KR20220000600A - Ultrasonic linear motor - Google Patents

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KR20220000600A
KR20220000600A KR1020200078435A KR20200078435A KR20220000600A KR 20220000600 A KR20220000600 A KR 20220000600A KR 1020200078435 A KR1020200078435 A KR 1020200078435A KR 20200078435 A KR20200078435 A KR 20200078435A KR 20220000600 A KR20220000600 A KR 20220000600A
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linear motor
ultrasonic linear
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polycrystalline ceramic
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KR1020200078435A
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Inventor
이상영
성명석
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

According to one embodiment of the present invention, disclosed is an ultrasonic linear motor. The ultrasonic linear motor comprises: a vibration body including an elastic body and a piezoelectric element attached to one side or two sides of the elastic body; a moving axis coupled to the vibration body and moving along displacement of the piezoelectric element; a moving body inserted into and coupled to the moving axis; and a control unit applying a drive pulse of a predetermined resonant frequency to the piezoelectric element. The predetermined resonant frequency is a mechanical resonant frequency of the vibration body.

Description

초음파 리니어 모터{ULTRASONIC LINEAR MOTOR}Ultrasonic linear motor {ULTRASONIC LINEAR MOTOR}

실시예는 다결정 세라믹으로 형성된 압전 소자를 갖는 초음파 리니어 모터에 관한 것이다.The embodiment relates to an ultrasonic linear motor having a piezoelectric element formed of polycrystalline ceramic.

초음파 모터는 기존에 폭넓게 활용되고 있는 전자 모터에 비해 상대적으로 낮은 속도에서 높은 토크를 발생시키기 때문에 감속 장치가 불필요하고, 단위 중량당 발생되는 기계적 출력이 높으며, 기동 및 정지 시 속용성을 갖고, 소형 및 경량화가 가능하고, 자계와 무관하기 때문에 전자 유도 등의 장애가 없고, 사용시 정속성을 보이는 등의 다양한 장점을 갖고 있어 현재 다양한 분야에서 활용되고 있다.Ultrasonic motors generate high torque at a relatively low speed compared to the widely used electronic motors, so a reduction device is unnecessary, the mechanical output generated per unit weight is high, and it has quick solubility during start and stop, and is small in size. And since it can be reduced in weight, there is no obstacle such as electromagnetic induction because it is independent of a magnetic field, and it has various advantages such as showing constant properties when used, it is currently being used in various fields.

최근 모바일 기기의 카메라 줌 배율 경쟁이 가속화되면서 카메라에 적용하기 위한 회전형, 선형 등 다양한 컨셉의 초음파 모터에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.Recently, as competition for camera zoom magnification in mobile devices is accelerating, research on ultrasonic motors of various concepts such as rotational and linear for application to cameras is being actively conducted.

예컨대, 공개특허공보 제10-2018-0074730호에 공지된 액추에이터는 서로 이격된 적어도 두 개의 전극 사이에 다수의 도메인을 갖는 다결정 및 강유전성 또는 강유전성-압전 재료가 배치되고, 초기 상태에서 도메인의 적어도 일부는 서로 다른 분극 방향을 갖는다.For example, the actuator known in Patent Publication No. 10-2018-0074730 is a polycrystalline and ferroelectric or ferroelectric-piezoelectric material having a plurality of domains between at least two electrodes spaced apart from each other, at least a portion of the domains in the initial state have different polarization directions.

상기 액추에이터는 적어도 하나의 전압 펄스로 서로 다른 분극 방향을 갖는 도메인의 일부를 동일한 분극 방향을 갖는 상태로 변환하거나 동일한 분극 방향을 갖는 도메인의 일부를 서로 다른 분극 방향을 갖는 상태로 변환하고 있다.The actuator converts a portion of domains having different polarization directions into a state having the same polarization direction or a portion of domains having the same polarization direction into a state having different polarization directions with at least one voltage pulse.

하지만 이러한 액추에이터는 압전 소자에 대한 공진 설계가 미흡하여 길이 증가가 선형적이지 않고, 고전압 펄스 파형 요구로 소형 전자 기기에 적용하기도 어렵다.However, the length increase of this actuator is not linear due to insufficient resonance design for the piezoelectric element, and it is difficult to apply to a small electronic device due to the high voltage pulse waveform requirement.

공개특허공보 제10-2018-0074730호Unexamined Patent Publication No. 10-2018-0074730

실시예는, 다결정 세라믹으로 형성된 압전 소자를 갖는 초음파 리니어 모터를 제공할 수 있다.The embodiment may provide an ultrasonic linear motor having a piezoelectric element formed of polycrystalline ceramic.

실시예에 따른 초음파 리니어 모터는 탄성체와 상기 탄성체의 일면 또는 양면에 부착된 압전 소자를 포함하는 진동체; 상기 진동체에 결합되어, 상기 압전 소자의 변위에 따라 이동하는 이동축; 상기 이동축에 삽입 결합되는 이동체; 및 상기 압전 소자에 미리 정해진 공진 주파수의 구동 펄스를 인가하는 제어부를 포함하고, 상기 미리 정해진 공진 주파수는 상기 진동체의 기계적 공진 주파수일 수 있다.An ultrasonic linear motor according to an embodiment includes a vibrating body including an elastic body and a piezoelectric element attached to one or both surfaces of the elastic body; a moving shaft coupled to the vibrating body and moving according to the displacement of the piezoelectric element; a movable body inserted and coupled to the movable shaft; and a controller for applying a driving pulse of a predetermined resonance frequency to the piezoelectric element, wherein the predetermined resonance frequency may be a mechanical resonance frequency of the vibrating body.

상기 구동 펄스가 인가된 압전 소자의 변위가 발생하는 경우 상기 이동체가 받는 제1 힘의 절대값과 상기 이동축이 받는 제2 힘의 절대값이 다르게 설계될 수 있다.When the displacement of the piezoelectric element to which the driving pulse is applied occurs, the absolute value of the first force received by the movable body may be designed to be different from the absolute value of the second force received by the moving shaft.

상기 제1 힘의 절대값과 상기 제2 힘의 절대값 간의 차이값이 상기 이동체와 상기 이동축 간에 발생하는 마찰력의 절대값보다 크게 설계될 수 있다.A difference value between the absolute value of the first force and the absolute value of the second force may be designed to be greater than an absolute value of frictional force generated between the movable body and the moving shaft.

상기 압전 소자는 다결정 세라믹으로 형성될 수 있다.The piezoelectric element may be formed of polycrystalline ceramic.

상기 이동체의 변위량은 상기 다결정 세라믹의 입자 크기의 3~30%의 범위 이내일 수 있다.The displacement amount of the movable body may be within the range of 3 to 30% of the particle size of the polycrystalline ceramic.

상기 이동체가 이동하는 경우, 상기 다결정 세라믹의 정전용량이 5~30%의 범위 내에서 변화할 수 있다.When the movable body moves, the capacitance of the polycrystalline ceramic may change within a range of 5 to 30%.

상기 이동체가 이동하는 경우, 상기 다결정 세라믹에 이완 전류가 1~10㎂의 범위 내에서 발생할 수 있다.When the movable body moves, a relaxation current may be generated in the polycrystalline ceramic within a range of 1 to 10 μA.

상기 다결정 세라믹의 내부에 적어도 하나의 금속 전극이 적층 삽입될 수 있다.At least one metal electrode may be stacked and inserted into the polycrystalline ceramic.

상기 미리 정해진 공진 주파수는 상기 이동축과 상기 진동체가 결합된 상태에서의 기계적 공진 주파수일 수 있다.The predetermined resonant frequency may be a mechanical resonant frequency in a state in which the moving shaft and the vibrating body are coupled.

실시예에 따르면, 다결정 세라믹으로 형성된 압전 소자에 진동체의 기계적 공진 주파수와 동일한 공진 주파수를 갖는 구동 펄스를 생성하여 인가하도록 함으로써, 압전 소자의 변위에 따른 이동 선형성을 확보할 수 있다.According to the embodiment, by generating and applying a driving pulse having the same resonance frequency as the mechanical resonance frequency of the vibrating body to the piezoelectric element formed of polycrystalline ceramic, movement linearity according to the displacement of the piezoelectric element may be secured.

실시예에 따르면, 저전압 인가 시에도 이동 선형성이 확보되기 때문에 안정적인 구동이 가능하고, 이로 인해 소형 전자 기기에 적용하는 것이 용이할 수 있다.According to the embodiment, since movement linearity is secured even when a low voltage is applied, stable driving is possible, and thus, it may be easy to apply to a small electronic device.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 리니어 모터를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 압전 소자의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 실시예에 따른 초음파 리니어 모터의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4b는 도 1에 도시된 압전 소자의 물리적 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 저전압 구동 시 시간에 따른 이동체의 변위를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing an ultrasonic linear motor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view for explaining the structure of the piezoelectric element shown in FIG. 1 .
3 is a view for explaining the driving principle of the ultrasonic linear motor according to the embodiment.
4A to 4B are diagrams for explaining physical characteristics of the piezoelectric element shown in FIG. 1 .
5 is a view for explaining the displacement of the moving object according to time during low-voltage driving.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.However, the technical spirit of the present invention is not limited to some embodiments described, but may be implemented in various different forms, and within the scope of the technical spirit of the present invention, one or more of the components may be selected between the embodiments. It can be used by combining or substituted with .

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.In addition, terms (including technical and scientific terms) used in the embodiments of the present invention may be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless specifically defined and described explicitly. It may be interpreted as a meaning, and generally used terms such as terms defined in advance may be interpreted in consideration of the contextual meaning of the related art.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.In addition, the terminology used in the embodiments of the present invention is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In this specification, the singular form may also include the plural form unless otherwise specified in the phrase, and when it is described as “at least one (or more than one) of A and (and) B, C”, it is combined with A, B, and C It may include one or more of all possible combinations.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.In addition, in describing the components of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.These terms are only for distinguishing the component from other components, and are not limited to the essence, order, or order of the component by the term.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.And, when it is described that a component is 'connected', 'coupled' or 'connected' to another component, the component is not only directly connected, coupled or connected to the other component, but also with the component It may also include a case of 'connected', 'coupled' or 'connected' due to another element between the other elements.

또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In addition, when it is described as being formed or disposed on “above (above) or under (below)” of each component, the top (above) or bottom (below) is one as well as when two components are in direct contact with each other. Also includes a case in which another component as described above is formed or disposed between two components. In addition, when expressed as “upper (upper) or lower (lower)”, the meaning of not only the upward direction but also the downward direction based on one component may be included.

실시예에서는, 다결정 세라믹으로 형성된 압전 소자에 진동체의 기계적 공진 주파수와 동일한 공진 주파수를 갖는 구동 펄스를 생성하여 인가하도록 한, 새로운 방안을 제안한다.In the embodiment, a new method is proposed in which a driving pulse having the same resonance frequency as the mechanical resonance frequency of the vibrating body is generated and applied to the piezoelectric element formed of polycrystalline ceramic.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파 리니어 모터를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 압전 소자의 구조를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view showing an ultrasonic linear motor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view for explaining the structure of the piezoelectric element shown in FIG. 1 .

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 초음파 리니어 모터는 관성 방식의 초음파 모터로, 탄성체(110)와 탄성체(110)의 적어도 일면에 배치된 압전 소자(120)로 이루어진 진동체(100), 이동축(200), 이동체(300), 제어부(400)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the ultrasonic linear motor according to the embodiment is an inertial ultrasonic motor, and a vibrating body 100 including an elastic body 110 and a piezoelectric element 120 disposed on at least one surface of the elastic body 110, movement It may include a shaft 200 , a movable body 300 , and a control unit 400 .

탄성체(110)의 양면에는 압전 소자(120)가 부착될 수 있다. 탄성체(110)의 양면에 압전 소자가 부착되는 경우에 한정되지 않고 탄성체(110)의 일면에 압전 소자가 부착될 수 있다.A piezoelectric element 120 may be attached to both surfaces of the elastic body 110 . It is not limited to a case in which the piezoelectric element is attached to both surfaces of the elastic body 110 , and the piezoelectric element may be attached to one surface of the elastic body 110 .

이러한 탄성체(110)의 재질로는 알루미늄(Al), 황동(Brass), 스테인레스(Stainless)가 사용될 수 있다. 여기서 스테인레스는 SS(Stainless Steel), STS(Steel Type Stainless), SUS(Stainless Use Steel)를 포괄하는 개념일 수 있다.As a material of the elastic body 110, aluminum (Al), brass, or stainless steel may be used. Here, stainless steel may be a concept encompassing Stainless Steel (SS), Steel Type Stainless (STS), and Stainless Use Steel (SUS).

압전 소자(120)는 탄성체(110)의 적어도 일면에 부착되고, 구동 펄스가 인가되면 수축 또는 팽창될 수 있다. 여기서 압전 소자(120)는 탄성체(110)의 양면에 부착되는 제1 압전 소자(120a)와 탄성체(110)의 타면에 부착되는 제2 압전 소자(120b)를 포함할 수 있다.The piezoelectric element 120 is attached to at least one surface of the elastic body 110 , and may contract or expand when a driving pulse is applied. Here, the piezoelectric element 120 may include a first piezoelectric element 120a attached to both surfaces of the elastic body 110 and a second piezoelectric element 120b attached to the other surface of the elastic body 110 .

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 압전 소자(120)는 다결정 세라믹(polycrystalline ceramic)으로 형성될 수 있다. 다결정 세라믹의 입자(grain) 크기는 대략 1.5~7㎛의 범위 이내일 수 있는데, 3~3.5㎛의 범위 이내인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2 , the piezoelectric element 120 according to the embodiment may be formed of polycrystalline ceramic. The grain size of the polycrystalline ceramic may be within the range of about 1.5 to 7 μm, preferably within the range of 3 to 3.5 μm.

압전 소자(120)의 양면에는 구동 펄스가 인가되기 위한 전극(E1, E2)이 소결되어 형성될 수 있다. 여기서, 전극은 Ag 전극일 수 있지만 반드시 이에 한정되지 않는다.Electrodes E1 and E2 to which a driving pulse is applied may be formed by sintering on both surfaces of the piezoelectric element 120 . Here, the electrode may be an Ag electrode, but is not necessarily limited thereto.

이때, 탄성체(110)와 압전 소자(120)는 전도성 에폭시에 의해 접착 결합될 수 있다.In this case, the elastic body 110 and the piezoelectric element 120 may be adhesively bonded by a conductive epoxy.

이동축(200)은 진동체(100)의 중앙부에 결합되어 진동체를 구성하는 압전 소자의 변위에 따라 선형 이동될 수 있다. 즉, 이동축(200)은 진동체(100)를 구성하는 압전 소자(120)의 상부에 접착 레진에 의해 접착 결합될 수 있다.The moving shaft 200 is coupled to the central portion of the vibrating body 100 and may be linearly moved according to the displacement of the piezoelectric element constituting the vibrating body. That is, the moving shaft 200 may be adhesively bonded to the upper portion of the piezoelectric element 120 constituting the vibrating body 100 by an adhesive resin.

이동체(300)는 이동축(200)에 마찰 삽입되고 이동축(200)의 선형 운동에 따라 발생하는 마찰력에 의해 이동축(200) 상에서 이동 즉, 전진 또는 후진할 수 있다.The movable body 300 is frictionally inserted into the movable shaft 200 and can move, ie, move forward or backward, on the movable shaft 200 by frictional force generated according to the linear motion of the movable shaft 200 .

이동체(300)는 이동축(200) 상에서 전진 또는 후진할 수 있는데, 한 주기 동안 이동하는 변위량은 압전 소자(120)를 구성하는 다결정 세라믹의 입자 크기의 3~30%의 범위 이내일 수 있다. 예컨대, 다결정 세라믹의 입자 크기가 3㎛이고, 이동체(300)의 변위량은 입자 크기의 3%인 0.09㎛ ~ 1.05㎛의 범위 이내일 수 있다.The movable body 300 may move forward or backward on the moving shaft 200 , and the amount of displacement during one cycle may be within the range of 3 to 30% of the particle size of the polycrystalline ceramic constituting the piezoelectric element 120 . For example, the particle size of the polycrystalline ceramic is 3 μm, and the displacement amount of the movable body 300 may be within the range of 0.09 μm to 1.05 μm, which is 3% of the particle size.

제어부(400)는 미리 정해진 공진 주파수의 구동 펄스를 생성하여 압전 소자에 인가할 수 있다. 여기서 미리 정해진 공진 주파수는 이동축을 상하로 이동시킬 수 있는 공진 주파수일 수 있다. 부연 설명하면, 이동체, 이동축, 진동체는 기계적 공진 주파수가 서로 상이할 수 있는데, 진동체의 기계적 공진 주파수와 동일한 공진 주파수의 구동 펄스를 진동체의 압전 소자에 인가하고자 한다.The controller 400 may generate a driving pulse of a predetermined resonant frequency and apply it to the piezoelectric element. Here, the predetermined resonant frequency may be a resonant frequency capable of moving the moving shaft up and down. In detail, the movable body, the moving shaft, and the vibrating body may have different mechanical resonance frequencies, and a drive pulse having the same resonance frequency as the mechanical resonance frequency of the vibrating body is applied to the piezoelectric element of the vibrating body.

또한 공진 주파수는 이동축과 진동체가 결합된 상태의 기계적 공진 주파수일 수 있다.Also, the resonance frequency may be a mechanical resonance frequency in which the moving shaft and the vibrating body are combined.

도 3은 실시예에 따른 초음파 리니어 모터의 구동 원리를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the driving principle of the ultrasonic linear motor according to the embodiment.

도 3을 참조하면, 실시예에 따른 초음파 리니어 모터는 압전 소자에 미리 정해진 구동 펄스를 인가하는 경우 압전 소자의 수축 또는 팽창에 의해 탄성체가 선형 운동을 하여 이동축을 이동시키게 된다.Referring to FIG. 3 , in the ultrasonic linear motor according to the embodiment, when a predetermined driving pulse is applied to the piezoelectric element, the elastic body linearly moves by the contraction or expansion of the piezoelectric element to move the moving shaft.

실시예에 따른 진동체는 두 개의 압전 소자에 위상이 다른 전압을 인가하게 되면 움직임이 달라, S11->S12->S13->S14 또는 S14->S13->S12->S11을 반복할 수 있다.The vibrating body according to the embodiment has a different movement when voltages having different phases are applied to the two piezoelectric elements, so S11->S12->S13->S14 or S14->S13->S12->S11 may be repeated. .

도 4a 내지 도 4b는 도 1에 도시된 압전 소자의 물리적 특성을 설명하기 위한 도면이다.4A to 4B are diagrams for explaining physical characteristics of the piezoelectric element shown in FIG. 1 .

도 4a를 참조하면, 압전 소자에 AC의 구동 전압이 인가되어 변형됨에 따라 이동체가 이동하는 경우, 압전 소자를 형성하는 다결정 세라믹의 정전용량이 5~30%의 범위 내에서 변화하게 된다. 즉, 압전 소자에 전기적인 에너지를 인가하는 경우, 쌍극자(dipole)를 갖는 다결정 세라믹이 반응하여 정전용량이 변화할 수 있다.Referring to FIG. 4A , when the moving object moves as the driving voltage of AC is applied to the piezoelectric element and deforms, the capacitance of the polycrystalline ceramic forming the piezoelectric element changes within a range of 5 to 30%. That is, when electric energy is applied to the piezoelectric element, the polycrystalline ceramic having a dipole may react to change the capacitance.

도 4b를 참조하면, 압전 소자에 AC의 구동 전압이 인가되어 변형됨에 따라 이동체가 이동하는 경우, 압전 소자를 형성하는 다결정 세라믹의 완화전류(relaxation current)가 1~10㎂의 범위 내에서 발생하게 된다.Referring to FIG. 4B, when the moving object moves as the driving voltage of AC is applied to the piezoelectric element and deforms, the relaxation current of the polycrystalline ceramic forming the piezoelectric element is generated within the range of 1 to 10 μA. do.

이때, 압전 소자에 구동 전압이 인가되어 변형됨에 따라 이동체가 받는 제1 힘의 절대값은 이동축이 받는 제2 힘의 절대값과 서로 상이하다. 제1 힘의 절대값과 제2 힘의 절대값의 차이값은 이동체와 이동축 간에 발생하는 마찰력의 절대값보다 클 수 있다. 여기서 힘은 시간 축 기준으로 압전 소자에 인가된 전기 에너지에 반응하여 생성된 진동력일 수 있는데, 이 진동력은 이동축과 이동체에서 다르다.At this time, as the driving voltage is applied to the piezoelectric element and deformed, the absolute value of the first force received by the moving object is different from the absolute value of the second force received by the moving shaft. A difference between the absolute value of the first force and the absolute value of the second force may be greater than the absolute value of a friction force generated between the moving object and the moving shaft. Here, the force may be a vibration force generated in response to electrical energy applied to the piezoelectric element on a time axis basis, and the vibration force is different between the moving axis and the moving body.

도 5는 저전압 구동 시 시간에 따른 이동체의 변위를 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining the displacement of the moving object according to time during low-voltage driving.

도 5를 참조하면, 압전 소자에 저전압이 인가되는 경우 시간에 따른 이동체의 변위를 보여주고 있는데, 이동체의 변위가 일정하게 반복되고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 5 , when a low voltage is applied to the piezoelectric element, the displacement of the movable body according to time is shown, and it can be seen that the displacement of the movable body is constantly repeated.

따라서 실시예에 따른 초음파 리니어 모터는 저전압 구동 시 안정적일 수 있다.Therefore, the ultrasonic linear motor according to the embodiment may be stable when driving at a low voltage.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.The term '~ unit' used in this embodiment means software or hardware components such as field-programmable gate array (FPGA) or ASIC, and '~ unit' performs certain roles. However, '-part' is not limited to software or hardware. '~unit' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors. Accordingly, as an example, '~' indicates components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and '~ units' may be combined into a smaller number of components and '~ units' or further separated into additional components and '~ units'. In addition, components and '~ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or secure multimedia card.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that it can be done.

100: 진동체
110: 탄성체
120: 압전 소자
200: 이동축
300: 이동체
400: 제어부100: vibrating body
110: elastic body
120: piezoelectric element
200: moving axis
300: mobile
400: control unit

Claims (9)

탄성체와 상기 탄성체의 일면 또는 양면에 부착된 압전 소자를 포함하는 진동체;
상기 진동체에 결합되어, 상기 압전 소자의 변위에 따라 이동하는 이동축;
상기 이동축에 삽입 결합되는 이동체; 및
상기 압전 소자에 미리 정해진 공진 주파수의 구동 펄스를 인가하는 제어부를 포함하고,
상기 미리 정해진 공진 주파수는 상기 진동체의 기계적 공진 주파수인, 초음파 리니어 모터.a vibrating body including an elastic body and a piezoelectric element attached to one or both surfaces of the elastic body;
a moving shaft coupled to the vibrating body and moving according to the displacement of the piezoelectric element;
a movable body inserted and coupled to the movable shaft; and
A control unit for applying a driving pulse of a predetermined resonant frequency to the piezoelectric element,
The predetermined resonant frequency is a mechanical resonant frequency of the vibrating body, an ultrasonic linear motor. 제1항에 있어서,
상기 구동 펄스가 인가된 압전 소자의 변위가 발생하는 경우 상기 이동체가 받는 제1 힘의 절대값과 상기 이동축이 받는 제2 힘의 절대값이 다른, 초음파 리니어 모터.According to claim 1,
When the displacement of the piezoelectric element to which the driving pulse is applied occurs, the absolute value of the first force received by the moving object is different from the absolute value of the second force received by the moving shaft. 제2항에 있어서,
상기 제1 힘의 절대값과 상기 제2 힘의 절대값 간의 차이값이 상기 이동체와 상기 이동축 간에 발생하는 마찰력의 절대값보다 큰, 초음파 리니어 모터.3. The method of claim 2,
and a difference value between the absolute value of the first force and the absolute value of the second force is greater than the absolute value of the friction force generated between the movable body and the moving shaft. 제1항에 있어서,
상기 압전 소자는 다결정 세라믹으로 형성된, 초음파 리니어 모터.The method of claim 1,
The piezoelectric element is formed of polycrystalline ceramic, an ultrasonic linear motor. 제4항에 있어서,
상기 이동체의 변위량은,
상기 다결정 세라믹의 입자 크기의 3~30%의 범위 이내인, 초음파 리니어 모터.5. The method of claim 4,
The displacement amount of the moving body is
An ultrasonic linear motor within the range of 3 to 30% of the particle size of the polycrystalline ceramic. 제4항에 있어서,
상기 이동체가 이동하는 경우, 상기 다결정 세라믹의 정전용량이 5~30%의 범위 내에서 변화하는, 초음파 리니어 모터.5. The method of claim 4,
When the movable body moves, the electrostatic capacity of the polycrystalline ceramic changes within a range of 5 to 30%, an ultrasonic linear motor. 제4항에 있어서,
상기 이동체가 이동하는 경우, 상기 다결정 세라믹에 이완 전류가 1~10㎂의 범위 내에서 발생하는, 초음파 리니어 모터.5. The method of claim 4,
When the movable body moves, a relaxation current in the polycrystalline ceramic is generated within a range of 1 to 10 μA, an ultrasonic linear motor. 제4항에 있어서,
상기 다결정 세라믹의 내부에 적어도 하나의 금속 전극이 적층 삽입된, 초음파 리니어 모터.5. The method of claim 4,
An ultrasonic linear motor in which at least one metal electrode is stacked and inserted into the polycrystalline ceramic. 제1항에 있어서,
상기 미리 정해진 공진 주파수는,
상기 이동축과 상기 진동체가 결합된 상태에서의 기계적 공진 주파수인, 초음파 리니어 모터.According to claim 1,
The predetermined resonant frequency is,
An ultrasonic linear motor, which is a mechanical resonance frequency in a state in which the moving shaft and the vibrating body are coupled.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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