어들
6 : 동작 동안 액추에이터의 움직임의 방향
7 : 내부 전극
8 : 케이싱 덮개; 금속 디스크
9 : 케이싱 외피; 금속 벨로즈
10 : 케이싱 베이스; 홀들을 포함하는 금속 디스크
11 : 단자들; 금속 콘택 핀들
12 : 글래스 솔더로 이루어진 글래스 부싱
13 : 용접; 용접 조인트
14 : 세라믹 부싱; 케이싱 베이스 및 콘택 핀에 솔더링된 금속-도금 세라믹 튜브
15 : 금속 튜브
16 : 케이싱 덮개; 외주 둘레에 금속-도금된 세라믹 디스크
17 : 케이싱 베이스; 내부적으로 금속 도금된 홀들을 포함하고 외주 둘레에 금속 도금된 세라믹 디스크
18 : 솔더링된 조인트들 : 베이스로의 금속 벨로즈, 덮개로의 금속 벨로즈 또는 세라믹 튜브로의 금속 벨로즈
19 : 솔더링된 조인트들 : 베이스로의 콘택 핀
20 : 세라믹 튜브; 외주 둘레에 양단에서 금속-도금
21 : 충진제로서 물-결속 또는 물-변형 매질
Claims (13)
- 케이싱(23)에 배치된 압전세라믹 다중층 액추에이터(1)를 갖는 액추에이터 모듈(22)로서,
상기 케이싱(23)이 밀폐되어(hermetically) 실링되고, 챔버(24)가 상기 다중층 액추에이터(1)와 상기 케이싱(23) 사이에 배치되며, 상기 챔버는 물을 화학적으로 변형 및/또는 결속시키는 매질(21)로 전체적으로 또는 부분적으로 충진되는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항에 있어서,
상기 매질(21)은 물을 반응적으로 소모하는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 매질(21)은 폴리우레탄 수지를 포함하는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 매질(21)은 분말 건조제로 구성되는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다중층 액추에이터(1)를 위한 전기 단자들(11)은 케이싱(23) 안에 피딩되고(fed), 상기 케이싱(23)은 케이싱 덮개(8), 케이싱 외피(9) 및 케이싱 베이스(10, 17)로 구성되며, 상기 전기 단자들(11)은 전기 절연 방식으로 상기 케이싱 베이스(10, 17)에 밀폐되어 통합되는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이싱 베이스는 금속으로 이루어지고, 상기 전기 단자들은 상기 케이싱 베이스에서의 글래스 부싱(glass bushing) 또는 세라믹 부싱을 통하여 상기 케이싱의 내부에 피딩되는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이싱 베이스는 세라믹으로 이루어지고, 상기 전기 단자들이 그 안으로 솔더링되는 금속-도금된 개구들을 가지며, 상기 케이싱 베이스는 바람직하게는 외주 둘레에 금속화 영역을 포함하며, 상기 금속화 영역에 의해 밀폐되어 실링된 조인트(joint)가 상기 케이싱 베이스와 상기 케이싱 외피 사이에 이루어지는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이싱 덮개는 세라믹으로 이루어지고, 바람직하게는 외주 둘레에 금속화 영역을 포함하며, 상기 금속화 영역에 의해 밀폐되어 실링된 조인트가 상기 케이싱 베이스와 상기 케이싱 외피 사이에 이루어지는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이싱 외피는 전체적으로 또는 부분적으로 금속 벨로즈(bellows)로 구성되는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
전체적으로 또는 부분적으로 금속 벨로즈로 구성된 상기 케이싱 외피는 상기 다중층 액추에이터를 위한 필요한 기계적 압축응력(pre-stress)을 발생시키는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이싱 외피는 부분적으로 또는 전체적으로 세라믹으로 이루어지고, 상기 전기 단자들은 상기 케이싱 베이스 및/또는 상기 케이싱 덮개에 배치되는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이싱 베이스 및/또는 상기 케이싱 덮개는 플렉시블 멤브레인으로 이루어지는,
액추에이터 모듈. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이싱 베이스, 상기 케이싱 외피 및 상기 케이싱 덮개는 용접, 특히 레이저 용접, 금속 솔더를 이용한 브레이징(brazing), 글래스 솔더를 이용한 솔더링, 또는 소프트-솔더링에 의해 밀폐된 실링을 생성하도록 결합되는,
액추에이터 모듈.
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