KR20220065911A - Actuator using bi-directional electrostatic and electromagnetic - Google Patents

Actuator using bi-directional electrostatic and electromagnetic Download PDF

Info

Publication number
KR20220065911A
KR20220065911A KR1020200151492A KR20200151492A KR20220065911A KR 20220065911 A KR20220065911 A KR 20220065911A KR 1020200151492 A KR1020200151492 A KR 1020200151492A KR 20200151492 A KR20200151492 A KR 20200151492A KR 20220065911 A KR20220065911 A KR 20220065911A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
high voltage
voltage signal
electrostatic force
generating unit
unit
Prior art date
Application number
KR1020200151492A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102565963B1 (en
Inventor
양태헌
배한얼
나종립
김성원
김성운
Original Assignee
한국교통대학교산학협력단
(주)이미지스테크놀로지
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 한국교통대학교산학협력단, (주)이미지스테크놀로지 filed Critical 한국교통대학교산학협력단
Priority to KR1020200151492A priority Critical patent/KR102565963B1/en
Publication of KR20220065911A publication Critical patent/KR20220065911A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102565963B1 publication Critical patent/KR102565963B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/002Electrostatic motors
    • H02N1/004Electrostatic motors in which a body is moved along a path due to interaction with an electric field travelling along the path
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/0075Electrical details, e.g. drive or control circuits or methods

Landscapes

  • Micromachines (AREA)

Abstract

The present invention relates to an actuator using bidirectional electrostatic force and electromagnetic force and, more specifically, to an actuator using bidirectional electrostatic force and electromagnetic force, which generates bidirectional electrostatic force and electromagnetic force in order to amplify-vibrate vibration of a vibrating body. To this end, an actuator using bidirectional electrostatic force and electromagnetic force comprises: an upper electrostatic force generation unit generating first electrostatic force due to application of a first high voltage signal; a lower electrostatic force generation unit generating second electrostatic force due to application of a second high voltage signal having a phase difference with the first high voltage signal; an upper electromagnetic force generation unit generating first electromagnetic force by application of a low voltage signal; a lower electromagnetic force generation unit generating second electromagnetic force due to application of a second low voltage signal having a phase difference with the first low voltage signal; a high voltage generation unit generating and supplying a predetermined alternating current high voltage; and a high voltage signal rectification supply unit rectifying an alternating current high voltage signal supplied from the high voltage generation unit to supply a first high voltage signal to the upper electrostatic force generation unit for a half cycle, and to supply a second high voltage signal to the lower electrostatic force generation unit for the remaining half cycle. The present invention can further increase the amplitude of the vibrating body.

Description

양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터{Actuator using bi-directional electrostatic and electromagnetic}Actuator using bi-directional electrostatic and electromagnetic force

본 발명은 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진동체의 진동을 증폭 진동시키기 위해 양방향 정전기력 및 전자기력을 발생시키는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to an actuator using bidirectional electrostatic force and electromagnetic force, and more particularly, to an actuator using bidirectional electrostatic force and electromagnetic force that generates bidirectional electrostatic force and electromagnetic force to amplify and vibrate the vibration of a vibrating body.

종래의 특허문헌(대한민국 등록특허공보 10-1861620, 대한민국 등록특허공보 10-1917614)에 기재된 단방향 정전기력을 이용한 액추에이터는 단방향 정전기력을 이용(특히 공진주파수 및 맥놀이 주파수를 이용함에 의해서도)하기 때문에 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 진동체의 진동 폭이 작을 뿐만 아니라, 진동 폭을 크게 하기 위해서는 더 높은 고전압을 인가해야 하며 특히 고전압을 적어도 1.5kV 이상 인가해야 하는 문제점이 있다. 액추에이터는 고전압의 크기가 크면 클수록 회로의 복잡성과 액추에이터가 장착되는 장치에 적용되기 어려운 문제점이 있다. The actuator using the unidirectional electrostatic force described in the prior patent literature (Republic of Korea Patent Publication No. 10-1861620, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1917614) uses the unidirectional electrostatic force (especially by using the resonance frequency and the beat frequency). As shown in FIG. 6 , not only the vibration width of the vibrating body is small, but also a higher high voltage must be applied to increase the vibration width, and in particular, a high voltage of at least 1.5 kV must be applied. As the magnitude of the high voltage of the actuator increases, the complexity of the circuit and the difficulty of being applied to the device in which the actuator is mounted have problems.

대한민국 등록특허공보 10-1861620Republic of Korea Patent Publication No. 10-1861620 대한민국 등록특허공보 10-1917614Republic of Korea Patent Publication No. 10-1917614 일본국 공개공보 JP 2011-206634Japanese publication JP 2011-206634 대한민국 등록특허공보 10-1549494Republic of Korea Patent Publication No. 10-1549494 일본국 공개공보 JP 07132598Japanese publication JP 07132598 대한민국 공개공보 10-2016-0069752Republic of Korea Publication 10-2016-0069752 "Capacitive RF MEMS switch dielectric charging and reliability : a critical review with recommendations”,WM van Spengen, J.Micromech. Microeng. 22 (2012) 074001(2012.6.22.)“Capacitive RF MEMS switch dielectric charging and reliability: a critical review with recommendations”, WM van Spengen, J. Micromech. Microeng. 22 (2012) 074001 (2012.6.22.)

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 양방향 정전기력 및 전자기력을 제공함으로써 종래에 비해 낮은 고전압 하에서도 더욱 큰 진폭을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been created to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a larger amplitude even under a lower high voltage than in the prior art by providing a bidirectional electrostatic force and an electromagnetic force.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

전술한 본 발명의 목적은, 제1 고전압 신호의 인가에 의해 제1 정전기력을 발생시키는 상부 정전기력 발생부, 제1 고전압 신호와 위상 차이가 나는 제2 고전압 신호의 인가에 의해 제2 정전기력을 발생시키는 하부 정전기력 발생부, 제1 저전압 신호의 인가에 의해 제1 전자기력을 발생시키는 상부 전자기력 발생부, 제1 저전압 신호와 위상 차이가 나는 제2 저전압 신호의 인가에 의해 제2 전자기력을 발생시키는 하부 전자기력 발생부, 기 설정된 교류 고전압 신호를 생성 및 공급하는 고전압 발생부, 고전압 발생부에서 공급된 교류 고전압 신호를 정류하여 상부 정전기력 발생부에 반주기 동안 제1 고전압 신호를 공급하고, 나머지 반주기 동안 하부 정전기력 발생부에 제2 고전압 신호를 공급하는 고전압 신호 정류 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터를 제공함으로써 달성될 수 있다.The above-described object of the present invention is to generate an upper electrostatic force generating unit generating a first electrostatic force by application of a first high voltage signal, and generating a second electrostatic force by applying a second high voltage signal having a phase difference from the first high voltage signal. A lower electrostatic force generator, an upper electromagnetic force generator that generates a first electromagnetic force by application of the first low voltage signal, and a lower electromagnetic force generator that generates a second electromagnetic force by application of a second low voltage signal having a phase difference from the first low voltage signal A high voltage generator generating and supplying a preset AC high voltage signal, and rectifying the AC high voltage signal supplied from the high voltage generator to supply the first high voltage signal to the upper electrostatic force generator for half a cycle, and a lower electrostatic force generator for the other half cycle It can be achieved by providing an actuator using a bidirectional electrostatic force and electromagnetic force, characterized in that it includes a high voltage signal rectification supply for supplying a second high voltage signal to the.

또한, 제1 고전압 신호와 제2 고전압 신호는 180도의 위상 차이가 나도록 인가되며, 제1 저전압 신호와 제2 저전압 신호는 180도의 위상 차이가 나도록 인가되며, 제1 고전압 신호와 제1 저전압 신호, 제2 고전압 신호와 제2 저전압 신호는 서로 위상 동기되어 인가된다.In addition, the first high voltage signal and the second high voltage signal are applied to have a phase difference of 180 degrees, the first low voltage signal and the second low voltage signal are applied to have a phase difference of 180 degrees, the first high voltage signal and the first low voltage signal; The second high voltage signal and the second low voltage signal are applied in phase synchronization with each other.

또한, 제1 고전압 신호와 저전압 신호는 반주기 동안 인가되며, 제2 고전압 신호와 저전압 신호는 제1 고전압 신호와 제1 저전압 신호가 인가되지 않는 나머지 반주기 동안 인가된다.In addition, the first high voltage signal and the low voltage signal are applied during a half cycle, and the second high voltage signal and the low voltage signal are applied during the remaining half cycle when the first high voltage signal and the first low voltage signal are not applied.

또한, 제1 정전기력 및 제1 전자기력이 반주기 동안 생성됨으로써 진동 발생부를 상측방향으로 당기어 증폭된 탄성 진동력을 제공하고, 제2 정전기력 및 제2 전자기력이 나머지 반주기 동안 생성됨으로써 진동 발생부를 하측방향으로 당기어 증폭된 탄성 진동력을 제공하며, 제1,2 정전기력에 의해 양방향 정전기력이 발생되고, 제1,2 전자기력에 의해 양방향 전자기력이 발생된다.In addition, the first electrostatic force and the first electromagnetic force are generated for a half cycle, thereby pulling the vibration generating unit upward to provide an amplified elastic vibration force, and by generating the second electrostatic force and the second electromagnetic force during the remaining half cycle, the vibration generating unit moves downward An elastic vibration force amplified by pulling is provided, and a bidirectional electrostatic force is generated by the first and second electrostatic forces, and a bidirectional electromagnetic force is generated by the first and second electromagnetic forces.

또한, 반주기 동안 어느 하나의 정전기력 발생부에 고전압 신호가 인가되면 나머지 하나의 정전기력 발생부에는 충전된 전하가 방전되는 순서를 서로 교차 반복한다.In addition, when a high voltage signal is applied to any one of the electrostatic force generating units during a half cycle, the order of discharging the charged charges to the other electrostatic force generating unit is cross-repeated.

또한, 고전압 신호 정류 공급부는 고전압 발생부에서 공급된 교류 고전압 신호 중 반주기 신호만을 통과시켜 반주기 동안 상부 정전기력 발생부에 제1 고전압 신호를 공급하며, 나머지 반주기 동안에는 상부 정전기력 발생부에 충전된 전하를 방전시키는 상부 고전압 신호 정류 공급부, 고전압 발생부에서 공급된 교류 고전압 신호 중 나머지 반주기 신호만을 통과시켜 나머지 반주기 동안 하부 정전기력 발생부에 제2 고전압 신호를 공급하며, 반주기 동안에는 하부 정전기력 발생부에 충전된 전하를 방전시키는 하부 고전압 신호 정류 공급부를 포함한다.In addition, the high voltage signal rectification supply unit supplies the first high voltage signal to the upper electrostatic force generating unit for a half cycle by passing only a half cycle signal among the AC high voltage signals supplied from the high voltage generating unit, and discharging the charge charged to the upper electrostatic force generating unit during the other half cycle The second high voltage signal is supplied to the lower electrostatic force generator for the remaining half cycle by passing only the remaining half-cycle signals among the AC high voltage signals supplied from the upper high voltage signal rectification supply unit and the high voltage generator, and during the half cycle, the charge charged in the lower electrostatic force generator is transferred. and a lower high voltage signal rectifying supply for discharging.

또한, 상부 고전압 신호 정류 공급부는 고전압 발생부에서 공급된 교류 고전압 신호 중 반주기 신호만을 통과시키도록 고전압 발생부에 대해 직렬 배치되는 제1 다이오드부, 나머지 반주기 동안에 상부 정전기력 발생부에 충전된 전하가 그라운드로 방전되도록 상부 정전기력 발생부에 대해 병렬 배치되는 제1 방전 저항부를 포함하며,In addition, the upper high voltage signal rectifying supply unit includes a first diode unit arranged in series with respect to the high voltage generating unit to pass only a half-cycle signal among the AC high voltage signals supplied from the high voltage generating unit, and the charge charged in the upper electrostatic force generating unit during the remaining half cycle is grounded. and a first discharge resistor disposed in parallel with the upper electrostatic force generating unit so as to be discharged to

하부 고전압 신호 정류 공급부는 고전압 발생부에서 공급된 교류 고전압 신호 중 나머지 반주기 신호만을 통과시키도록 고전압 발생부에 대해 직렬 배치되는 제2 다이오드부, 반주기 동안에 하부 정전기력 발생부에 충전된 전하가 그라운드로 방전되도록 하부 정전기력 발생부에 대해 병렬 배치되는 제2 방전 저항부를 포함한다.The lower high voltage signal rectification supply unit includes a second diode unit arranged in series with respect to the high voltage generating unit to pass only the remaining half-cycle signals among the AC high voltage signals supplied from the high voltage generating unit, and the charge charged in the lower electrostatic force generating unit during the half cycle is discharged to the ground and a second discharge resistor arranged in parallel with the lower electrostatic force generating unit.

또한, 상부 고전압 신호 정류 공급부는 나머지 반주기 동안에는 상부 정전기력 발생부에 충전된 전하가 그라운드로 방전되도록 스위치 ON 되고, 반주기 동안에는 스위치 OFF 되며, 상부 정전기력 발생부에 대해 병렬 배치되는 제1 방전 스위치부를 더 포함하며,In addition, the upper high voltage signal rectification supply unit is switched on so that the electric charge charged in the upper electrostatic force generating unit is discharged to the ground during the remaining half cycle, and is switched OFF during the half cycle, and further includes a first discharge switch unit arranged in parallel with the upper electrostatic force generating unit and

하부 고전압 신호 정류 공급부는 반주기 동안에는 하부 정전기력 발생부에 충전된 전하가 그라운드로 방전되도록 스위치 ON 되고, 나머지 반주기 동안에는 스위치 OFF 되며, 상부 정전기력 발생부에 대해 병렬 배치되는 제2 방전 스위치부를 더 포함한다.The lower high voltage signal rectification supply unit is switched on so that the electric charge charged in the lower electrostatic force generator is discharged to the ground during a half cycle, is switched off during the other half cycle, and further includes a second discharge switch arranged in parallel with the upper electrostatic force generator.

또한, 제1,2 정전기력 및 제1,2 전자기력의 발생에 따라 진동을 발생시키는 진동 발생부를 더 포함하며,In addition, it further includes a vibration generator for generating vibration according to the generation of the first and second electrostatic force and the first and second electromagnetic force,

진동 발생부는 질량부, 질량부의 내측에 삽입 고정되어 제1,2 저전압 신호의 인가에 따라 제1,2 전자기력을 발생시키는 자석부를 포함한다.The vibration generator includes a mass part and a magnet part inserted and fixed inside the mass part to generate first and second electromagnetic forces according to the application of the first and second low voltage signals.

또한, 제1 저전압 신호와 제2 저전압 신호의 전류는 서로 반대방향으로 인가됨으로써 자석부와 함께 제1,2 전자기력을 생성시킨다.In addition, currents of the first low voltage signal and the second low voltage signal are applied in opposite directions to generate first and second electromagnetic forces together with the magnet unit.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 양방향 정전기력 및 전자기력을 제공함으로써 종래에 비해 낮은 고전압 하에서도 진동체의 진폭을 더욱 크게 제공할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by providing the electrostatic force and the electromagnetic force in both directions, there is an effect that can provide a larger amplitude of the vibrating body even under a high voltage lower than in the prior art.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터의 구성을 대략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 하부 정전기력 발생부 및 하부 전자기력 발생부를 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상부 정전기력 발생부의 상부 전극부 및 하부 정전기력 발생부의 하부 전극부에 인가되는 제1,2 교류 고전압을 각각 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1,2 교류 고전압을 생성시키기 위한 드라이브 회로부를 대략적으로 나타낸 도면이고,
도 5(a) 및 도 5(b)는 종래의 단방향 정전기력을 이용한 액추에이터의 인가 신호 및 진동 폭을 나타낸 도면이고, 도 5(c) 및 도 5(d)는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 정전기력을 이용한 액추에이터의 인가 신호 및 진동 폭을 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 정전기력 액추에이터 및 종래의 단방향 정전기력 액추에이터의 진동 폭 및 가속력을 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 정전기력 상부 전극부, 정전기력 하부 전극부, 전자기력 상부 전극부, 전자기력 하부 전극부에 인가되는 신호를 나타낸 것이며,
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 제1,2 교류 고전압을 생성시키기 위한 드라이브 회로부를 대략적으로 나타낸 도면이다.
The following drawings attached to the present specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited to the matters described in those drawings It should not be construed as being limited.
1 is a diagram schematically showing the configuration of an actuator using a bidirectional electrostatic force and an electromagnetic force according to an embodiment of the present invention;
2 is a view showing a lower electrostatic force generating unit and a lower electromagnetic force generating unit according to an embodiment of the present invention;
3 is a view showing first and second AC high voltages applied to an upper electrode part of an upper electrostatic force generator and a lower electrode part of a lower electrostatic force generator, respectively, according to an embodiment of the present invention;
4 is a diagram schematically showing a drive circuit for generating first and second AC high voltages according to a first embodiment of the present invention;
5(a) and 5(b) are diagrams showing the applied signal and vibration width of an actuator using a conventional unidirectional electrostatic force, and FIGS. 5(c) and 5(d) are diagrams according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing the applied signal and the vibration width of the actuator using the bidirectional electrostatic force,
6 is a view showing the vibration width and acceleration force of a bidirectional electrostatic force actuator and a conventional unidirectional electrostatic force actuator according to an embodiment of the present invention;
7 shows signals applied to the electrostatic force upper electrode part, the electrostatic force lower electrode part, the electromagnetic force upper electrode part, and the electromagnetic force lower electrode part according to an embodiment of the present invention;
8 is a diagram schematically illustrating a drive circuit for generating first and second AC high voltages according to a second embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, one embodiment described below does not unreasonably limit the content of the present invention described in the claims, and it cannot be said that the entire configuration described in the present embodiment is essential as a solution for the present invention. In addition, descriptions of the prior art and matters obvious to those skilled in the art may be omitted, and the description of the omitted components (methods) and functions may be sufficiently referenced within the scope not departing from the technical spirit of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터(10)는 수직방향으로 탄성 진동하는 진동부(310)에 양방향 정전기력 및 전자기력을 제공함으로써 탄성 진동을 더욱 증폭시키는 액추에이터이다. 이때, 양방향은 어느 하나의 정전기력과 다른 하나의 정전기력의 방향이 서로 반대이고, 어느 하나의 전자기력과 다른 하나의 전자기력의 방향이 서로 반대인 것을 의미한다. 따라서, 어느 하나의 정전기력과 전자기력의 방향이 동일하고, 다른 하나의 정전기력과 전자기력의 방향의 방향이 동일하다. 이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터(10)에 대해 상세히 설명하기로 한다.The actuator 10 using the bidirectional electrostatic force and electromagnetic force according to an embodiment of the present invention is an actuator that further amplifies elastic vibration by providing the bidirectional electrostatic force and electromagnetic force to the vibrating unit 310 elastically vibrating in the vertical direction. In this case, bidirectional means that the directions of one electrostatic force and the other electrostatic force are opposite to each other, and the directions of one electromagnetic force and the other electromagnetic force are opposite to each other. Therefore, the direction of one electrostatic force and the electromagnetic force is the same, and the direction of the other electrostatic force and the direction of the electromagnetic force is the same. Hereinafter, an actuator 10 using a bidirectional electrostatic force and an electromagnetic force according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1, 도 2 및 에 도시된 바와 같이 상부 정전기력 발생부(100), 상부 전자기력 발생부(700), 상부 간격부(200), 진동 발생부(300), 하부 간격부(400), 하부 정전기력 발생부(500), 하부 전자기력 발생부(800)를 포함한다. 이에 더해 도 4에 도시된 바와 같이 정전기력 발생부(100,500)에 인가되는 고전압 신호를 생성하는 고전압 발생부(610), 제어부(620), 상부 전극 고전압 신호 생성부(630), 하부 전극 고전압 신호 생성부(640)룰 포함한다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이 상부 전극 저전압 신호 생성부(650), 하부 전극 저전압 신호 생성부(660)를 포함한다.As shown in FIGS. 1, 2 and , the upper electrostatic force generating unit 100, the upper electromagnetic force generating unit 700, the upper spacer 200, the vibration generating unit 300, the lower spacer 400, the lower electrostatic force It includes a generating unit 500 and a lower electromagnetic force generating unit 800 . In addition, as shown in FIG. 4 , a high voltage generator 610 generating a high voltage signal applied to the electrostatic force generator 100 and 500 , a controller 620 , an upper electrode high voltage signal generator 630 , and a lower electrode high voltage signal are generated Part 640 includes rules. In addition, as shown in FIG. 7 , an upper electrode low voltage signal generator 650 and a lower electrode low voltage signal generator 660 are included.

먼저, 도 1을 참고하면 베이스 기재(11,12)의 내측에는 상부 정전기력 발생부(100), 상부 전자기력 발생부(700)와 하부 정전기력 발생부(500), 하부 전자기력 발생부(800)가 배치된다. 상부 정전기력 발생부(100)와 하부 정전기력 발생부(500)또는 상부 전자기력 발생부(700)와 하부 전자기력 발생부(800)의 사이 공간에는 질량부(310)가 배치되어 양방향 정전기력 및 전자기력의 발생에 따라 질량부(310)가 상하 진동하게 된다. 이때, 상부 정전기력 발생부(100)는 질량부(310)를 기준으로 상측방향의 정전기력(Fe1)을 발생시키며, 상부 전자기력 발생부(700)는 질량부(310)를 기준으로 상측방향의 전자기력(Fm1)을 발생시킨다. 하부 정전기력 발생부(500)는 질량부(310)를 기준으로 하측방향의 정전기력(Fe2)을 발생시키며, 하부 전자기력 발생부(800)는 질량부(310)를 기준으로 하측방향의 전자기력(Fm2)을 발생시킨다. First, referring to FIG. 1 , an upper electrostatic force generator 100 , an upper electromagnetic force generator 700 , a lower electrostatic force generator 500 , and a lower electromagnetic force generator 800 are disposed inside the base substrates 11 and 12 . do. In the space between the upper electrostatic force generating unit 100 and the lower electrostatic force generating unit 500 or the upper electromagnetic force generating unit 700 and the lower electromagnetic force generating unit 800, the mass unit 310 is disposed to generate bidirectional electrostatic force and electromagnetic force. Accordingly, the mass part 310 vibrates up and down. At this time, the upper electrostatic force generating unit 100 generates an upper electrostatic force Fe1 based on the mass part 310 , and the upper electromagnetic force generating unit 700 is an upper electrostatic force generating unit 700 based on the mass part 310 . (F m1 ) is generated. The lower electrostatic force generating unit 500 generates an electrostatic force F e2 in a downward direction based on the mass part 310 , and the lower electrostatic force generating unit 800 is an electromagnetic force F in the lower direction based on the mass part 310 . m2 ) is generated.

따라서 질량부(310)가 상측방향으로 탄성 진동하는 경우에는 상측방향의 정전기력(Fe1) 및 전자기력(Fm1)을 제공하여 질량부(310)의 탄성 진동을 상측방향으로 더욱 증폭시키며, 질량부(310)가 하측방향으로 탄성 진동하는 경우에는 하측방향의 정전기력(Fe2) 및 전자기력(Fm2)을 제공하여 질량부(310)의 탄성 진동을 하측방향으로 더욱 증폭시킨다.Therefore, when the mass part 310 elastically vibrates in the upward direction, the electrostatic force F e1 and the electromagnetic force F m1 in the upward direction are provided to further amplify the elastic vibration of the mass part 310 in the upward direction, and the mass part When the 310 elastically vibrates in the downward direction, the elastic vibration of the mass part 310 is further amplified in the downward direction by providing an electrostatic force F e2 and an electromagnetic force F m2 in the downward direction.

상부 정전기력 발생부(100)는 정전기력 상부 전극부(110)와 상부 절연 필름부(120)를 포함한다. 정전기력 상부 전극부(110)는 상부 절연 필름부(120) 내에 포함된다. 상부 정전기력 발생부(100)는 질량부(310)를 기준으로 상측방향에 배치된다. 또한, 상부 정전기력 발생부(100)와 대응되는 하부 정전기력 발생부(500)는 정전기력 하부 전극부(510)와 하부 절연 필름부(520)를 포함한다. 정전기력 하부 전극부(510)는 하부 절연 필름부(520) 내에 포함된다. 하부 정전기력 발생부(500)는 질량부(310)를 기준으로 하측방향에 배치된다. The upper electrostatic force generating unit 100 includes an electrostatic force upper electrode unit 110 and an upper insulating film unit 120 . The electrostatic force upper electrode part 110 is included in the upper insulating film part 120 . The upper electrostatic force generating unit 100 is disposed in an upper direction with respect to the mass unit 310 . In addition, the lower electrostatic force generating unit 500 corresponding to the upper electrostatic force generating unit 100 includes an electrostatic force lower electrode unit 510 and a lower insulating film unit 520 . The electrostatic force lower electrode part 510 is included in the lower insulating film part 520 . The lower electrostatic force generating unit 500 is disposed in the lower direction with respect to the mass unit 310 .

상부 전자기력 발생부(700)는 전자기력 상부 전극부(710)를 포함한다. 전자기력 상부 전극부(710)는 상부 절연 필름부(120) 내에 포함되면서 정전기력 상부 전극부(110) 보다 도 1을 기준으로 상측에 위치한다. 또한, 하부 전자기력 발생부(800)는 전자기력 하부 전극부(810)를 포함한다. 전자기력 하부 전극부(810)는 하부 절연 필름부(520) 내에 포함되면서 정전기력 하부 전극부(110) 보다 도 1을 기준으로 하측에 위치한다.The upper electromagnetic force generating unit 700 includes an electromagnetic force upper electrode unit 710 . The electromagnetic force upper electrode part 710 is included in the upper insulating film part 120 and is located above the electrostatic force upper electrode part 110 with reference to FIG. 1 . In addition, the lower electromagnetic force generating unit 800 includes an electromagnetic force lower electrode unit 810 . The electromagnetic force lower electrode part 810 is included in the lower insulating film part 520 and is located below the electrostatic force lower electrode part 110 with reference to FIG. 1 .

한편, 상부 정전기력 발생부(100) 및 상부 전자기력 발생부(700)를 상부 진동 생성부라 하고, 하부 정전기력 발생부(500) 및 하부 전자기력 발생부(800)를 하부 진동 생성부라 한다. 질량부(310)의 상측방향 탄성 진동을 위해 상부 진동 생성부와 질량부(310) 사이에는 기 설정된 상측방향 진동 공간(상부 진동 생성부와 질량부 사이의 떨어진 거리)이 형성된다. 또한, 질량부(310)의 하측방향 탄성 진동을 위해 질량부(310)와 하부 진동 생성부 사이에는 기 설정된 하측방향 진동 공간(질량부와 하부 진동 생성부 사이의 떨어진 거리)이 형성된다. Meanwhile, the upper electrostatic force generating unit 100 and the upper electromagnetic force generating unit 700 are referred to as upper vibration generating units, and the lower electrostatic force generating unit 500 and lower electromagnetic force generating unit 800 are referred to as lower vibration generating units. For the upward elastic vibration of the mass unit 310 , a preset upward vibration space (a distance between the upper vibration generating unit and the mass unit) is formed between the upper vibration generating unit and the mass unit 310 . In addition, a preset downward vibration space (a distance between the mass part and the lower vibration generating unit) is formed between the mass part 310 and the lower vibration generating unit for the downward elastic vibration of the mass unit 310 .

상측방향 진동 공간과 하측방향 진동 공간의 이격 거리는 도 1에 도시된 상부 간격부(상부 스페이서,200)와 하부 간격부(하부 스페이서,400)에 의해 이격이 조절된다. 상부 간격부(200)는 상부 진동 생성부와 진동 발생부(300) 사이 공간에 배치되어 상측방향 진동 공간이 마련되고, 하부 간격부(400)는 진동 발생부(300)와 하부 진동 생성부 사이 공간에 배치되어 하측방향 진동 공간이 마련된다. 상측방향 진동 공간과 하측방향 진동 공간의 각 이격 거리는 액추에이터(10)의 장착 환경에 따라 서로 달리 적용될 수 있다. The separation distance between the upper vibration space and the lower vibration space is controlled by the upper spacer (upper spacer) 200 and the lower spacer (lower spacer 400) shown in FIG. 1 . The upper spacer 200 is disposed in the space between the upper vibration generating unit and the vibration generating unit 300 to provide an upper vibration space, and the lower spacer 400 is disposed between the vibration generating unit 300 and the lower vibration generating unit. It is disposed in the space to provide a downward vibration space. Each separation distance between the upper vibration space and the lower vibration space may be applied differently depending on the mounting environment of the actuator 10 .

도 1에 도시된 바와 같이 상측 방향 진동 공간에서는 상부 진동 생성부(100,700)에 의해 상측방향의 정전기력(Fe1) 및 전자기력((Fm1)이 발생되며, 하측 방향 진동 공간에서는 하부 진동 생성부(500,800)에 의해 하측방향의 정전기력(Fe2) 및 전자기력((Fm2)이 발생된다. As shown in Fig. 1, in the upper vibration space, the electrostatic force (F e1 ) and the electromagnetic force (F m1 ) in the upper direction are generated by the upper vibration generating unit 100,700, and in the lower vibration space, the lower vibration generating unit ( 500,800), an electrostatic force (F e2 ) and an electromagnetic force ((F m2 ) in the downward direction are generated.

진동 발생부(300)는 질량부(질량체,310), 탄성부(방사형 빔 스프링부,320), 지지부(330) 및 자석부(311)를 포함한다. 질량부(310)는 질량을 가지는 몸체로서 그라운드와 전기적으로 접속된다. The vibration generator 300 includes a mass part (mass body 310 ), an elastic part (radial beam spring part 320 ), a support part 330 , and a magnet part 311 . The mass part 310 is a body having mass and is electrically connected to the ground.

질량부(310)의 내측에는 도 1에 도시된 바와 같이 자석부(311)가 배치된다. 자석부(311)는 영구자석으로서 상술한 상부 및 하부 전자기력 발생부(700,800)와 연동 되어 양방향 전자기력을 생성한다.A magnet part 311 is disposed inside the mass part 310 as shown in FIG. 1 . The magnet unit 311 is a permanent magnet and is interlocked with the above-described upper and lower electromagnetic force generating units 700 and 800 to generate a bidirectional electromagnetic force.

탄성부(320)는 질량부(310)의 외곽 둘레방향에 슬릿 홈(도면 미도시)을 포함하도록 형성됨으로써 질량부(310)가 탄성 진동하도록 한다. 지지부(330)는 질량부(310)가 탄성부(320)를 통해 탄성 지지되도록 한다. 즉, 진동 발생부(300)의 가장 외곽은 지지부(330)가 배치되고, 질량부(310)가 가장 중심에 배치되며, 질량부(310)와 지지부(330)의 사이 공간에 탄성부(320)가 형성된다.The elastic part 320 is formed to include a slit groove (not shown) in the outer circumferential direction of the mass part 310 so that the mass part 310 elastically vibrates. The support part 330 allows the mass part 310 to be elastically supported through the elastic part 320 . That is, the support part 330 is disposed at the outermost part of the vibration generating part 300 , the mass part 310 is disposed at the center, and the elastic part 320 is disposed in the space between the mass part 310 and the support part 330 . ) is formed.

도 2는 하부 진동 생성부이다. 도 2(a)는 정전기력 하부 전극부(510) 및 하부 절연 필름부(520)를 나타낸 것으로서 고전압 신호가 인가되며, 도 2(b)는 전자기력 하부 전극부(810) 및 하부 절연 필름부(520)를 나타낸 것으로서 저전압 신호가 인가된다. 상부 진동 생성부는 도 2의 하부 진동 생성부와 동일하며 인가 신호의 위상만 180도 다르다(도 7 참조).2 is a lower vibration generator. FIG. 2( a ) shows an electrostatic force lower electrode part 510 and a lower insulating film part 520 , to which a high voltage signal is applied, and FIG. 2( b ) shows an electromagnetic force lower electrode part 810 and a lower insulating film part 520 . ), a low voltage signal is applied. The upper vibration generating unit is the same as the lower vibration generating unit of FIG. 2, only the phase of the applied signal is 180 degrees different (refer to FIG. 7).

전자기력 하부 전극부(810)는 도 7(b)에 도시된 바와 같이 인가된 제2 저전압 신호의 전류가 원 둘레 방향으로 회전하도록 형성된다. 전자기력 상부 전극부(710)는 인가된 제1 저전압 신호의 전류가 원 둘레 방향으로 회전하도록 형성된다. 다만, 제1 저전압 신호의 전류 방향과 제2 저전압 신호의 전류 방향은 서로 반대방향으로 흐르도록 인가되는 것이 바람직하다.The electromagnetic force lower electrode part 810 is formed so that the current of the applied second low voltage signal rotates in the circumferential direction as shown in FIG. 7(b) . The electromagnetic force upper electrode part 710 is formed such that the applied current of the first low voltage signal rotates in the circumferential direction. However, it is preferable that the current direction of the first low voltage signal and the current direction of the second low voltage signal flow in opposite directions.

상술한 상부 및 하부 진동 생성부에 인가되는 고전압 신호는 정전기력을 발생시키기 위한 고전압 신호이고, 저전압 신호는 전자기력을 발생시키기 위한 저전압 신호이다. 다만, 저전압 신호는 상술한 바와 같이 상부 및 하부 진동 생성부에 각각 인가될 때 전류의 방향이 서로 다르다.The high voltage signal applied to the above-described upper and lower vibration generating units is a high voltage signal for generating an electrostatic force, and the low voltage signal is a low voltage signal for generating an electromagnetic force. However, as described above, when the low voltage signal is applied to the upper and lower vibration generators, the directions of current are different from each other.

도 3에 도시된 바와 같이 한 주기(T)를 기준으로 반주기 동안에는 위상이 180도 앞서는 제1 교류 고전압(HVcos(2πft+θ))이 정전기력 상부 전극부(110)에 인가되고, 나머지 반주기 동안에는 제1 교류 고전압에 비해 위상이 180도 뒤지는 제2 교류 고전압(HVcos(2πft))이 정전기력 하부 전극부(510)에 인가된다. 여기서 위상이 180도 앞선다는 의미는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 교류 고전압이 먼저 반주기 동안 인가되고 난 후에 뒤이어서 제2 교류 고전압이 나머지 반주기 동안 인가되는 것을 의미한다. 따라서 정전기력 상부 전극부(110)와 정전기력 하부 전극부(510)는 각각 180도 위상 차를 가지면서 반주기 동안 양의 값을 가지는 교류 고전압이 인가되며, 이를 순차적으로 반복 인가한다. As shown in FIG. 3 , a first AC high voltage (HVcos(2πft+θ)) having a phase ahead of 180 degrees during a half cycle with respect to one cycle T is applied to the electrostatic force upper electrode unit 110, and during the other half cycle, the first AC high voltage (HVcos(2πft+θ)) is applied. A second AC high voltage HVcos(2πft), which is 180 degrees out of phase with the first AC high voltage, is applied to the electrostatic force lower electrode unit 510 . Here, the phase advance by 180 degrees means that, as shown in FIG. 3 , the first AC high voltage is first applied for half a cycle, and then the second AC high voltage is subsequently applied for the other half cycle. Accordingly, the electrostatic force upper electrode unit 110 and the electrostatic force lower electrode unit 510 each have a phase difference of 180 degrees and a positive alternating current high voltage is applied for half a cycle, which is sequentially and repeatedly applied.

한편, 180도 위상 차를 가지면서 순차적으로 반주기 동안 제1 교류 고전압과 제2 교류 고전압을 교차 반복 인가하기 위해서는 위상을 정밀하게 맞추어 정전기력 상부 전극부(110) 및 정전기력 하부 전극부(510)에 인가하여야 한다. On the other hand, in order to cross-repeatedly apply the first AC high voltage and the second AC high voltage sequentially for half a cycle while having a phase difference of 180 degrees, the electrostatic force is applied to the upper electrode part 110 and the electrostatic force lower electrode part 510 by precisely matching the phases. shall.

도 3에 있는 제1,2 교류 고전압의 전압 크기는 설치 환경에 따라 대략 0.5 k ~ 4kV의 전압이 인가될 수 있다. 다만, 본 발명에서는 양방향 정전기력이 발생되어 질량부(310)를 탄성 증폭 진동시키기 때문에 기존에 비해 더욱 낮은 고전압을 인가하면서도 더욱 큰 폭으로 진동시킬 수 있는 장점이 있다. As for the voltage magnitude of the first and second AC high voltages in FIG. 3 , a voltage of about 0.5 k to 4 kV may be applied depending on the installation environment. However, in the present invention, since a bidirectional electrostatic force is generated to elastically amplify and vibrate the mass unit 310 , there is an advantage in that a lower high voltage can be applied and a larger vibration can be performed compared to the conventional one.

도 4는 제1 실시예로서 정전기력 상부 전극부(110) 및 정전기력 하부 전극부(510)에 각각 인가되는 교류 고전압 신호를 생성하는 드라이브 회로부를 도시한 것이다. 드라이브 회로부의 제2 실시예는 도 8에 도시되어 있으며 후술하기로 한다. 먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 고전압 발생부(610)는 대략 1.5kV의 직류 고전압을 생성하여 상부 전극 제1 스위칭부(633)로 공급한다. FIG. 4 illustrates a drive circuit unit generating an AC high voltage signal applied to the electrostatic force upper electrode unit 110 and the electrostatic force lower electrode unit 510, respectively, as a first embodiment. A second embodiment of the drive circuit unit is shown in FIG. 8 and will be described later. First, as shown in FIG. 4 , the high voltage generator 610 generates a DC high voltage of approximately 1.5 kV and supplies it to the upper electrode first switching unit 633 .

제어부(620)는 제1 교류 고전압(HVcos(2πft+θ))와 제2 교류 고전압(HVcos(2πft))을 생성하도록 제1,2 고전압 제어신호를 생성한다. 생성된 제1 고전압 제어신호는 각각 상부 전극 충전 신호 생성부(631)와 상부 전극 방전 신호 생성부(632)로 전송된다. 또한, 생성된 제2 고전압 제어신호는 각각 하부 전극 충전 신호 생성부(641)와 하부 전극 방전 신호 생성부(642)로 전송된다.The controller 620 generates the first and second high voltage control signals to generate the first AC high voltage HVcos(2πft+θ) and the second AC high voltage HVcos(2πft). The generated first high voltage control signal is transmitted to the upper electrode charge signal generator 631 and the upper electrode discharge signal generator 632 , respectively. In addition, the generated second high voltage control signal is transmitted to the lower electrode charge signal generator 641 and the lower electrode discharge signal generator 642 , respectively.

상부 전극 고전압 신호 생성부(630)는 제1 고전압 제어신호에 따라 양의 값을 가지는 제1 고전압 교류 신호를 생성하여 정전기력 상부 전극부(110)에 공급한다. 또한, 하부 전극 고전압 신호 생성부(640)는 제2 고전압 제어신호에 따라 양의 값을 가지면서 제1 고전압 교류 신호와 180도 위상 차이가 나는 제2 고전압 교류 신호를 생성하여 정전기력 하부 전극부(510)에 공급한다. 상부 전극 고전압 신호 생성부(630)와 하부 전극 고전압 신호 생성부(640)를 좀 더 자세히 설명하기로 한다.The upper electrode high voltage signal generating unit 630 generates a first high voltage AC signal having a positive value according to the first high voltage control signal and supplies the electrostatic force to the upper electrode unit 110 . In addition, the lower electrode high voltage signal generating unit 640 generates a second high voltage AC signal having a positive value and having a phase difference of 180 degrees from the first high voltage AC signal according to the second high voltage control signal to generate an electrostatic force lower electrode unit ( 510) is supplied. The upper electrode high voltage signal generator 630 and the lower electrode high voltage signal generator 640 will be described in more detail.

상부 전극 고전압 신호 생성부(630)는 상부 전극 충전 신호 생성부(631), 상부 전극 방전 신호 생성부(632), 상부 전극 제1 스위칭부(633), 상부 전극 제2 스위칭부(634)를 포함한다. The upper electrode high voltage signal generating unit 630 includes the upper electrode charging signal generating unit 631 , the upper electrode discharging signal generating unit 632 , the upper electrode first switching unit 633 , and the upper electrode second switching unit 634 . include

상부 전극 충전 신호 생성부(631)는 제어부(620)에서 수신한 제1 고전압 제어신호에 따라 상부 전극 충전 신호를 생성한다. 상부 전극 방전 신호 생성부(632)는 제어부(620)에서 수신한 제1 고전압 제어신호에 따라 상부 전극 방전 신호를 생성한다. 상부 전극 충전 신호 생성부(631) 및 상부 전극 방전 신호 생성부(632)는 구체적으로 디지털-아날로그 변환기와 증폭기로 각각 구성될 수 있다. The upper electrode charging signal generating unit 631 generates an upper electrode charging signal according to the first high voltage control signal received from the controller 620 . The upper electrode discharge signal generator 632 generates an upper electrode discharge signal according to the first high voltage control signal received from the controller 620 . The upper electrode charging signal generating unit 631 and the upper electrode discharging signal generating unit 632 may be specifically configured of a digital-to-analog converter and an amplifier, respectively.

상부 전극 제1 스위칭부(633)는 상부 전극 충전 신호의 입력에 따라 고전압 발생부에서 제공되는 직류 고전압을 스위칭하여 제1 교류 고전압을 생성한다. 이때 생성되는 제1 교류 고전압은 양의 값을 가지는(즉, 음의 값을 가지지 않는) 교류 고전압 신호이다.The upper electrode first switching unit 633 generates a first AC high voltage by switching the DC high voltage provided from the high voltage generator according to the input of the upper electrode charging signal. In this case, the generated first AC high voltage is an AC high voltage signal having a positive value (ie, not having a negative value).

상부 전극 제2 스위칭부(634)는 상부 전극 제1 스위칭부(633)에서 제공되는 제1 교류 고전압을 반주기 동안 정전기력 상부 전극부(110)에 공급하고, 상부 전극 방전 신호의 입력에 따라 정전기력 상부 전극부(110)를 나머지 반주기 동안 그라운드와 전기적으로 접속시켜 정전기력 상부 전극부(110)에 충전된 전하를 방전시킨다. 이때, 정전기력 상부 전극부(110)를 그라운드에 전기적으로 접속시켜 줌으로써 정전기력 상부 전극부(110)에 충전된 전하를 순간적으로 신속히 방전시켜줄 수 있어 상측방향의 정전기력(Fe1)이 빨리 소멸되어 교차 생성되는 하측방향의 정전기력(Fe2)에 의해 질량부(310)가 하측방향으로 탄성 증폭 진동하는 것을 방해하지 않게 할 수 있는 장점이 있다.The upper electrode second switching unit 634 supplies the first AC high voltage provided from the upper electrode first switching unit 633 to the electrostatic force upper electrode unit 110 for a half cycle, and according to the input of the upper electrode discharge signal, the electrostatic force upper part The electrode part 110 is electrically connected to the ground during the remaining half cycle to discharge charges charged in the electrostatic force upper electrode part 110 . At this time, by electrically connecting the electrostatic force upper electrode unit 110 to the ground, the electric charge charged in the electrostatic force upper electrode unit 110 can be momentarily and rapidly discharged, so that the upper electrostatic force F e1 is quickly dissipated and cross generated. There is an advantage in that it does not prevent the mass part 310 from being elastically amplified and vibrated in the downward direction by the electrostatic force F e2 in the downward direction.

하부 전극 고전압 신호 생성부(640)는 하부 전극 충전 신호 생성부(641), 하부 전극 방전 신호 생성부(642), 하부 전극 제1 스위칭부(643), 하부 전극 제2 스위칭부(644)를 포함한다. The lower electrode high voltage signal generating unit 640 includes the lower electrode charging signal generating unit 641 , the lower electrode discharging signal generating unit 642 , the lower electrode first switching unit 643 , and the lower electrode second switching unit 644 . include

하부 전극 충전 신호 생성부(641)는 제어부(620)에서 수신한 제2 고전압 제어신호에 따라 하부 전극 충전 신호를 생성한다. 하부 전극 방전 신호 생성부(642)는 제어부(620)에서 수신한 제2 고전압 제어신호에 따라 하부 전극 방전 신호를 생성한다. 하부 전극 충전 신호 생성부(641) 및 하부 전극 방전 신호 생성부(642)는 구체적으로 디지털-아날로그 변환기와 증폭기로 각각 구성될 수 있다. The lower electrode charging signal generating unit 641 generates a lower electrode charging signal according to the second high voltage control signal received from the controller 620 . The lower electrode discharge signal generator 642 generates a lower electrode discharge signal according to the second high voltage control signal received from the controller 620 . In detail, the lower electrode charging signal generating unit 641 and the lower electrode discharging signal generating unit 642 may be configured of a digital-to-analog converter and an amplifier, respectively.

하부 전극 제1 스위칭부(643)는 하부 전극 충전 신호의 입력에 따라 고전압 발생부에서 제공되는 직류 고전압을 스위칭하여 제1 교류 고전압에 비해 180도 위상 차이가 나는 제2 교류 고전압을 생성한다. 이때 생성되는 제2 교류 고전압은 양의 값을 가지는(즉, 음의 값을 가지지 않는) 교류 고전압 신호이다.The lower electrode first switching unit 643 switches the DC high voltage provided from the high voltage generator according to the input of the lower electrode charging signal to generate a second AC high voltage having a phase difference of 180 degrees from the first AC high voltage. In this case, the generated second AC high voltage is an AC high voltage signal having a positive value (ie, not having a negative value).

하부 전극 제2 스위칭부(644)는 하부 전극 제1 스위칭부(643)에서 제공되는 제2 교류 고전압을 제1 교류 고전압에 비해 180도 위상이 늦어지는 반주기 동안(즉, 제1 교류 고전압이 인가되지 않는 180도 위상이 늦어지는 반주기 동안) 정전기력 하부 전극부(510)에 공급하고, 하부 전극 방전 신호의 입력에 따라 정전기력 하부 전극부(510)를 나머지 반주기 동안 그라운드와 전기적으로 접속시켜 정전기력 하부 전극부(510)에 충전된 전하를 방전 방전시킨다. 방전시키는 이유는 상술한 바와 같다.The lower electrode second switching unit 644 applies the second AC high voltage provided from the lower electrode first switching unit 643 during a half cycle in which the phase is delayed by 180 degrees compared to the first AC high voltage (ie, the first AC high voltage is applied). During the half cycle in which the 180 degree phase is delayed), the electrostatic force is supplied to the lower electrode part 510, and the electrostatic force lower electrode part 510 is electrically connected to the ground during the remaining half cycle according to the input of the lower electrode discharge signal to the electrostatic force lower electrode The charge charged in the unit 510 is discharged. The reason for discharging is as described above.

도 5는 종래의 단방향 정전기력 액추에이터에 의한 진동과 본 발명에 따른 양방향 정전기력 액추에이터에 의한 진동을 비교 설명한 도면이다. 도 5(a) 및 도5(b)의 단방향 정전기력 액추에이터에 의해 생성된 진동에 비해 도 5(c) 및 도 5(d)의 양방향 정전기력 액추에이터에 의해 생성된 진동이 훨씬 크다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 시뮬레이션 결과에서도 알 수 있는 바와 같이 기존의 단방향에 비해 진동 및 가속력이 양방향 일 때 훨씬 크다는 것을 알 수 있다. 5 is a diagram illustrating a comparison between vibration by a conventional unidirectional electrostatic force actuator and vibration by a bidirectional electrostatic force actuator according to the present invention. It can be seen that the vibration generated by the bidirectional electrostatic force actuator of Figs. 5(c) and 5(d) is much larger than the vibration generated by the unidirectional electrostatic force actuator of Figs. In addition, as can be seen from the simulation results shown in FIG. 6 , it can be seen that the vibration and acceleration forces are much larger in both directions compared to the conventional one-way.

한편, 본 발명의 일실시예에서는 정전기력 및 전자기력을 함께 이용하므로 도 5 및 도 6에 도시된 진동에 비해 더 큰 진동을 생성시킬 수 있다.On the other hand, in an embodiment of the present invention, since the electrostatic force and the electromagnetic force are used together, a larger vibration can be generated compared to the vibration shown in FIGS. 5 and 6 .

도 3 및 도 7을 참고하여 상술한 설명을 종합하면, 정전기력 상부 전극부(110)에는 반주기 동안(T/2 시간 동안) 제1 교류 고전압 신호(HV|cos(2πft+ θ)|)이 인가 되고, 정전기력 하부 전극부(510)에는 나머지 반주기 동안(T/2 시간 동안) 제2 교류 고전압 신호(HV|cos(2πft)|)가 인가 된다. 이때, 나머지 반주기 동안에는 제2 교류 고전압 신호가 인가되면서 동시에 정전기력 상부 전극부(110)이 방전되고, 순차적으로 다음 반주기 동안에는 제1 교류 고전압 신호가 인가되면서 동시에 정전기력 하부 전극부(510)이 방전된다. 따라서 반주기 동안에 어느 하나의 전극부에는 교류 고전압 신호가 인가되고 나머지 하나의 전극부에는 충전된 전하가 방전되는 순서를 서로 교차 반복한다. 3 and 7, the first AC high voltage signal (HV|cos(2πft+ θ)|) is applied to the electrostatic force upper electrode part 110 for a half cycle (for T/2 time) and , a second AC high voltage signal HV|cos(2πft)|) is applied to the electrostatic force lower electrode part 510 for the remaining half cycle (time T/2). At this time, during the remaining half cycle, the electrostatic force upper electrode unit 110 is discharged while the second AC high voltage signal is applied, and sequentially, during the next half cycle, the first AC high voltage signal is applied and the electrostatic force lower electrode unit 510 is discharged at the same time. Therefore, during a half cycle, the alternating high voltage signal is applied to any one electrode part and the charged charges are discharged to the other electrode part cross-repeat each other.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이 전자기력 상부 전극부(710)에는 반주기 동안(T/2 시간 동안) 제1 교류 저전압 신호(V|cos(2πft+ θ)|)가 인가 되고, 전자기력 하부 전극부(810)에는 나머지 반주기 동안(T/2 시간 동안) 제2 교류 저전압 신호Vh|cos(2πft)|)가 인가 된다. 따라서 어느 하나의 전극부에 반주기 동안 교류 저전압 산호가 인가되면 나머지 하나의 전극부에는 다음 반주기 동안 교류 저전압신호가 인가됨으로써 순서를 서로 교차 반복한다. On the other hand, as shown in FIG. 7 , the first AC low voltage signal (V|cos(2πft+ θ)|) is applied to the electromagnetic force upper electrode part 710 for a half cycle (for T/2 time), and the electromagnetic force lower electrode part ( 810), the second AC low voltage signal Vh|cos(2πft)|) is applied during the remaining half cycle (for T/2 time). Therefore, when an AC low voltage signal is applied to one electrode part for half a cycle, the AC low voltage signal is applied to the other electrode part for the next half cycle, thereby repeating the sequence cross-repeat.

또한, 제1 교류 고전압 신호와 제1 교류 저전압 신호는 인가 전압의 위상이 서로 동일하며, 따라서 동시에 각각 정전기력 상부 전극부(110)와 전자기력 상부 전극부(710)에 인가된다. 제2 교류 고전압 신호와 제2 교류 저전압 신호는 인가 전압의 위상이 서로 동일하며, 따라서 동시에 각각 정전기력 하부 전극부(510)와 전자기력 하부 전극부(810)에 인가된다. 다만, 제1 교류 고전압 신호와 제1 교류 저전압 신호 대비 제2 교류 고전압 신호와 제2 교류 저전압 신호는 서로 위상 차이가 180도 나도록 인가되는 것이 바람직하다. Also, the first AC high voltage signal and the first AC low voltage signal have the same phase of the applied voltage, and thus, the electrostatic force upper electrode unit 110 and the electromagnetic force upper electrode unit 710 are respectively applied at the same time. The phase of the applied voltage of the second AC high voltage signal and the second AC low voltage signal is the same, and therefore, the electrostatic force lower electrode unit 510 and the electromagnetic force lower electrode unit 810 are respectively applied at the same time. However, it is preferable that the first AC high voltage signal and the first AC low voltage signal be applied such that the second AC high voltage signal and the second AC low voltage signal have a phase difference of 180 degrees from each other.

한편, 제어부(620)는 제1,2 고전압 제어신호 및 제1,2 저전압 제어신호를 생성한다. 상부 전극 저전압 신호 생성부(650)는 제어부(620)의 제1 저전압 제어신호의 입력에 따라 반주기 동안 양의 값을 가지는 제1 교류 저전압 신호를 생성하여 전자기력 상부 전극부(710)에 공급한다. Meanwhile, the controller 620 generates first and second high voltage control signals and first and second low voltage control signals. The upper electrode low voltage signal generating unit 650 generates a first AC low voltage signal having a positive value for a half cycle according to the input of the first low voltage control signal from the controller 620 , and supplies the electromagnetic force to the upper electrode unit 710 .

하부 전극 저전압 신호 생성부(660)는 제어부(620)의 제2 저전압 제어신호에 따라 나머지 반주기 동안(제1 저전압 신호와 180도 위상 차이) 양의 값을 가지는 제2 교류 저전압 신호를 생성하여 전자기력 하부 전극부(810)에 공급한다.The lower electrode low voltage signal generation unit 660 generates a second AC low voltage signal having a positive value for the remaining half cycle (180 degree phase difference from the first low voltage signal) according to the second low voltage control signal of the control unit 620 to generate electromagnetic force. It is supplied to the lower electrode part 810 .

이때, 제1 교류 저전압 신호의 전류 방향과 제2 교류 저전압 신호의 전류 방향은 양방향 전자기력을 생성하기 위해 서로 전류 방향이 반대가 되도록 인가 하는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the current direction of the first AC low voltage signal and the current direction of the second AC low voltage signal be applied so that the current directions are opposite to each other in order to generate a bidirectional electromagnetic force.

도 8은 정전기력 상부 전극부(110) 및 정전기력 하부 전극부(510)에 각각 인가되는 제1,2 교류 고전압 신호를 생성하는 드라이브 회로부의 제2 실시예이다. 도 8에 도시된 바와 같이 고전압 발생부(910)는 교류 고전압 신호를 생성한다. 일예로서 고전압 발생부(910)에서 HVcos(2πft)가 생성된 경우를 가정하여 설명하기로 한다. 본 발명에서 설명하는 정류는 어느 한 방향으로만 전류가 흐르는 것을 의미한다.8 is a second embodiment of a drive circuit unit generating first and second AC high voltage signals applied to the electrostatic force upper electrode unit 110 and the electrostatic force lower electrode unit 510, respectively. As shown in FIG. 8 , the high voltage generator 910 generates an AC high voltage signal. As an example, it is assumed that HVcos (2πft) is generated by the high voltage generator 910 . The rectification described in the present invention means that the current flows in only one direction.

상부 고전압 신호 정류 공급부는 제1 다이오드부(921), 제1 방전 저항부(931), 제1 방전 스위치부(932)를 포함한다. The upper high voltage signal rectification supply unit includes a first diode unit 921 , a first discharge resistor unit 931 , and a first discharge switch unit 932 .

제1 다이오드부(921)는 HVcos(2πft) 신호의 정의 반주기만을 정류시켜 통과시키고, HVcos(2πft) 신호의 부의 반주기는 통과시키지 않도록 고전압 발생부(910)와 직렬 접속된다. The first diode unit 921 rectifies and passes only the positive half cycle of the HVcos(2πft) signal, and is connected in series with the high voltage generator 910 so as not to pass the negative half cycle of the HVcos(2πft) signal.

제1 방전 저항부(931)는 정전기력 상부 전극부(110)에 대해 병열로 연결 접속된다. 제1 다이오드부(921)를 통과한 정의 반주기 동안의 교류 고전압 신호(HVcos(2πft))는 정전기력 상부 전극부(110)에 인가되어 제1 정전기력이 발생된다. 한편, 교류 고전압 신호(HVcos(2πft))는 부의 반주기 동안에는 제1 다이오드부(921)를 통과할 수 없고, 따라서 부의 반주기 동안에는 제1 방전 저항부(931)를 통로로 하여 정전기력 상부 전극부(110)에 충전된 전하가 그라운드로 방전된다. The first discharge resistance part 931 is connected and connected in parallel to the electrostatic force upper electrode part 110 . The AC high voltage signal HVcos(2πft) for a positive half cycle passing through the first diode unit 921 is applied to the electrostatic force upper electrode unit 110 to generate a first electrostatic force. On the other hand, the AC high voltage signal HVcos(2πft) cannot pass through the first diode unit 921 during the negative half cycle, and thus the electrostatic force upper electrode unit 110 through the first discharge resistor unit 931 during the negative half cycle ) is discharged to the ground.

제1 방전 스위치부(932)는 제1 방전 저항부(931)에 대해 병렬로 연결 접속되며, 제어부(620)의 제어신호에 따라 스위치 ON/OFF 될 수 있다. 상술한 제1 방전 저항부(931)를 통해 정전기력 상부 전극부(110)에 충전된 전하가 충분히 방전되지 않는 경우에는 제1 방전 스위치부(932)의 스위치를 "ON"시켜 그라운드로 충전된 전하가 잘 방전되도록 추가할 수 있다. 제1 방전 스위치부(932)는 부의 반주기 동안 스위치를 "ON" 시켜 방전시키고, 정의 반주기 동안에는 스위치를 "OFF"시켜 정전기력 상부 전극부(110)에 제1 고전압 교류 신호(HVcos(2πft) 신호의 정의 반주기 동안의 신호)가 인가되어 제1 정전기력이 발생되도록 한다.The first discharge switch unit 932 is connected and connected in parallel to the first discharge resistance unit 931 , and may be switched ON/OFF according to a control signal of the control unit 620 . When the charge charged in the electrostatic force upper electrode part 110 through the first discharge resistor part 931 is not sufficiently discharged, the charge charged to the ground by turning the switch of the first discharge switch part 932 "ON" It can be added so that it discharges well. The first discharge switch unit 932 turns the switch “ON” for a negative half cycle to discharge, and turns the switch “OFF” for a positive half cycle to give the electrostatic force upper electrode unit 110 a first high voltage AC signal (HVcos(2πft) signal) A signal for a positive half cycle) is applied to generate a first electrostatic force.

하부 고전압 신호 정류 공급부는 제2 다이오드부(922), 제2 방전 저항부(941), 제1 방전 스위치부(942)를 포함한다. The lower high voltage signal rectification supply unit includes a second diode unit 922 , a second discharge resistor unit 941 , and a first discharge switch unit 942 .

제2 다이오드부(922)는 HVcos(2πft) 신호의 부의 반주기만을 정류시켜 통과시키고, HVcos(2πft) 신호의 정의 반주기는 통과시키지 않도록 고전압 발생부(910)와 직렬 접속된다. 따라서 제1 다이오드부(921)와 제2 다이오드부(922)는 서로 전류의 통과 방향이 반대가 되도록 고전압 발생부(910)와 직렬 접속된다.The second diode unit 922 rectifies and passes only the negative half cycle of the HVcos(2πft) signal, and is connected in series with the high voltage generator 910 so that the positive half cycle of the HVcos(2πft) signal does not pass. Accordingly, the first diode part 921 and the second diode part 922 are connected in series with the high voltage generator 910 so that the passing directions of current are opposite to each other.

제2 방전 저항부(941)는 정전기력 하부 전극부(510)에 대해 병열로 연결 접속된다. 제2 다이오드부(922)를 통과한 부의 반주기 동안의 교류 고전압 신호(HVcos(2πft))는 정전기력 하부 전극부(510)에 인가되어 제2 정전기력이 발생된다. 한편, 교류 고전압 신호(HVcos(2πft))는 정의 반주기 동안에는 제2 다이오드부(922)를 통과할 수 없고, 따라서 정의 반주기 동안에는 제2 방전 저항부(941)를 통로로 하여 정전기력 하부 전극부(510)에 충전된 전하가 그라운드로 방전된다. The second discharge resistance unit 941 is connected and connected in parallel to the electrostatic force lower electrode unit 510 . The AC high voltage signal HVcos(2πft) during the negative half cycle passing through the second diode unit 922 is applied to the electrostatic force lower electrode unit 510 to generate a second electrostatic force. On the other hand, the AC high voltage signal HVcos(2πft) cannot pass through the second diode unit 922 during the positive half cycle, and thus the electrostatic force lower electrode unit 510 through the second discharge resistor unit 941 during the positive half cycle. ) is discharged to the ground.

제2 방전 스위치부(942)는 제2 방전 저항부(941)에 대해 병렬로 연결 접속되며, 제어부(620)의 제어신호에 따라 스위치 ON/OFF 될 수 있다. 상술한 제2 방전 저항부(941)를 통해 정전기력 하부 전극부(510)에 충전된 전하가 충분히 방전되지 않는 경우에는 제2 방전 스위치부(942)의 스위치를 "ON"시켜 그라운드로 충전된 전하가 잘 방전되도록 추가할 수 있다. 제2 방전 스위치부(942)는 정의 반주기 동안 스위치를 "ON" 시켜 방전시키고, 부의 반주기 동안에는 스위치를 "OFF"시켜 정전기력 하부 전극부(510)에 제2 고전압 교류 신호(HVcos(2πft) 신호의 부의 반주기 동안의 신호)가 인가되어 제2 정전기력이 발생되도록 한다.The second discharge switch unit 942 is connected and connected in parallel to the second discharge resistance unit 941 , and may be switched ON/OFF according to a control signal of the control unit 620 . When the charge charged in the electrostatic force lower electrode unit 510 through the second discharge resistor unit 941 is not sufficiently discharged, the second discharge switch unit 942 is turned "ON" to charge the electric charge to the ground. It can be added so that it discharges well. The second discharge switch unit 942 turns the switch “ON” for a positive half cycle to discharge, and turns the switch “OFF” for a negative half cycle to give the electrostatic force lower electrode unit 510 a second high voltage AC signal (HVcos(2πft) signal. signal during a negative half cycle) is applied to generate a second electrostatic force.

본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 본 발명의 구성요소는 본 발명의 설명의 편의를 위하여 설명하였을 뿐 여기에서 설명되지 아니한 구성요소가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 추가될 수 있다. In the description of the present invention, the description may be omitted for matters obvious to those skilled in the art and those skilled in the art, and the description of these omitted components (methods) and functions will be sufficiently referenced within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. will be able In addition, the above-described components of the present invention have been described for convenience of description of the present invention, and components not described herein may be added within the scope without departing from the technical spirit of the present invention.

상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.The description of the configuration and function of each part described above has been described separately for convenience of description, and if necessary, any configuration and function may be implemented by integrating into other components, or may be implemented more subdivided.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.In the above, although described with reference to one embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto, and various modifications and applications are possible. That is, those skilled in the art will readily understand that many modifications are possible without departing from the gist of the present invention. In addition, it should be noted that, when it is determined that a detailed description of a known function related to the present invention and its configuration or a coupling relationship for each configuration of the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description is omitted. something to do.

10 : 양방향 정전기력 액추에이터
11,12 : 베이스 기재
100 : 상부 정전기력 발생부
110 : 정전기력 상부 전극부
120 : 상부 절연 필름부
200 : 상부 간격부
300 : 진동 발생부
310 : 질량부
311 : 자석부
320 : 탄성부 또는 방사형 빔 스프링부
330 : 지지부
400 : 하부 간격부
500 : 하부 정전기력 발생부
510 : 정전기력 하부 전극부
520 : 하부 절연 필름부
610 : 고전압 발생부
620 : 제어부
630 : 상부 전극 고전압 신호 생성부
631 : 상부 전극 충전 신호 생성부
632 : 상부 전극 방전 신호 생성부
633 : 상부 전극 제1 스위칭부
634 : 상부 전극 제2 스위칭부
640 : 하부 전극 고전압 신호 생성부
641 : 하부 전극 충전 신호 생성부
642 : 하부 전극 방전 신호 생성부
643 : 하부 전극 제1 스위칭부
644 : 하부 전극 제2 스위칭부
650 : 상부 전극 저전압 신호 생성부
660 : 하부 전극 저전압 신호 생성부
700 : 상부 전자기력 발생부
710 : 전자기력 상부 전극부
800 : 하부 전자기력 발생부
810 : 전자기력 하부 전극부
910 : 고전압 발생부
921 : 제1 다이오드부
922 : 제2 다이오드부
931 : 제1 방전 저항부
932 : 제1 방전 스위치부
941 : 제2 방전 저항부
942 : 제2 방전 스위치부
10: Bi-directional electrostatic force actuator
11, 12: base material
100: upper electrostatic force generating unit
110: electrostatic force upper electrode part
120: upper insulating film part
200: upper gap portion
300: vibration generating unit
310: parts by mass
311: magnet part
320: elastic part or radial beam spring part
330: support
400: lower gap part
500: lower electrostatic force generating unit
510: electrostatic force lower electrode part
520: lower insulating film part
610: high voltage generator
620: control unit
630: upper electrode high voltage signal generator
631: upper electrode charging signal generating unit
632: upper electrode discharge signal generating unit
633: upper electrode first switching unit
634: upper electrode second switching unit
640: lower electrode high voltage signal generator
641: lower electrode charging signal generating unit
642: lower electrode discharge signal generating unit
643: lower electrode first switching unit
644: lower electrode second switching unit
650: upper electrode low voltage signal generator
660: lower electrode low voltage signal generator
700: upper electromagnetic force generating unit
710: electromagnetic force upper electrode part
800: lower electromagnetic force generating unit
810: electromagnetic force lower electrode part
910: high voltage generator
921: first diode unit
922: second diode unit
931: first discharge resistor unit
932: first discharge switch unit
941: second discharge resistor unit
942: second discharge switch unit

Claims (10)

고전압 신호의 인가에 의헤 양방향 정전기력을 발생시키는 정전기력 발생부,
저전압 신호의 인가에 의해 양방향 전자기력을 발생시키는 전자기력 발생부,
기 설정된 교류 고전압 신호를 생성 및 공급하는 고전압 발생부,
상기 고전압 발생부에서 공급된 교류 고전압 신호를 정류하여 상기 정전기력 발생부에 반주기 동안 제1 고전압 신호를 공급하고, 나머지 반주기 동안 상기 정전기력 발생부에 제2 고전압 신호를 공급하는 고전압 신호 정류 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터.
An electrostatic force generating unit that generates an electrostatic force in both directions by application of a high voltage signal;
An electromagnetic force generating unit that generates a bidirectional electromagnetic force by application of a low voltage signal;
A high voltage generator for generating and supplying a preset AC high voltage signal;
A high voltage signal rectification supply unit for rectifying the AC high voltage signal supplied from the high voltage generating unit to supply a first high voltage signal to the electrostatic force generating unit for a half cycle and supplying a second high voltage signal to the electrostatic force generating unit for the remaining half cycle Actuator using bidirectional electrostatic force and electromagnetic force, characterized in that.
제 1 항에 있어서,
상기 정전기력 발생부는
제1 고전압 신호의 인가에 의해 제1 정전기력을 발생시키는 상부 정전기력 발생부,
상기 제1 고전압 신호와 위상 차이가 나는 제2 고전압 신호의 인가에 의해 제2 정전기력을 발생시키는 하부 정전기력 발생부를 포함하며,
상기 전자기력 발생부는,
제1 저전압 신호의 인가에 의해 제1 전자기력을 발생시키는 상부 전자기력 발생부,
상기 제1 저전압 신호와 위상 차이가 나는 제2 저전압 신호의 인가에 의해 제2 전자기력을 발생시키는 하부 전자기력 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터.
The method of claim 1,
The electrostatic force generating unit
an upper electrostatic force generating unit for generating a first electrostatic force by application of a first high voltage signal;
and a lower electrostatic force generator for generating a second electrostatic force by application of a second high voltage signal having a phase difference from the first high voltage signal;
The electromagnetic force generating unit,
an upper electromagnetic force generating unit for generating a first electromagnetic force by application of the first low voltage signal;
and a lower electromagnetic force generator for generating a second electromagnetic force by application of a second low voltage signal having a phase difference from the first low voltage signal.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 고전압 신호와 제2 고전압 신호는 180도의 위상 차이가 나도록 인가되며,
상기 제1 저전압 신호와 제2 저전압 신호는 180도의 위상 차이가 나도록 인가되며,
상기 제1 고전압 신호와 상기 제1 저전압 신호, 상기 제2 고전압 신호와 상기 제2 저전압 신호는 서로 위상 동기되어 인가되며,
상기 제1 고전압 신호와 상기 저전압 신호는 반주기 동안 인가되며,
상기 제2 고전압 신호와 상기 저전압 신호는 상기 제1 고전압 신호와 제1 저전압 신호가 인가되지 않는 나머지 반주기 동안 인가되는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터.
3. The method of claim 2,
The first high voltage signal and the second high voltage signal are applied to have a phase difference of 180 degrees,
The first low voltage signal and the second low voltage signal are applied to have a phase difference of 180 degrees,
The first high voltage signal, the first low voltage signal, the second high voltage signal, and the second low voltage signal are applied in phase synchronization with each other;
The first high voltage signal and the low voltage signal are applied for a half cycle,
The actuator using the bidirectional electrostatic force and electromagnetic force, characterized in that the second high voltage signal and the low voltage signal are applied during the remaining half cycle in which the first high voltage signal and the first low voltage signal are not applied.
제 3 항에 있어서,
상기 제1 정전기력 및 제1 전자기력이 상기 반주기 동안 생성됨으로써 상기 진동 발생부를 상측방향으로 당기어 증폭된 탄성 진동력을 제공하고,
상기 제2 정전기력 및 제2 전자기력이 상기 나머지 반주기 동안 생성됨으로써 상기 진동 발생부를 하측방향으로 당기어 증폭된 탄성 진동력을 제공하며,
상기 제1,2 정전기력에 의해 양방향 정전기력이 발생되고,
상기 제1,2 전자기력에 의해 양방향 전자기력이 발생되는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터.
4. The method of claim 3,
The first electrostatic force and the first electromagnetic force are generated during the half cycle to provide an amplified elastic vibration force by pulling the vibration generator upward,
The second electrostatic force and the second electromagnetic force are generated during the remaining half cycle, thereby pulling the vibration generating unit downward to provide an amplified elastic vibration force,
Bidirectional electrostatic force is generated by the first and second electrostatic forces,
An actuator using a bidirectional electrostatic force and electromagnetic force, characterized in that a bidirectional electromagnetic force is generated by the first and second electromagnetic forces.
제 3 항에 있어서,
반주기 동안 어느 하나의 정전기력 발생부에 고전압 신호가 인가되면 나머지 하나의 정전기력 발생부에는 충전된 전하가 방전되는 순서를 서로 교차 반복하는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터.
4. The method of claim 3,
An actuator using bidirectional electrostatic force and electromagnetic force, characterized in that when a high voltage signal is applied to one of the electrostatic force generating units during a half cycle, the order of discharging charged charges to the other electrostatic force generating unit is cross-repeated.
제 5 항에 있어서,
상기 고전압 신호 정류 공급부는,
상기 고전압 발생부에서 공급된 교류 고전압 신호 중 반주기 신호만을 통과시켜 반주기 동안 상기 상부 정전기력 발생부에 상기 제1 고전압 신호를 공급하며, 나머지 반주기 동안에는 상기 상부 정전기력 발생부에 충전된 전하를 방전시키는 상부 고전압 신호 정류 공급부,
상기 고전압 발생부에서 공급된 교류 고전압 신호 중 상기 나머지 반주기 신호만을 통과시켜 상기 나머지 반주기 동안 상기 하부 정전기력 발생부에 상기 제2 고전압 신호를 공급하며, 상기 반주기 동안에는 상기 하부 정전기력 발생부에 충전된 전하를 방전시키는 하부 고전압 신호 정류 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터.
6. The method of claim 5,
The high voltage signal rectification supply unit,
The upper high voltage for supplying the first high voltage signal to the upper electrostatic force generating unit for a half cycle by passing only a half cycle signal among the AC high voltage signals supplied from the high voltage generating unit, and discharging the charge charged to the upper electrostatic force generating unit for the other half cycle signal rectification supply;
The second high voltage signal is supplied to the lower electrostatic force generating unit during the remaining half cycle by passing only the remaining half-cycle signal among the AC high voltage signals supplied from the high voltage generating unit, and the charge charged in the lower electrostatic force generating unit during the half cycle An actuator using a bidirectional electrostatic force and electromagnetic force, characterized in that it comprises a lower high voltage signal rectification supply for discharging.
제 6 항에 있어서,
상기 상부 고전압 신호 정류 공급부는,
상기 고전압 발생부에서 공급된 교류 고전압 신호 중 반주기 신호만을 통과시키도록 상기 고전압 발생부에 대해 직렬 배치되는 제1 다이오드부,
상기 나머지 반주기 동안에 상기 상부 정전기력 발생부에 충전된 전하가 그라운드로 방전되도록 상기 상부 정전기력 발생부에 대해 병렬 배치되는 제1 방전부를 포함하며,
상기 하부 고전압 신호 정류 공급부는,
상기 고전압 발생부에서 공급된 교류 고전압 신호 중 상기 나머지 반주기 신호만을 통과시키도록 상기 고전압 발생부에 대해 직렬 배치되는 제2 다이오드부,
상기 반주기 동안에 상기 하부 정전기력 발생부에 충전된 전하가 그라운드로 방전되도록 상기 하부 정전기력 발생부에 대해 병렬 배치되는 제2 방전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터.
7. The method of claim 6,
The upper high voltage signal rectification supply unit,
a first diode unit arranged in series with respect to the high voltage generating unit to pass only a half-cycle signal among the AC high voltage signals supplied from the high voltage generating unit;
a first discharging unit disposed in parallel with the upper electrostatic force generating unit so that the charges charged in the upper electrostatic force generating unit are discharged to the ground during the remaining half cycle;
The lower high voltage signal rectification supply unit,
a second diode unit arranged in series with respect to the high voltage generating unit so as to pass only the remaining half-cycle signals among the AC high voltage signals supplied from the high voltage generating unit;
and a second discharging unit disposed in parallel with the lower electrostatic force generating unit so that the charges charged in the lower electrostatic force generating unit are discharged to the ground during the half cycle.
제 7 항에 있어서,
상기 상부 고전압 신호 정류 공급부는,
상기 나머지 반주기 동안에는 상기 상부 정전기력 발생부에 충전된 전하가 그라운드로 방전되도록 스위치 ON 되고, 반주기 동안에는 스위치 OFF 되며, 상기 상부 정전기력 발생부에 대해 병렬 배치되는 제1 방전 스위치부를 더 포함하며,
상기 하부 고전압 신호 정류 공급부는,
상기 반주기 동안에는 상기 하부 정전기력 발생부에 충전된 전하가 그라운드로 방전되도록 스위치 ON 되고, 나머지 반주기 동안에는 스위치 OFF 되며, 상기 상부 정전기력 발생부에 대해 병렬 배치되는 제2 방전 스위치부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터.
8. The method of claim 7,
The upper high voltage signal rectification supply unit,
During the remaining half cycle, the switch is turned on so that the electric charge charged in the upper electrostatic force generator is discharged to the ground, and is switched off during the half cycle, further comprising a first discharge switch unit arranged in parallel with the upper electrostatic force generator,
The lower high voltage signal rectification supply unit,
During the half cycle, the switch is turned on so that the charge charged in the lower electrostatic force generating unit is discharged to the ground, and is switched OFF during the other half cycle, characterized by further comprising a second discharge switch unit arranged in parallel with the upper electrostatic force generating unit. Actuator using bidirectional electrostatic force and electromagnetic force.
제 2 항에 있어서,
상기 제1,2 정전기력 및 제1,2 전자기력의 발생에 따라 진동을 발생시키는 진동 발생부를 더 포함하며,
상기 진동 발생부는,
질량부,
상기 질량부의 내측에 삽입 고정되어 상기 제1,2 저전압 신호의 인가에 따라 상기 제1,2 전자기력을 발생시키는 자석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터.
3. The method of claim 2,
Further comprising a vibration generator for generating vibration according to the generation of the first and second electrostatic forces and the first and second electromagnetic forces,
The vibration generating unit,
mass part,
and a magnet part inserted and fixed inside the mass part to generate the first and second electromagnetic forces according to the application of the first and second low voltage signals.
제 9 항에 있어서,
상기 제1 저전압 신호와 제2 저전압 신호의 전류는 서로 반대방향으로 인가됨으로써 상기 자석부와 함께 상기 제1,2 전자기력을 생성시키는 것을 특징으로 하는 양방향 정전기력 및 전자기력을 이용한 액추에이터.
10. The method of claim 9,
The actuator using a bidirectional electrostatic force and electromagnetic force, characterized in that the electric current of the first low voltage signal and the second low voltage signal is applied in opposite directions to generate the first and second electromagnetic forces together with the magnet part.
KR1020200151492A 2020-11-13 2020-11-13 Actuator using bi-directional electrostatic and electromagnetic KR102565963B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200151492A KR102565963B1 (en) 2020-11-13 2020-11-13 Actuator using bi-directional electrostatic and electromagnetic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200151492A KR102565963B1 (en) 2020-11-13 2020-11-13 Actuator using bi-directional electrostatic and electromagnetic

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220065911A true KR20220065911A (en) 2022-05-23
KR102565963B1 KR102565963B1 (en) 2023-08-14

Family

ID=81800321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200151492A KR102565963B1 (en) 2020-11-13 2020-11-13 Actuator using bi-directional electrostatic and electromagnetic

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102565963B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07132598A (en) 1993-06-16 1995-05-23 Seiko Epson Corp Ink jet printer and its controlling method
JP2011206634A (en) 2010-03-29 2011-10-20 Kyocera Corp Piezoelectric driving apparatus, and oscillation driving apparatus including the same for use in tactile presentation device
KR101549494B1 (en) 2014-08-12 2015-09-14 한국표준과학연구원 Actuator for providing friction and vibration, haptic feedback genrating apparatus using the actuator, the method for controlling and the method for manufacturing thereof
KR20160069752A (en) 2014-12-09 2016-06-17 엘지디스플레이 주식회사 Haptic display device and method for driving the same
KR101861620B1 (en) 2016-09-23 2018-05-28 한국표준과학연구원 Actuator and actuator pannel using electrostatic force
KR101917614B1 (en) 2016-09-23 2018-11-13 한국표준과학연구원 Actuator and actuator pannel using electrostatic force

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07132598A (en) 1993-06-16 1995-05-23 Seiko Epson Corp Ink jet printer and its controlling method
JP2011206634A (en) 2010-03-29 2011-10-20 Kyocera Corp Piezoelectric driving apparatus, and oscillation driving apparatus including the same for use in tactile presentation device
KR101549494B1 (en) 2014-08-12 2015-09-14 한국표준과학연구원 Actuator for providing friction and vibration, haptic feedback genrating apparatus using the actuator, the method for controlling and the method for manufacturing thereof
KR20160069752A (en) 2014-12-09 2016-06-17 엘지디스플레이 주식회사 Haptic display device and method for driving the same
KR101861620B1 (en) 2016-09-23 2018-05-28 한국표준과학연구원 Actuator and actuator pannel using electrostatic force
KR101917614B1 (en) 2016-09-23 2018-11-13 한국표준과학연구원 Actuator and actuator pannel using electrostatic force

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Capacitive RF MEMS switch dielectric charging and reliability : a critical review with recommendations",WM van Spengen, J.Micromech. Microeng. 22 (2012) 074001(2012.6.22.)
ERA 양방향 정전기력 전극구조를 이용한 고출력 공진 액추에이터 개발, 이영서 외6, 제 11회 한국 햅틱스 워크샵 (2019.08.30. 공개)* *
Optimization of the force and power consumption of amicrofabricated magnetic actuator, Juan José Zárate 외4, Sensors and Actuators A 234 (2015.08.21. 공개)* *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102565963B1 (en) 2023-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4687716B2 (en) High voltage power supply and mass spectrometer using the power supply
JP5941669B2 (en) Impulse voltage generator
US8716916B2 (en) Vibration generator, vibration generation device, and electronic equipment and communication device provided with vibration generation device
US6058027A (en) Micromachined circuit elements driven by micromachined DC-to-DC converter on a common substrate
KR840005001A (en) Piezoelectric Alternator for Television Display Systems
US6744338B2 (en) Resonant operation of MEMS switch
US8564170B2 (en) Vibration power generator, vibration power generation apparatus, and electric device and communication device with vibration power generation apparatus mounted thereon
US10629382B2 (en) Galvanic isolation coupling device
KR102565963B1 (en) Actuator using bi-directional electrostatic and electromagnetic
US6989609B2 (en) Method and apparatus for supplying energy to sensors
KR102526806B1 (en) Actuator using bi-directional electrostatic and electromagnetic
KR102446105B1 (en) Actuator using bi-directional electrostatic
JP4643316B2 (en) Micromachine switch and driving method thereof
US20070116305A1 (en) Electro-acoustic transducer
KR20050042814A (en) Active method and system of establishing electrical contact
CN111183112B (en) MEMS device with suppression of interference modes and corresponding method of operation
JP6816843B2 (en) Quadrupole mass spectrometer
CN108028148A (en) DC switchgear and its application
KR102315531B1 (en) electric pulse generator
US11259123B2 (en) Method and circuit for operating a piezoelectric MEMS sound transducer and integrated circuit comprsing such a circuit
CN113454423A (en) Method for operating a capacitive MEMS sensor and capacitive MEMS sensor
WO2010044304A1 (en) Ion generator
JP2018087879A5 (en)
US548133A (en) Daniel mcfarlan moore
JP5262390B2 (en) Particle transport equipment

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant