KR20120112354A

KR20120112354A - 전기기계적 모터

Info

Publication number: KR20120112354A
Application number: KR1020127001437A
Authority: KR
Inventors: 스테판 요한손
Original assignee: 피에조모터 웁살라 에이비
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2012-10-11
Also published as: US8912708B2; US20120098468A1; WO2010149199A1; JP2012531177A; JP5740397B2

Abstract

전기기계적 모터(10)는 액추에이터 조립체(12)와 구동방향(4)으로 구동되는 몸체(14)를 포함한다. 액추에이터 조립체(12)는 액추에이터 배킹(16)과, 제1액추에이터(20)와 그리고 제2액추에이터(22)를 가진다. 액추에이터(20, 22)들은 개별적인 단일 부착기구(24, 26)에 의해 액추에이터(20, 22)의 제1단부(25, 27)에서 액추에이터 백킹(16)에 기계적으로 부착된다. 액추에이터(20, 22)는 구동방향(4)을 가로지르는 액추에이터 방향(5)에서 제1단부(25, 27)에 반대되는 제2단부(31, 33)를 구성하는 개별적인 상호작용부(30, 32)를 가진다. 상호작용부(30, 32)들은 개별적인 접촉영역(34, 35)에 의한 몸체(14)의 상호작용 표면(13)과 상호작용을 위해 배열된다. 액추에이터(20, 22)들은 개별적인 전기적 신호의 응답으로서 개별적인 접촉영역(34, 35)의 이동을 일으키도록 배열되는 개별적인 유니모프 부재(36, 38)를 포함한다. 개별적인 이동(6, 7)은 액추에이터 방향(5)과, 구동방향(4)과, 또한 서로를 가로지른다.

Description

전기기계적 모터{ELECTROMECHANICAL MOTOR}

본 발명은 전기기계적 액추에이터 장치와 이러한 장치들을 구동하기 위한 방법들에 관한 것이다.

극히 소형화된 모터들에 대한 필요성을 가지는 많은 응용들이 있다. 예컨대 소비자 제품들에서는, 극히 작고, 가볍고, 저전력 소비이고 또한 저렴한 모터들을 필요로 한다. 운동의 범위는 밀리미터 정도이고 또한 마이크로미터의 정확성을 필요로 한다. 예컨대, 고속, 조용한 움직임, 저전력 소비, 손쉬운 제어된 위치잡이(positioning) 및 높은 정확도의 위치결정과 같은 많은 성능적 특성들을 필요로 하고, 이들은 어느 정도 모순되는 것들이.

동시에 상대적으로 쉽게 제어되는 높은 정확도의 위치잡이를 이루기 위해, "보행" 매카니즘("walking" mechanism), 스틱-슬립(stick-slip) 매카니즘, "관성" 위치잡이("inertial" positioning) 또는 스텝핑(stepping) 매카니즘과 같은 상이한 운동 매카니즘들이 선택된다. 이러한 원리들에 따라 작동하는 대부분의 장치들에 대해 공통적인 것은, 액추에이터와 움직이게 될 몸체(body) 간에 높은 정도의 정적인 접촉(static contacting)을 수반한다는 것이다. 위치 정확도는 이러한 정적인 접촉에 상당부분 의존한다. 그러나, 종종 속도는 상대적으로 낮고, 장치들은 준-초음파(sub-ultrasonic) 주파수에서 동작하는데, 이는 잡음을 발생시키고, 또한 전력 효율은 상대적으로 열악하다. 이러한 전형적인 예가 미국특허 제6,798,117호에 기재되어 있다.

이러한 장치들은 적절한 구동을 통해, 지극히 부드러워 조용한 운동을 일으키고, 또한 많은 고사양 응용들에 대해 완벽히 적합하다. 이러한 종류의 장치들은 사용한 액추에이터의 상대적으로 복잡한 운동 패턴을 기반으로 한다. 이는, 상이한 전압신호들이 잘 규정된 위상 변이와 및/또는 전압 곡선형상을 가지는 것을 필요로 한다. 게다가, 복잡한 구동패턴은 또한 동작 동안에 큰 전자기계적으로 활성화할 수 있는 체적 생성열(volumes producing heat)을 필요로 한다. 동작 동안에 액추에이터의 변형 또한 상이한 종류의 재료 응력을 포함하는데, 이는 전극들의 균열과, 터미네이션(termination)과, 및/또는 재료 자체의 전자기계적 활성을 일으킨다.

그러나, 몇몇 응용에서, 부드러운 운동은 중요하지 않다. 대신에, 속도, 내구성 및 저감된 복잡도에서 개선과 같은 요인들이 더 관심을 받는다.

본 발명의 목적은 높은 정확도의 위치잡이를 보이는 한편, 타당한 속도, 높은 내구성을 가지는 낮은 복잡도의 소형 모터를 제공하는 것이다.

상기 목적은 첨부된 독립 청구항들에 따른 장치, 시스템 및 방법들에 의해 해결된다. 바람직한 실시예들이 종속 청구항들에서 규정된다. 일반적으로, 본 발명의 한 특징에 따라, 전기기계적 모터는 액추에이터 조립체와 몸체(body)를 포함하고, 액추에이터 조립체가 몸체에 대해 작동하여 구동방향으로 몸체의 상대 변위를 일으킨다. 액추에이터 조립체는 액추에이터 백킹(actuator backing)과, 제1액추에이터와 제2액추에이터를 가진다. 제1액추에이터는 단일 부착기구에 의해 기계적으로 부착된다. 제1액추에이터의 단일 부착기구는 액추에이터 백킹에 대한 제1부착기구이다. 제1부착기구는 제1액추에이터의 제1단부에 제공된다. 제1액추에이터는 제1액추에이터의 제2단부를 구성하는 제1상호작용부(a first interaction portion)를가진다. 제1액추에이터의 제2단부는 액추에이터 방향에서 제1액추에이터의 제1단부에 반대된다. 제2액추에이터는 제2부착기구와 제2상호작용부로 유사하게 배열된다. 액추에이터 방향은 구동방향을 가로지른다. 제1상호작용부와 제2상호작용부는 각각의 접촉영역에 의해 몸체의 상호작용 표면과 상호작용을 위해 배열된다. 제1액추에이터와 제2액추에이터는 각각, 제1액추에이터와 제2액추에이터의 각 제1단부와 각 제2단부 사이에 배열되는 전기기계적 재료를 포함하는 유니모프 부재(unimorph member)를 포함한다. 유니모프 부재들 각각은 개별적인 전기신호의 응답에 따라 개별적인 접촉영역의 이동을 일으키도록 배열된다. 개별적인 운동들은 액추에이터 방향을 가로지르고, 구동방향을 가로지르고, 서로를 가로지른다.

제2특징에 따라, 전기기계적 모터시스템은 제1특징에 따른 전기기계적 모터와 전기기계적 모터에 연결되는 전원을 포함하고 그리고 유니모프 부재의 여기를 위해 두 개의 다른 전기적신호들을 제공하도록 배열된다.

제2특징에 따라, 몸체와 상호작용을 위해 배열되는 제1상호작용부와 제2상호작용부를 가지는 전기기계적 모터를 구동시키기 위한 방법은, 제1상호작용부에 부착되는 전기기계적 재료를 포함하는 유니모프 부재를 여기시키기 위한 제1전기적 신호를 제공하는 단계와 그리고 제2상호작용부에 부착되는 전기기계적 재료를 포함하는 유니모프 부재를 여기시키기 위한 제2전기적 신호를 제공하는 단계를 포함한다. 제1전기적 신호는 제2전기적 신호와 다르다. 제1전기적 신호는 제1상호작용부의 유니모프 부재가 구동방향을 가로지르지만 수직이 아닌 제1이동방향으로 제1상호작용부의 접촉영역을 이동시키도록 한다. 구동방향은 제1상호작용부와 제2상호작용부에 관해 몸체의 의도한 전방 이동방향(intended forward travel direction)이다. 제2전기적 신호는 제2상호작용부의 유니모프 부재가 구동방향을 가로지르는 제2이동방향으로 제2상호작용부의 접촉영역을 이동시키도록 한다. 제2이동방향은 제1이동방향을 가로지른다. 제1전기적 신호와 제2전기적 신호는 구동 동안에 제1상호작용부와 제2상호작용부 중 적어도 하나가 몸체와 접촉하게 하도록 배열된다.

본 발명의 한 장점은, 훨씬 덜 복잡한 액추에이터 구성으로 스텝핑 동작을 얻을 수 있고 또한 동시에 고속과 긴 내구성이 이루어지도록 한다는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 전기기계적 모터시스템의 한 실시예의 예시적인 측면도.
도 2a-d는 섬모운동(ciliary motion)의 실시예를 개략적으로 설명하는 도면.
도 3은a-d는 섬모운동을 이루이기 위한 전압신호들의 실시예들을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 전기기계적 모터의 다른 실시예의 개략적인 측면도.
도 5, 6a 및 6b는 본 발명에 따른 액추에이터 조립체들의 또 다른 실시예의 개략적인 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 방법의 실시예의 단계들의 흐름도.
도 8 및 9는 본 발명에 따른 전기기계적 모터의 또 다른 실시예의 개략적인 측면도.

첨부도면들과 상세한 설명을 참조하면 본 발명의 목적과 장점들과 함께 본 발명을 더 잘 이해하게 될 것이다.

도면 전체를 통해, 동일한 참조부호들이 유사한 또는 대응하는 요소에 사용된다.

용어 "가로지른다(transverse)"는 교차방향으로 놓인다는 것의 광범위한 의미로 사용된다. 즉, 무엇이 무엇과 교차하지만, 수직형태일 필요는 없다. 대부분의 경우에, 상기 용어는 "비-평행(non-parallel)"의 동의어로 추정할 수 있다.

일차원으로 이동하는 액추에이터 세트는 상대 이동동작을 이루기 위해 자유단(free end)으로 몸체에 작용할 수 있다. 이러한 유형의 구동매카니즘은 자연계의 섬모시스템(cilia system)과 유사하기 때문에 때때로 섬모운동 매카니즘으로 불린다. 일차원 운동은 구동될 표면에 대해 수직력(normal force) 제공하기 위하여 전형적으로 어느정도 구동방향에 대해 경사진다. 섬모운동은 공진방식으로(resonant manner) 또는 스텝핑 매카니즘으로서 사용할 수 있다.

섬모운동을 사용하는 미세기계적 시스템의 많은 예들이 있다. 예컨대, 1993년 12월, Journal of Microelectromechanical systems 지의 볼륨 4, 넘버 4에 엠 아타가(M Ataka) 외에 의해 실린 논문"Fabrication and Operaton of Polyimide Bimorph Actuators for A Ciliary Motion System"에, 바이모프(bimorph) 열 액추에이터의 섬모운동을 기반으로 한 미세시스템이 기재되어 있다. Sensors and Actuators A 105(2003) 페이지 183 내지 189에 티. 하츠자와(T. Hatsuzawa)가 투고한 논문 "A linear actuator based on cilia vibration"에, 섬모섬유들은 외부적 진동기에 의해 여기된다. 그러나, 대부분의 이러한 시스템은 제한된 위치잡이 정확도를 가진다.

그러나, 본 발명에 따라, 섬모운동은 전기기계적 액추에이터, 예컨대 압전 액추에이터(piezoelectric actuator)에 의해 적절히 구현될 수 있다. 단일 부착기구에 의해 백킹(backing)에 액추에이터를 기계적으로 부착되게 함으로써 견고한 베이스(firm base)를 제공한다. 단일 부착기구를 제외하고 액추에이터가 자유롭게 이동하게 하고 또한 이동할 몸체와 상호작용하게 함으로써, 요구한 운동을 생성하기 위해 액추에이터의 전기기계적 능동 체적(active volume)에서 차원(크기)변화(dimentional changes)를 사용할 수 있는 가능성을 생성한다. 차원변화는 본질적으로 즉각적이고 또한 반복될 수 있기 때문에, 매우 정확한 운동패턴을 달성할 수 있다.

게다가, 유니모프 부분을 포함하는 전기기계적 액추에이터를 사용함으로써, 다수의 장점들을 달성할 수 있다. 유니모프 액추에이터의 구동은 단지 하나의 전압신호를 필요로 하는데, 이는, 전자제어의 복잡도가 매우 낮다는 것을 의미한다. 또한, 유니모프의 작동은 유사한 바이모프 또는 멀티모프 구조와 비교하면 작은 양의 열을 발생시킨다. 이는, 과열의 위험성이 없이 속도가 증가될 수 있다는 것을 의미한다. 유니모프는 또한 능동 체적(active volume)의 작은 차원 변화를 유니모프의 단부의 큰 변위로 전환하기에 효율적이다. 동시에, 유니모프는 액추에이터를 따라 큰 힘들을 견딜 수 있는데, 이는 큰 수직력을 인가할 수 있도록 한다.

섬모운동을 기반으로 한 몇몇 액추에이터 시스템은 단지 한 방향으로 운동을 제공할 수 있다. 이는 전형적으로, 대부분의 구동시스템들이 이동시킬 몸체에 대해 누름력 또는 압력(pushing or pressing forces)을 사용한다는 사실 때문이다. 다른 유형의 힘들에 대한 구성은 전형적으로 달성하기가 복잡하다. 섬모운동을 사용하여 대상물을 전후로 이동시키기 위하여, 의도한 운동방향들을 가로지르는 적어도 두 개의 액추에이터가 필요하다.

본 발명에 따른 전기기계적 모터(10)의 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 전기기계적 모터(10)는 액추에이터 조립체(12)와 몸체(14)로 구성된다. 액추에이터 조립체(12)는 구동방향(4)으로 몸체(14)와 액추에이터 조립체(1)의 상대 변위를 야기시키기 위해 몸체(14)에 작용하도록 배열된다. 액추에이터 조립체(12)는 액추에이터 백킹(16)을 가진다. 본 실시예의 액추에이터 조립체(12)는 제1액추에이터(20)와 제2액추에이터(22)를 포함한다. 액추에이터 백킹(16)은 제1액추에이터(20)와 제2액추에이터(22)를 위한 지지구조를 구성한다.

제1액추에이터(20)는 단일 부착기구에 의해 기계적으로 부착된다. 제1액추에이터(20)의 단일 부착기구는 액추에이터 백킹(16)에 대한 제1부착기구(24)이다. 즉, 제1액추에이터(20)는 액추에이터 조립체(20)의 잔여부분에 대해 단지 하나의 기계적으로 영구한 접속을 가진다. 이 구성은, 제1액추에이터(20)가 기준점(reference point)으로서 제1부착기구(24)에 의해 자유롭게 이동할 수 있도록 한다. 제1부착기구(24)는 제1액추에이터(20)의 제1단부(25)에 제공된다.

제1액추에이터(20)는 또한 제1액추에이터(20)의 제2단부(31)를 구성하는 제1상호작용부(30)를 가진다. 제1액추에이터(20)의 제2단부(31)는 액추에이터 방향(5)에서 보았을 때 제1액추에이터(2)의 제1단부(25)에 반대된다. 제1상호작용부(30)는 접촉영역(34)에 의해 몸체(14)의 상호작용 표면(13)과 상호작용을 위해 배열딘다. 이는, 액추에이터 백킹(16)에 대한 견고한 접속과 몸체(14)에 대한 접촉영역(34)이 제1액추에이터(20)의 두 대향 단부들에 위치하고, 이들 대향하는 단부들 사이에, 즉 제1단부(25)와 제2단부(31) 사이에서 제1액추에이터는 기계적 접촉을 가지지 않는다. 액추에이터 방향(5)은 구동방향(4)을 가로지르고, 액추에이터 방향(5)은 바람직하게 구동방향(4)에 수직이거나 또는 실질적으로 수직이다.

제1액추에이터(20)는 제1액추에이터(20)의 제1단부(25)와 제2단부(31) 사이에 배열되는 전기기계적 재료와, 그리고 바람직하게는 제1단부(25)와 제2단부(31) 사이의 전체 간격 또는 실질적으로 전체 간격을 포함하는 유니모프 부재(36)를 포함한다. 이 실시예의 유니모프 부재(36)는 능동 체적(active volume)(40)에 매립되는 전극(41)들에 인가도는 전기신호들의 응답에 따라 차원적으로 변화를 보이는 상기 활동 체적(40)을 포함한다. 이 실시예의 유니모프 부재(36)는 액추에이터 방향(5)을 따라 능동 체적(40)에 기계적으로 부착되는 수동 체적(passive volume)(44)을 더 포함한다. 능동 체적(40)과 수동 체적(45) 사이의 계면(45)은 액추에이터 방향(5)으로 전체 유니모프 부재(36)를 따라 연장한다.

능동 체적은 전형적으로 다층-배열의 전극들로 구성되어 구동전압을 줄인다. 표준 배열은 도 1에 도시된 바와 같이 액추에이터 방향(5)으로 전극들이 표면들을 가지도록 하는 것이다. 이는, PZT와 같은 압전소자 재료에 대해 주어진 방향에 대한 압전계수 d₃₃가 크기 때문에 큰 행정(stroke)을 제공한다. 또한, 다른 방향으로, 예컨대 구동방향(4) 또는 구동방향(4 및 5)들에 대해 수직인 방향으로 전극들을 배열하는 것도 가능하다. 이들 경우에, d₃₁ 계수는 응력(strain)을 제공하고 또한 이 계수는 d₃₃ 계수보다 어느 정도 낮고, 높은 파열강도와 손쉬운 제조와 같은 장점들이 있다.

대부분의 액추에이터 재료는 전기기계적 재료로 특징 지워지지만, 본 명세서에서 출원인은, 전기전압 또는 전류가 인가되면 그들의 형상을 변형하는 재료를 의도한다. 전기기계적 재료의 전형적인 예들은 압전재료, 전기 일그러짐 재료(electrostrictive material) 및 반 강유전재료(antiferroelectric material)이고, 이들 재료들은 단결정뿐만 아니라 다결정 또는 비정질일 수 있다. 오늘날 크게 관심을 기울이고 있는 재료들은 큰 전기기계적 응력을 가지는 다결정 다층 강유전 세라믹재료들이지만, 필적할만한 특성들을 낳게 되는 고분자(polymer)재료와 고분자 합성재료의 개발이 진행되고 있다.

유니모프 재료(36)는 전극(41)들에 인가된 전기적 신호에 응해 접촉영역(34)의 이동을 야기시키도록 배열된다. 이러한 전기적 신호가 인가되면 능동 체적(40)은 전형적으로 액추에이터 방향으로 그 차원을 변경하지만, 능동 체적(40)은 유니모프 부재(36)의 길이를 따라 수동 체적(44)에 견고히 연결되기 때문에, 이러한 차원변화는 대신에 유니모프 부재(36)의 만곡(bending)을 일으킨다. 만일 차원변화가 수축이라면, 유니모프 부재(36)는 (도 1에 도시된 바와 같이) 좌측으로 만곡하지만, 만일 차원변화가 팽창이라면, 유니모프 부재(36)는 우측으로 만곡된다. 따라서 접촉영역(34)이 이동하고, 따라서 제1이동방향(6)을 따라 이동경로를 보인다. 상기 제1이동방향(6)은 액추에이터 방향(5)을 가로지를 뿐만 아니라 구동방향(4)도 가로지른다. 게다가 제1이동방향(6)은 구동방향(4)에 대해 수직이 아닌데, 이는 접촉영역(34)의 이동이 구동방향(4)으로 요소(component)를 가진다는 것을 의미한다.

제2액추에이터(22)는 유사한 방식으로 배열된다. 이 특정 실시예에서, 제1액추에이터(20)와 제2액추에이터(22)는 서로에 대해 거울 대칭으로 배열된다. 따라서, 제2액추에이터(22)는 단일 부착기구를 통해 기계적으로 부착된다. 제1액추에이터(20)의 이 단일 부착기구는 액추에이터 백킹(16)에 대한 제2부착기구(26)이다. 제2부착기구(26)는 제2액추에이터(22)의 제1단부(27)에 제공된다. 제2액추에이터(22)는 또한 제2액추에이터(22)의 제2단부(33)를 구성하는 제2상호작용부(32)를 가진다. 제2액추에이터(20)의 이 제2단부(33)는 액추에이터 방향(5)에서 보았을 때 제2액추에이터(22)의 제1단부(7)에 반대된다. 제2상호작용부(32)는 접촉영역(35)에 의해 몸체(14)의 상호작용 표면(13)과 상호작용을 위해 배열된다.

제2액추에이터(20)는 또한 제2액추에이터(22)의 제1단부(27)와 제2단부(33) 사이에 배열되는 전기기계적 재료를 포함하는 유니모프 부재(38)를 포함한다. 이 실시예의 유니모프 부재(38)는 능동 체적(42)에 매립되는 전극(43)들에 인가되는 전기신호들의 응답에 따라 차원적으로 변화를 보이는 상기 능동 체적(42)을 포함한다. 이 실시예의 유니모프 부재(38)는 액추에이터 방향(5)을 따라 능동 체적(42)에 기계적으로 부착되는 수동 체적(46)을 더 포함한다. 능동 체적(42)과 수동 체적(46) 사이의 계면(47)은 액추에이터 방향(5)으로 전체 유니모프 부재(38)를 따라 연장한다.

유니모프 재료(38)는 전극(43)들에 인가된 전기적 신호에 응해 접촉영역(35)의 이동을 야기시키도록 배열된다. 만일 인가된 전기적 신호에 대한 응답으로서 능동 체적(42)의 차원변화가 수축이라면, 유니모프 부재(38)는 (도 1에 도시된 바와 같이) 우측으로 만곡하지만, 만일 차원변화가 팽창이라면, 유니모프 부재(38)는 좌측으로 만곡된다. 따라서 접촉영역(35)이 이동하고, 따라서 제2이동방향(7)을 따라 이동경로를 보인다. 상기 제2이동방향(7)은 액추에이터 방향(5)을 가로지를 뿐만 아니라 구동방향(4)도 가로지른다. 게다가 제2이동방향(7)은 구동방향(4)에 대해 수직이 아닌데, 이는 접촉영역(35)의 이동이 구동방향(4)으로 요소를 가진다는 것을 의미한다.

이 특정 실시예에서, 제1액추에이터(20)의 능동 체적(40)이 구동방향(4)에서 수동 체적(44) 이전에 위치하고, 그리고 제2액추에이터(22)의 능동 체적(42)은 구동방향에서 수동 체적(46) 이후에 위치한다. 이러한 방식에서, 제1이동방향(6)은 제2이동방향(7)과 상이하다. 즉, 제1이동방향(6)과 제2이동방향(7)은 서로를 가로지른다. 본 실시예에서, 거울 대칭을 통해, 제2이동방향(7)은 액추에이터 방향(5)에 평행한 거울면에 관해 제1이동방향(6)의 거울방향(mirror direction)이 되게 된다. 다른 실시예들에서, 능동 및 수동 체적들의 상대 위치들은 아래에서 더 설명하는 바와 같이 반대가 될 수 있다.

상기에서 기술한 바와 같이, 능동 체적(40, 42)들은 전기적 신호들을 제공함으로써 활성화된다. 이를 위해, 전자기계적 모터(10)를 포함하는 전자기계적 모터시스템(1)은 전자기계적 모터(10)에 연결되고 또한 유니모프 부재(36, 38)들의 여기를 위한 적어도 두 개의 비-동일 전기적 신호를 제공하도록 배열되는 전원(99)을 포함한다.

액추에이터들의 접촉영역의 이들 일차원 이동은 섬모운동원리, 또는 보다 정밀한 이중 섬모운동원리에 따라 작동하는 배열에 상대적으로 단순한 전기적 신호들을 결합함으로써 이루어질 수 있다. 도 2a 내지 2d는 이러한 구동매카니즘의 한 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 기초 원리를 보다 명확히 설명하기 위하여 유니모프들의 차원 변화들은 도면에서 극히 과장되어 있고, 이에 따라 만곡 행정 역시 과장되어 있다는 것을 명심해야 한다. 실제로, 차원 변화와 만곡 행정은 전체 액추에이터 크기에 비교하면 매우 작다.

도 2a에서, 양 능동 체적들에는 액추에이터 방향으로 팽창을 야기시키는 전기적 신호들이 제공된다. 이는, 양 액추에이터(20, 22)들이 서로에서부터 외측으로 만곡되게 하다. 몸체(14)는 양 액추에이터(20, 22)와 접촉상태에 있다. 이 위치에서부터, 제1액추에이터(20)는 뒤로 만곡되게 된다. 제1액추에이터(20)의 전체 길이는 줄어든다. 즉, 접촉영역이 화살표(100)으로 표시되는 방향으로 이동한다. 이는, 몸체(14)에서부터 제1액추에이터(20)의 첨단(tip)을 이완시키지만, 몸체가 제2액추에이터에 의해 지지되기 때문에 몸체(14) 그 자체는 이동하지 않는다. 제1액추에이터(20)의 능동 체적의 수축이 종료도면, 대신에 제1액추에이터는 좌측으로 만곡하여, 도 2b에 도시된 것과 같이 길이가 짧아진다. 이 상황에서부터, 제2액추에이터(22)는 뒤로 만곡되고 또한 제2액추에이터(22)의 접촉영역은 화살표(101)를 따라 이동한다. 몸체(14)가 제2액추에이터(22)에 의해서만 지지되기 때문에, 몸체(14)는 이 운동을 추종하여, 화살표(102)로 도시한 것과 같이 구동방향으로 운동요소가 제공된다. 여기서 몸체(12)와 액추에이터 조립체(12)를 함께 유지하는 수직력(normal force)가 있다고 가정한다.

제2액추에이터(22)의 만곡이 종료되면, 도 2c에 도시된 것과 같은 상황이 이루어진다. 몸체(14)는 다시 양 액추에이터(20, 22)와 접촉하게 된다. 제1액추에이터의 유니모프가 화살표(103)로 표시되는 방향으로 다시 한번 더 만곡되게 하는 전기적 신호가 제1액추에이터(20)에 주어진다. 이 운동은 또한 제2액추에이터(22)와 몸체(14) 간에 접촉을 제거한다. 이에 의해, 몸체는 그 운동에서 제1액추에이터(20)를 추종하고 또한 구동방향으로 운동 요소(104)가 주어진다. 도 2d의 상황이 궁극적으로 이루어진다. 여기서, 제2액추에이터(22)는 운동(105)에 의해, 도 2a에서부터 그의 원래 위치로 복귀하기 위해 다시 한번 만곡되게 된다. 도 2a의 상황이 다시 한번 이루어지지만, 그러나 몸체는 구동방향으로 소정의 간격으로 이동한다.

이러한 방식에서, 구동동작이 이루어질 수 있다. 전기적 신호들의 인가를 반전시킴으로써, 구동동작 또한 반대방향으로 제공될 수 있다.

도 3a에, 제1 및 제2액추에이터의 구동전압들이 어떻게 같아 보이는지에 대한 실시예로서 두 개의 전압곡선들이 도시된다. 위쪽의 하나는 도 2a ~ d의 제1액추에이터에 대해 인가된 전압을 나타내고, 아래쪽의 하나는 제2액추에이터에 대해 인가된 전압을 나타낸다. 여기서 양의 전압이 능동 체적의 팽창을 일으킨다고 추정하고, 또한 음의 전압이 능동 체적의 수축을 일으킨다고 추정한다. 시간축 아래 문자들은 도 2a ~ d의 상이한 상황들을 나타낸다. 그러므로, 두 개의 액추에이터들 사이에서 90도 위상 변이된 단일 전압곡선이 스텝핑 동작을 일으키는데 사용할 수 있다. 이 실시예와 관련한 소수의 단점은, 반 주기 동안에(B와 D 사이)만 몸체가 활성적으로 구동되고, 나머지 시간(A와 B 사이 및 D와 A 사이)에는 고정되는 것이다.

도 3b는 구동전압들의 다른 실시예를 보여준다. 여기서 상황 A ~ D 간의 시간들은, 몸체가 정지하는 주기들이 줄어들고 또한 선택적으로 능동 이동주기들이 증가할 수 있도록 수정된다. 몸체의 빠르거나 또는 적어도 부드러운 운동이 이루어진다. 그러나, 이러한 경우에, 상이한 액추에이터에 동일한 형상의 전압들을 더 이상 사용하지 못할 수 있다. 대신에, 개별적인 곡선 형상들이 제공되어야 한다.

도 3c는 구동전압들의 또 다른 실시예를 보여준다. 이들 전압들은 이전에 기술한 액추에이터들로 이중 섬모운동을 일으키지만, 그러나 도 2a ~ d에서 도시한 것과는 약간 다른 방식이다. 도 2b 및 2d의 상황들은 실제로 이루어지지 않게 된다. 이 실시예에서, 제2액추에이터를 수축시키는 동작은 제1액추에이터의 수축이 시작한 후에 시간 E에서 바로 시작한다. 제1액추에이터가 시간 F에서 그의 최대 수축상태에 도달하면, 제2액추에이터 또한 거의 완전히 수축된다. 그럼에도 불구하고, 몸체는 도 2c의 상황이 도달하기 전까지 단지 제2액추에이터와 접촉하게 된다. 제1액추에이터가 팽창을 시작하고 또한 몸체와 접촉을 이어받는다. 시간 G에서, 제2액추에이터는 팽창을 시작하고 또한 제1액추에이터가 시간 H에서 그의 최대 팽창상태에 도달하면, 제2액추에이터 또한 거의 완전히 팽창된다. 몸체가 정지하는 주기는 다음 싸이클의 H 와 E 사이의 시간에 국한된다.

도 3d는 유사한 주제의 다른 실시예를 설명한다. 여기서 전압들이 최적화되어 최소 정지시간을 제공한다. 본 기술분야의 당업자라면, 이중 섬모운동을 달성하기 위해 어떻게 전압을 인가하여야 하는지에 관한 다수의 변형예들이 있다는 것을 이해할 것이다. 사인곡선 또는 삼각 전압곡선과 같은 위상 변이된 단순한 파형들을 사용할 수 있다. 이러한 몇몇 경우에서, 행정운동 주기들의 일부에서 몸체의 운동은 어느 정도 다를 수 있는데, 그럼에도 불구하고 선-규정된 방향으로 전체 운동을 이루는데 사용할 수 있다.

상기에서, 기술한 운동 패턴들은 유니모프, 즉 전기기계적으로 활성적인 부분과 동일한 부품에 통합된 전기기계적으로 능동적인 부분을 가지는 부재를 사용하여 이루어진다. 동일 종류의 운동패턴 또한, 두 개의 기계적으로 연결된 능동부를 가지는 바이모프와 같은 보다 정교한 액추에이터를 통해 달성할 수 있다. 그러나, 이러한 배열들은 구동하기가 보다 어렵고 또한 유니모프가 행하는 것과 같은 모든 안정성 장점을 제공하지 못하는데, 아래 설명을 더 참조하라. 따라서, 유니모프들은 현재 본 발명의 사상에 대해 바람직한 구성요소이다.

유니모프의 사용은 소정의 장점을 가지는데, 특히 액추에이터 방향이 구동방향에 수직이거나 또는 수직이어야만 할 때 장점을 가진다. 액추에이터의 수동부는 액추에이터 조립체와 몸체 간에 상대적으로 높은 수직력에 대해 단단한 지지를 제공한다. 동시에, 액추에이터 방향 또는 구동방향 어느 것에도 평행하지 않은 운동을 일으키는 것은 바로 상기 부재들이다. 다른 바람직한 실시예들의 장점들은 다음과 같이 주어진다.

도 1의 실시예에서, 액추에이터의 능동 체적들은 서로 대면하는데, 이는, 능동 체적들의 팽창과 관련된 제1 및 제2이동방향(6, 7)들이 서로로부터 향한다는 것을 의미한다. 물론 도 4에 도시된 바와 같이 반대도 가능하다. 여기서, 액추에이터(20, 22)의 능동 체적(40, 42)들은 서로로부터 떨어지게 대면한다. 이는, 제1 및 제2이동방향(6, 7)들이 또한 도 1에서의 상황과 비교해 거울 대칭적인 방향으로 향하게 되도록 한다.

도 4에서, 상호작용부(30, 32)들의 접촉영역(34, 35)들은 액추에이터(20, 22) 각각의 외측 가장자리에 가깝도록 제공된다. 즉, 접촉영역들은 각 액추에이터(20, 22)의 중심선(3)에서부터 구동방향(4)을 따른 방향으로 오프셋되게 위치한다. 이 배열은, 향상된 지렛대 작용(levering action)을 이룰 수 있다는 장점을 가진다. 접촉영역(34, 35)들이 위치하게 되는 위치들은 중심선(3)에 위치하는 접촉영역 보다 큰 행정을 제공한다. 이러한 방식에서, 각 싸이클의 스텝 크기(step size)가 증가될 수 있는데, 이는 달성가능한 최대 속도를 증가시킨다.

이러한 특성은 도 5에 더 전개되는데, 여기서 상호작용부(30, 32)들은 주 액추에이터 단면 외측으로 연장할 수 있게 된다. 제1상호작용부(3)는, 구동방향(4)을 따른 방향, 이 경우에는 표시된 구동방향(40)에 반대방향으로 제1액추에이터(200 외측으로 돌출하는 돌출부(37)를 가진다. 제1상호작용부(30)의 접촉영역(34)은 돌출부(37)에 제공된다. 비슷하게, 제2상호작용부(32)는 구동방향(4)을 따른 방향, 이 경우에는 표시된 구동방향(4)에 반대방향으로 제2액추에이터(22) 외측으로 돌출하는 돌출부(39)를 가진다. 제2상호작용부(30)의 접촉영역(35)은 돌출부(39)에 제공된다. 이와 같은 실시예에서, 지렛대 작용이 더 증가된다. 그러나, 동시에, 수직력에 견디는 능력이 감소되는데, 이는 수직력이 주 액추에이터의 단면 외측에 작용하기 때문인데, 이는 수직력이 만곡 토크를 증가시키게 된다는 것을 의미한다.

도 5에서, 구동방향(4)으로 액추에이터의 폭은 상대적으로 작게 유지되는 반면, 구동방향(4)과 액추에이터 방향(5) 둘 다에 수직인 교차방향(2)에서 폭은 상대적으로 크다. 이러한 형상은 액추에이터의 만곡 가능성을 증가시키는데, 이는 돌출부(37, 39)와 함께 매우 큰 스텝이 생기게 한다.

효율성을 더 증가시키는데 사용할 수 있는 다른 특징은 전극(41, 43)의 디자인이다. 바이모프 구조를 이루이기 위해 다층 기술을 사용하는 많은 응용에서, 회로 단락을 일으키지 않고 단자전극(29)에 전극들 중 하나, 즉 위상 또는 접지전극을 연결하기 위하여 전극들은 능동 체적 내에 "감춰진다(hidden"). 이는 통상적으로 인터디지털 전극(interdigital electrode) 배열이라고 부른다. 이와 관련딘 문제점은, 외측 비활성층에서 차원 변화(크기변화)는, 액추에이터 표면에서 균열의 위험성을 증가시키는 큰 장력(tensile stress)를 일으킨다는 것이다. 이들 균열들은 전형적으로, 단자들이 제공되는 위치에서 나타나는데, 이는 액추에이터 또는 단자의 고장을 일으킬 수 있다.

반대로, 본 명세서에서, 실시예들에서 능동 체적(44, 46)들을 액추에이터(20, 22)에서 이용할 수 있으면, 능동 체적(44, 46)들의 표면들은, 전극(41, 4)들을 전기적으로 연결시키는 단자(29)를 제공하는데 사용할 수 있다. 여기서, 균열의 위험성은 낮다. 특히, 능동 체적(44, 46)의 중간부 근처에서 낮다. 능동 체적(44, 46)에 단자(29)를 제공함으로써, 많은 응용에서 전극(41, 43)들은 능동 체적의 적어도 한 외측 표면으로, 바람직하게는 모든 외측 표면들로 쭉 연장할 수 있게 된다. 특히, 전극(41, 43)들은 대응하는 수동 체적(44, 46)들에 떨어지게 대면하는 능동 체적(40, 42)들의 표면(51)과, 구동방향(4)을 따른 능동 체적(40, 42)의 표면(50)들 중 적어도 하나로 쭉 연장할 수 있다. 능동 체적(40, 42)의 표면에 전극들의 제공은 두 가지 주요한 장점을 가진다. 첫 번째는, 대량의 전기기계적 활성재료를 운동을 일으키는데 사용할 수 있다는 것이다. 두 번째는, 전극들 외측의 소정의 비활성 재료층은 능동 체적의 소정의 형상 변화를 상쇄하고, 또한 이러한 영역의 감소는 운동을 보다 효율적으로 만든다는 것이다.

전형적인 응용에서, 몸체는 적어도 부분적으로 몇몇 베어링수단에 의해 지지된다. 양 접촉영역(34, 35)들이 몸체(14)와 접촉할 때 상호작용 표면(13)과 잘 정렬된 접촉영역들을 가지는 것은 매우 중요하다. 이는 전형적으로, 최소 및 최대 행정에서 발생한다. 만일 정렬이 열악하면, 접촉영역(34, 35)들 단지 하나만이 몸체와 접촉하고, 또한 두 접촉영역(34, 25)들 간에 접촉의 이동이 의도한 스케줄에 따라 이루어지지 않게 되는 위험성이 있다. 따라서, 몸체(14)의 상호작용 표면(13)의 매우 정확한 정렬은 반드시 필요할 수 있다.

도 6a에 도시된 실시예에서, 이와 같은 정렬의 필요성은 더 이상 엄격하지 않다. 이 실시예에서, 제1액추에이터(20)와 제2액추에이터(22) 둘 다는, 돌출부(37, 39)를 가지는 개별적인 상호작용부(30, 32)를 구비한다. 여기서 제1액추에이터(20)의 상호작용부(30)의 접촉영역(34)은 교차방향(2)으로 제2액추에이터(22)의 상호작용부(32)의 접촉영역(35)과 정렬된다. 만일 몸체의 상호작용 표면(13)이 의도한 수직 구성으로부터 어느 정도 기울어진다면, 양 상호작용 표면들은 동일한 높이 차이를 겪게 된다. 이는, 접촉영역(34, 35)들 간에 소정의 이양 절차(handing-over procedure)는 어긋남이 없이 계획된 대로 진행되게 된다는 것을 의미한다.

도 6b는 접촉영역(34, 35)의 유사한 정렬 구성을 보여주는 다른 실시예를 도시하고 있다. 여기서, 제1상호작용부(30)의 접촉영역(34)과 제2상호작용부(32)의 접촉영역(35)들은, 교차방향(2)으로 서로 간에 끼워지고 있는, 부분 접촉영역들을 포함한다.

도 7은 본 발명에 따른 방법의 실시예의 단계들에 대한 흐름도를 보여준다. 몸체와 상호작용을 위해 배열되는 제1상호작용부와 제2상호작용부를 가지는 전기기계적 모터를 구동하기 위한 방법은 단계(200)에서 시작한다. 단계(210)에서, 상기 제1상호작용부에 부착된 유니모프 부재를 여기시키기 위한 제1전기적 신호가 제공된다. 단계(212)에서, 제2상호작용부에 부착된 유니모프 부재를 여기시키기 위한 제2전기적 신호를 제공한다. 단계(210 및 212)들은 동시에 수행되고 또한 전형적으로 협동하여 수행된다. 제1전기적 신호를 제2전기적 신호와 상이하다. 단계(214)에서 제1전기적 신호는 제1상호작용부의 유니모프 부재가, 구동방향을 가로지르지만 수직이 아닌 제1이동방향으로 제1상호작용부의 접촉영역을 이동시키도록 한다. 상기 구동방향은 제1상호작용부아 제2상호작용부에 관해 몸체의 의도한 전방 이동방향이다. 유사하게 단계(216)에서, 제2전기적 신호는 제2상호작용부의 유니모프 부재가, 상기 구동방향을 가로지르는 제2이동방향으로 제2상호작용부의 접촉영역을 이동시키도록 한다. 상기 제2이동방향은 또한 제1이동방향을 가로지른다. 단계(218)에서, 제1전기적 신호와 제2전기적 신호들은 구동 동안에 제1상호작용부와 제2상호작용부들 중 적어도 하나가 몸체와 접촉이 되게 되도록 하기 위해 배열된다. 절차는 단계(299)에서 종료한다.

본 명세서에 제시된 이중 섬모운동 모터의, 많은 상이한 변형예들이 있다. 예컨대, 단지 두 개의 액추에이터를 가지는 것에 한정되지 않는다. 또한 다중-액추에이터 해결책도 가능하다. 도 8은 네 개의 액추에이터를 가지는 전기기계적 모터의 한 실시예를 보여준다. 이 실시예에서, 액추에이터들은 두 개의 쌍으로 전기적으로 접속되어, 상기에서 설명한 것과 같은 대응하는 운동 방식을 제공한다. 협동하는 액추에이터들은 서로에 관해 소정의 구성으로 위치할 수 있고, 바람직하게는 의도한 응용에 따라 선택되는 구성으로 위치할 수 있다. 본 실시예에서, 네 개의 액추에이터들 모두는 한 라인에 배치된다. 그러나, 상이한 이-차원 위치들에 제공되는 액추에이터들의 구성들 또한 가능하다. 상이한 그룹들의 액추에이터 쌍들이 서로에 대해 위상을 벗어나 작동하면, 부드러운 이동을 이룰 수 있다.

상기 실시예들에서, 액추에이터들은 몸체의 상호작용 표면에 수직 관계로 도시되었다. 상기에서 언급하였듯이, 이는 부하의 견지에서 보면 장점을 제공한다. 그러나, 다른 응용에서, 예컨대 부하가 매우 작은 경우에, 다른 기하학적 구성들 또한 가능하다. 도 9의 실시예는, 상호작용 표면(13)에 수직이 아닌, 두 개의 비-평행 액추에이터들을 가지는 전기기계적 모터를 도시한다. 이 방식에서, 접촉영역(34, 35)의 이동방향(6, 7)들과 구동방향(4) 간에 경사각도를 결정하기 위한 기하학적 디자인을 사용할 수 있다.

한 쌍 이상의 액추에이터에 액세스함으로써, 한 방향 이상에서 운동을 이룰 수 있다. 한 쌍의 액추에이터는 제1구동방향으로 대상물을 이동시키는데 사용할 수 있고, 다른 쌍의 액추에이터는 대상물을 횡단하는 구동방향으로 이동시키는데 사용할 수 있다. 유니모프들은 의도한 구동방향에 정렬된다.

이차원 운동을 이루기 위한 다른 가능성은, 단면에 바이모프 구조를 가지는 액추에이터를 제공하는 것이다. 이러한 실시예가 도 10에 도시되어 있다. 각 액추에이터의 능동 체적은 교차방향(단면방향)(2)에 두 개의 부분 능동 체적들로 분할된다. 부분 능동 체적들은 개별적인 전기적 신호들에 의해 여기되도록 배열된다. 만일 신호들이 상이하다면, 교차방향(2)에서 액추에이터들의 만곡을 일으키게 된다. 전기적 신호들을 조정함으로써, 구동방향을 가로지르는 방향에서 운동이 이루어질 수 있다.

상기에서 설명한 실시예들은 본 발명의 몇몇 설시적인 예들로서 이해하여야만 한다. 본 기술분야의 당업자라면, 다양한 수정안들과, 조합들과 변형들이 본 발명의 범위를 이탈하는 일이 없이 실시예들에 대해 이루어질 수 있다는 것을 이해하게 될 것이다. 특히, 상이한 실시예들에서 상이한 해결책들은, 기술적으로 가능한 다른 구성으로 결합될 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위는 첨부한 청구항들에 의해 규정된다.

Claims

액추에이터 조립체(12)와;
몸체(14)를 포함하고, 상기 액추에이터 조립체(12)가 상기 몸체에 관해 구동방향(4)으로 상기 몸체(14)의 상대 변위를 일으키도록 작용하고;
상기 액추에이터 조립체(12)는 액추에이터 백킹(16)과, 제1액추에이터(20)와 제2액추에이터(22)를 가지고;
상기 제1액추에이터(20)는 단일 부착기구에 의해 기계적으로 부착되고;
상기 제2액추에이터(20)의 상기 단일 부착부재(24)는 상기 액추에이터 백킹(16)에 대한 제1부착기구(24)이고, 상기 제1부착기구(24)는 상기 제1액추에이터(20)의 제1단부(25)에 제공되고;
상기 제1액추에이터(20)는 상기 제1액추에이터(20)의 제2단부(31)를 구성하는 제1상호작용부(30)를 가지고, 상기 제1액추에이터(20)의 상기 제2단부(31)는 액추에이터 방향(5)에서 상기 제1액추에이터(20)의 상기 제1단부(25)에 반대되고;
상기 제2액추에이터(22)는 단일 부착기구에 의해 기계적으로 부착되고;
상기 제2액추에이터(22)의 상기 단일 부착기구는 상기 액추에이터 배킹(16)에 대한 제2부착기구(26)이고, 상기 제2부착기구(26)는 상기 제2액추에이터(22)의 제1단부(27)에 제공되고;
상기 제2액추에이터(22)는 상기 제2액추에이터(22)의 제2단부(33)를 구성하는 제2상호작용부(32)를 가지고, 상기 제2액추에이터(22)의 상기 제2단부(33)는 상기 액추에이터 방향(5)에서 상기 제2액추에이터(22)의 상기 제1단부(27)에 반대되고;
상기 액추에이터 방향(5)은 상기 구동방향(4)을 가로지르고;
상기 제1상호작용부(30)와 상기 제2상호작용부(32)는 개별적인 접촉영역(34, 35)에 의해 상기 몸체(14)의 상호작용 표면(13)과 상호작용을 위해 배열되도록 구성되는, 전기기계적 모터(10)에 있어서,
상기 제1액추에이터(20)와 상기 제2액추에이터(22)는 상기 제1액추에이터(20)와 상기 제2액추에이터(22)의 개별적인 상기 제1단부(25, 27)와 개별적인 상기 제2단부(31, 33) 사이에 배열되는 전기기계적 재료를 포함하는 개별적인 유니모프 부재(36, 38)를 포함하고;
상기 유니모프 부재(36, 38)들 각각은 개별적인 전기적 신호의 응답으로서 개별적인 상기 접촉영역(34, 35)들의 이동(6, 7)을 일으키도록 배열되고; 그리고
상기 개별적인 이동(6, 7)들은 상기 액추에이터 방향(5)을 가로지르고, 상기 구동방향(4)을 가로지르고, 뿐만 아니라 서로를 가로지르는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
제1항에 있어서,
상기 유니모프 부재(36, 38)들 각각은 인가되는 상기 전기적 신호의 응답으로서 차원적인 변화는 보이는 능동 체적(40, 42)과, 상기 액추에이터 방향을 따라 상기 개별적인 능동 체적(40, 42)들에 기계적으로 부착되는 수동 체적(44,46)을 포함하고;
상기 제1액추에이터(20)의 상기 능동 체적(40)은 상기 구동방향(4)에서 상기 수동 체적(44) 이전에 위치하고; 그리고
상기 제2액추에이터(22)의 상기 능동 체적(42)은 상기 구동방향(40에서 상기 수동 체적(46) 이후에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
제2항에 있어서,
상기 제1액추에이터(20)의 상기 능동 체적(40)과 상기 제2액추에이터(22)의 상기 능동 체적(42)들 중 적어도 하나는 상기 능동 체적(40, 42)에 매립된 상기 능동 체적(40, 42)들을 여기시키기 위한 전극(41, 43)들을 포함하고;
상기 전극(41,43)들은:
상기 능동 체적(40, 42)에 부착된 상기 능동 체적(44, 46)으로부터 떨어지게 대면하는 상기 능동 체적(40, 42)의 표면(51)과; 그리고
상기 구동방향(4)을 따른 상기 능동 체적(40, 42)의 표면(50)들 중 적어도 하나로 연장하는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
제3항에 있어서, 상기 전극(41, 43)들은 상기 능동 체적(44, 46)의 표면에 제공되는 단자(29)에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1상호작용부(30)와 상기 제2상호작용부(32)의 적어도 한 접촉영역(34, 35)은 개별적인 상기 액추에이터(20, 22)의 중심선(3)에서부터 상기 구동방향(4)을 따른 방향으로 오프셋되게 위치하는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
제5항에 있어서, 상기 제1상호작용부(30)와 상기 제2상호작용부(32) 중 적어도 하나는, 상기 구동방향(4)을 따른 방향으로 부착되게 되는 개별적인 액추에이터(20, 22)의 외측으로 돌출하는 돌출부(37, 39)를 가지는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
제6항에 있어서, 상기 제1상호작용부(30)와 상기 제2상호작용부(32) 중 적어도 하나의 상기 접촉영역(34, 35)는 상기 돌출부(37, 39)에 제공되는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 제1상호작용부(30)와 상기 제2상호작용부(32) 둘 다는 개별적인 상기 돌출부(35, 37)를 가지는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
제8항에 있어서, 상기 제1상호작용부(30)의 상기 접촉영역(34)은 상기 구동방향(4)인 교차방향(2)에서 상기 제2상호작용부(32)의 상기 접촉영역(35)과 정렬하는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
제9항에 있어서, 상기 제1상호작용부(30)의 상기 접촉영역(34)과 상기 제2상호작용부(32)의 상기 접촉영역(35)은 서로간에 끼워지는, 개별적인 부분 접촉영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1유니모프 부재(36)와 상기 제2유니모프 부재(38)들 중 적어도 하나의 상기 능동 체적(40, 42)은 두 개의 부분 능동 체적들로 분할되고, 상기 부분 능동 체적들은 상기 구동방향(4)을 가로지르는 방향으로 운동일 가능하게 하는 개별적인 전기적 신호들에 의해 여기되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터.
청구항 제1항 내지 제11항들 중 어느 하나에 따른 전기기계적 모터(10)와; 그리고
상기 전기기계적 모터(10)에 연결되고 또한 상기 유니모프 부재(36, 38)들의 여기를 위해 적어도 비-동일 전기적 신호들을 제공하도록 배열되는 전원(99)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계적 모터 시스템(1).
몸체(14)와 상호작용을 위해 배열되는 제1상호작용부(30)와 제2상호작용부(32)를 가지는 전기기계적 모터(10)를 구동하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은:
상기 제1상호작용부(30)에 부착되는 전기기계적 재료를 포함하는 유니모프 부재(36)를 여기시키기 위한 제1전기전 신호를 제공하는 단계(210)와; 그리고
상기 제2상호작용부(32)에 부착되는 전기기계적 재료를 포함하는 유니모프 부재(38)를 여기시키기 위한 제2전기전 신호를 제공하는 단계(212)를 포함하고;
상기 제1전기적 신호는 상기 제2전기적 신호와 상이하고;
상기 제1전기적 신호는 상기 제1상호작용부(30)의 상기 유니모프 부재(36)가 상기 구동방향(4)을 가로지르지만 직교하지 않는 제1이동방향(6)에서 상기 제1상호작용부(30)의 접촉영역(34)을 이동시키도록 하고(214), 상기 구동방향(4)은 상기 제1상호작용부(30)와 상기 제2상호작용부(32)에 관해 상기 몸체(14)의 의도한 전방 이동방향이고;
상기 제2전기적 신호는 상기 제2상호작용부(32)의 상기 유니모프 부재(38)가 상기 구동방향(4)을 가로지르는 제2이동방향(7)으로 상기 제2상호작용부(32의 상기 접촉영역(35)을 이동시키도록 하고(216), 상기 제2이동방향(7)은 상기 제1이동방향(6)을 가로지르고;
상기 제1전기적 신호와 상기 제2전기적 신호는 상기 제1상호작용부(30)와 상기 제2상호작용부(32)들 중 적어도 하나가 구동 동안에 상기 몸체(14)와 접촉하게 하도록(218) 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.