KR800000939B1 - 고동력 압전(壓電)벤더 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고동력 압전(壓電)벤더

제1도는 결합부재와 바이모프 벤더의 분해도

제2도는 본 발명에 의한 조립된 바이모프 벤더의 부분 절취도

본 발명은 바이모프 벤더에 관한 것이며 구체적으로는 상기 벤더의 기계적 연결장치의 개선에 관한 것이다. 압전(壓電)바이모프 벤더는 특히 변환기에 응용하는데 사용되는 것으로 공지이다. 각종 용도는 공지임으로 상세한 용도설명은 생략한다. 이같은 벤더는 통상 한쌍의 직경방향으로 마주보는 표면을 가진 압전 소자로 구성되어 있다.

일렉트로드는 각 요소의 표면이 인접되고 구간이 연장되어 형성된다.

두 개의 디스크가 중간 베인부재를 사이에 끼고 고정간격을 유지하게 된다.

일렉트로드에 전기적신호가 인가되므로서 벤더 접시부재는 벤더의 중심위치에서 최대의 변위가 일어나게 된다. 벤더의 기계적인 부하는 통상 하나의 디스크 표면의 중심부에 집속된다.

이같은 구조는 과실소지가 잇는 것으로 증명되었으며 특히 고동력 레벨에서 중간 베인에서 쎄락믹이 찢어지는 일이 있게된다.

또한, 양쪽 쎄라믹 디스크가 전기-기계 에너지 변환에 기여하게 되므로 하나의 디스크만으로 부하에 최대의 에너지 전달하는 커프링은 제공할 수가 없다. 벤더에 대한 효과적인 커프링은 만일 벤더의 드라이버에 중심 구멍이 있으면 부하가 부착될 수 있도록 너트와 볼트를 가지고 수행할 수 있다. 벤더 드라이버의 중심에 구멍을 가공하도록 시도된 종래기술은 성공적이 아님이 증명되었으며 주로 벤더내의 어떤 동응력이 구멍에 의해 평준화되기 때문에 전기-기계적 커프링 획터의 감소를 가져오게 되었다.

커프링 획터의 손실은 무시될 수 없으며, 압전모터의 설계목적은 고동력 조작능력을 가진 가능한한 효율적인 벤더드라이버를 제작하는데 있다.

그러므로 본 발명의 목적은 고동력 레벨을 신뢰성있게 조작할 수 있는 개선된 바이모프 벤더구조를 제공하는데 있다. 본 발명에 의한 바이모프 벤더를 간략하게 설명하면 각각 압전재료로 형성되는 한쌍의 디스크부재로 구성된다. 디스크는 제1 및 제2의 직경방향으로 마주보는 표면을 가졌으며, 각 디스크는 중심에 커프링구멍이 마련되고 이는 디스크 커프링구멍 표면으로 정해진다.

일렉트로드는 각 디스크표면에 인접하게되며 상단한 부분이 연장된다.

중간 베인부재는 두 개의 디스크를 상호연결하며, 양디스크가 일정간격을 유지하도록 고정된다. 중간 베인은 중심에 커프링구멍을 가졌으며 커프링 구멍들은 커프링 공간을 형성하도록 배열된다. 전기절연되고 기계적으로 강체로 형성된 커프링부재는 커프링 공간에 삽입되는데 알맞은 정해진 표면 직경을 갖는다.

커프링부재는 공간내에 삽입되며 이때 각 디스크의 커프링 구멍표면에 탄탄하게 부착된다.

커프링부재는 부하를 벤더에 기계적으로 결합하는데 탁월한 장치를 제공하게 된다.

개선된 벤더의 한구조로서 커프링부재를 기계적 부하에 너트와 볼트 연결을 허용하도록 중심구멍을 마련하여도 된다. 제1도는 원형 바이모프 벤더(10)의 분해도를 표시한다. 각 벤더는 한쌍의 원형 쎄라믹 디스크(12)(14)를 가졌으며 각 디스크는 균일한 압전 쎄라믹재료로 제작되어 있다. 이 재료는 유전계수가 3400이고 전기-기계 커프링 획터가 0.63KP이며 두께가 5.5mil이다.

각 디스크는 상부 및 하부 일렉트로드(16a)(16b)(18a)(18b)를 각각 가지고 있다.

제1도에는 디스크(12)의 상부 일렉트로드(16a)와 디스크(14)의 상부 일렉트로드(18a)만이 표시되어 있다. 적합하게 일렉트로드는 높은 용량과 높은 커프링 획터를 제공하는 닉켈로 되어 있다.

주름진 중간 베인부재(20)은 두 개의 디스크 사이에 끼워져 있으며 주름진 선단상에 비도전성 에폭시의 엷은막을 사이하여 디스크와 접촉하고 양디스크사이에 끼워져 일정간격을 유지하도록 관계 지워준다.

각 디스크(12)(14)는 각각 디스크 커프링 구멍표면(22)(24)에 의해 정해지는 중심부착 구멍이 마련되어 있다.

또한 중간 베인(20)에도 중심 커프링구멍이 마련되어 있어, 이로서 바이모프이 구조에 있어서 구멍이 정열하여 커프링 공간을 형성하게 된다. 원통형 왓샤(26)는 바이모프 조립체에 대한 커프링부재이다.

원통형 커프링부재(26)는 커프링 공간보다 약간 적은 정해진 직경으로 되어 있으며, 이로서 커프링부재(26)가 삽입이 가능해진다.

커프링부재(26)의 수직치수는 커프링부재(26)의 외부표면이 커프링 공간에 삽입되었을 때 디스크(12)(14)의 커프링 구멍표면(22)(24)과 인접하는 크기로 된다.

커프링부재(26)은 알무미나 쎄라믹과 같은 높은 경도를 갖는 재료로 성형한다.

적합한 실시예에서, 커프링부재(26)는 원통형 커프링부재(26)의 축중심을 통하여 연장되는 설치용 중심 구멍(28)을 가지고 있다.

커프링부재(26)는 커프링공간에 삽입되며, 높은 경도의 전기적 절연 에폭시로 커프링부재(26)를 디스크 커프링 구멍표현(22)(24)에 각각 세멘팅하게 된다.

동작에 있어서는 일렉트로드는 같은 위상으로 결선되며 즉 디스크(12)의 상부 일렉트로드(16a)는 전기적으로 디스크(14)의 상부일렉트로드(18a)에 결선되고 또한 하부 일렉트로드(16b)(18b)은 상호 연결된다. AC신호가 일렉트로드에 적용되어 여기에서 압전효과에 의하여 한디스크가 반경방향으로 팽창하고 한편 다른 디스크가 반경방향으로 수축하게 된다. 결과 인가된 신호의 극성에 의하여 움묵지는 방향으로 벤더가 움묵지게 된다.

벤더의 변위는 인가된 신호의 크기에 직접 비례하며, 이들의 최대변위는 벤더의 중심부에서 발생한다.

종래 공지 벤더에 있어서는 기계적부하는 노출된 디스크표면의 중심부에 부착된다. 벤더에 부하를 부착하는 것은 디스크에 대해 일렉트로드를 부착하는 것과 다름없으며 이는 높은하중 조건에서 부하가 일렉트로드를 디스크에서 떼어버릴 수 있고 또는 다시말해 부하에 의해 쎄라믹 디스크에서 중간베인을 벗기게 됨을 의미한다.

본 발명에 의한 바이모프 벤더는 부하를 결합하는 개선된 장치를 제공한다.

특히 커프링부재(26)는 벤더에서 최대변위인 포인트에 설치되며 예를들어 필요하면 너트나 볼트를 부하에 대해 견고한 부착을 위해 사용된다.

커프링부재(26)가 양디스크(12)(14)에 고정되므로서, 최대동력이 부하에 저달되는 것이 이루어지고 이때 디스크 일렉크로드, 중심베인 사이에는 최소의 전단력이 생긴다.

또한 커프링부재(26)는 높은 경도재료로 제작하므로, 벤더상의 기계적 응력이 유지되고 이로서 높은 전기-기계커프링 획터가 획득된다. 본 발명의 한 실시예에서 벤더는 전체두께 25mil 직경 1.25인치로 제작되었다.

최초 벤딩커프링 획터 K_b는 0.508에서 측정되었으나, 여기서 K_b=(유도되는 기계적에너지/전기에너지 전체입력 직경 0.254인치의 중심구멍을 천공한 후의 K_b치는 0.426이였다.

이후, 알무미나 왓샤를 삽입하여 쎄메팅한 후의 K_b치는 0.508로 되돌아 왔다.

여기에서 개선된 바이모프 벤더는 기계적부하에 커프링하는 개선된 장치를 제공하므로서 높은 커프링 획터를 유지하게 된다. 제2도에 적합한 원형 바이모프 벤더의 단면사시도가 표시되어 있다.

쎄라믹 디스크(12)(16)는 중간 베인(20)을 사이에 끼워 고정된 간격을 이루고 있다.

바이모프 벤더의 중심 커프링 근간내에 커프링부재(26)가 세멘트되어 있는 것이 표시되어 있다.

커프링부재(26)의 직경방향 치수는 절연용 고경도 에폭시(30)을 사이에 두어 각각 상하디스크(12)(16)에 세멘트될 수 있는 크기로 한다.

사용되는 세멘트 재멘는 경도가 높은 절연재를 사용하여, 벤더를 횡단하여 기계적 응력을 유지할 수 있어야하며, 한편 각종 일렉트로드는 전기적으로 절연되어야 한다. 설치구멍(28)은 원통형 커프링부재(26)의 중심축을 통하여 마련되며 이로서 기계적 부하에 연결이 이루어진다. 종합적으로 개선된 바이모프 벤더는 신뢰성이 있고 효과적인 고동력 레벨의 조작용으로 설명되었으며 기계적부하에 대해 벤더를 장치하는데 편리한 수단을 제공하게 된다.

Claims (1)

1. 기계적 부재를 드라이브하기 위한 압전벤더에 있어서, 압전부재로 형성되는 직경방향으로 대향하는 제1 및 제2표면부를 가졌으며, 또한 중심에 디스크 커프링 구멍표면을 규정하는 커프링구멍이 형성되어 있고 각 제1 및 제2표면부의 상당부분에 전극이 접촉되게 되어 있는 한쌍의 디스크부재와, 상기 디스크를 일정 간격으로 분리시키기 위한 그리고 커프링공간을 형성하기 위한 중심커프링 구멍이 마련되어 있는 중간베인 부재와 전기절연되고 상기 압전부재보다 기계적으로 높은 경도이고, 상기 커프링공간에 삽입되도록 사전 설정된 표면수치를 가진 커프링부재와, 상기 커프링부재를 기계적인 부재에 강성고정하는데 필요한 수단에 의해 커프링 공간내에 고정되어 가 디스크의 커프링 구멍표면에 견고하게 부착되며, 이로서 커프링부재의 재료와 치수가 벤더표면을 횡단하는 높은 기계적 응력을 유지하며 높은 전기-기계적 커프링 획터를 얻게되고 따라서 기계적 부착으로 벤더의 이동을 전달하도록 되어 있는 것이 특징인 고동력 압전벤더.

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