(57)【要約】  本発明は、ドーム状の線形圧電モーターに関するもので、ドーム状の圧電セラミックを通して向上した変位を提供する線形圧電モーターを提供するにおいて、ドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）は、両面に互いに異なる電極が印加されるように処理されたドーム状の圧電セラミックアクチュエーターと、前記ドーム状の上部頂点に垂直に固定される棒状の振動軸と、円筒状に前記振動軸に嵌められ、前記振動軸に沿って線形運動をするように構成される移動体と、前記ドーム状の下側エッジ部に固定されるセラミック拘束体とを含むことによって、平面状の圧電セラミックによる厚さ方向に対する振動変位より振動軸方向に対する振動変位をより向上させる発明に関するものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に互いに異なる電極が印加されるように処理されたドーム状の圧電セラミックアクチュエーターと、
前記ドーム状の上部頂点に垂直に固定される棒状の振動軸と、
円筒状に前記振動軸に嵌められ、前記振動軸に沿って線形運動をするように構成される移動体と、
前記ドーム状の下側エッジ部に固定されるセラミック拘束体と、を含むことを特徴とするドーム状の線形圧電モーター。
【請求項２】
前記移動体の表面に形成され、前記移動体と前記振動軸との接触部位に一定の摩擦力を維持させる加圧部材をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のドーム状の線形圧電モーター。
【請求項３】
前記加圧部材は、スプリング、ボルト及びシリコンゴムから選択されたいずれか一つからなることを特徴とする、請求項２に記載のドーム状の線形圧電モーター。
【請求項４】
前記セラミック拘束体は、前記圧電セラミックアクチュエーターと一体に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のドーム状の線形圧電モーター。
【請求項５】
前記セラミック拘束体は、前記圧電セラミックアクチュエーターの径方向振動を拘束できる剛性を有し、前記圧電セラミックアクチュエーターと類似する熱膨張係数を有する物質で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のドーム状の線形圧電モーター。
【請求項６】
前記セラミック拘束体はディスク状又はリング状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のドーム状の線形圧電モーター。
【請求項７】
前記セラミック拘束体は、前記圧電セラミックアクチュエーターに熱硬化性接着剤によって結合されることを特徴とする、請求項１に記載のドーム状の線形圧電モーター。
【請求項８】
前記圧電セラミックアクチュエーターに電界を印加するための電源と、前記電源と前記圧電セラミックアクチュエーターの両面をそれぞれ連結する電線と、前記電線を前記圧電セラミックアクチュエーターの両面にそれぞれ固定するソルダーと、をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のドーム状の線形圧電モーター。
【請求項９】
前記圧電セラミックアクチュエーターは、０．０４Ｐｂ（Ｓｂ0.5Ｎｂ0.5）Ｏ3―０．４６ＰｂＴｉＯ3―０．５ＰｂＺｒＯ3組成物を用いて製造されることを特徴とする、請求項１に記載のドーム状の線形圧電モーター。
【請求項１０】
前記圧電セラミックアクチュエーターは、ＰＩＭ（Ｐｏｗｄｅｒ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ）工程を用いて製造されることを特徴とする、請求項１に記載のドーム状の線形圧電モーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドーム状の圧電セラミックアクチュエーターを採用し、従来の平面状の圧電セラミックによる振動変位より向上した振動変位を提供する線形圧電モーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧電モーターは、印加電界の変化によって振動を起こす圧電セラミックアクチュエーターの圧電効果を用いた次世代のモーターである。
【０００３】
このような圧電モーターは、人間の耳で感知不可能な２０kHz以上の超音波領域の駆動周波数を有する無騒音のモーターを指し、超音波モーターともいう。
【０００４】
そして、圧電モーターは、通常の電磁気式モーターに比べると、発生力が３kg・ｃｍ、反応速度が０．１ｍｓ以下で、サイズが１０倍以上小さく、その精度が０．１ｍ以下である。
【０００５】
したがって、デジタルカメラのズーム、オートフォーカシング及び手の震え防止機能の具現やＣＤ／ＤＶＤ―ＲＯＭドライブのピックアップレンズ駆動などのように高レベルのトルクと低速を要する応用部分に広範囲に用いられている。
【０００６】
一般に、圧電モーターは、進行波方式（ｆｌｅｘｕｒａｌ  ｗａｖｅ  ｔｙｐｅ）又は定在波方式（ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｗａｖｅ  ｔｙｐｅ）などの振動伝達方式で具現することができる。
【０００７】
しかし、前記振動伝達方式は、連続的に駆動される場合、接触部分の摩耗によって一定の振幅を確保しにくいという短所を有していた。
【０００８】
このような短所を克服するための代案として、金属弾性体の両面に圧電厚膜を接着剤で接着した後で並列に連結し、屈曲運動を駆動源として移動軸に搭載された移動体を線形移動させることを特徴とする線形圧電モーターが提案された。
【０００９】
前記圧電モーターは、従来に比べて小さいサイズで、製造工程が比較的単純であり、速い動作速度を提供するという長所を有していた。しかし、圧電セラミックアクチュエーターの変位を向上させるためには、別途の金属弾性板を接合させなければならなかった。したがって、製作単価が上昇し、製造工程が複雑になるという問題があった。また、１００μｍの圧電厚膜を用いるため衝撃に弱く、発生力が小さいという問題と、圧電厚膜の振動によって金属弾性板と圧電厚膜の剥離が発生するという問題を有していた。
【００１０】
また、従来技術によると、移動軸及び移動体の振動変位が一定の大きさに制限されるので、該当のモーターを応用可能な製品の範囲がそれだけ限定されるという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記のような問題を解決するために提案されたもので、圧電セラミックアクチュエーターに別途の弾性板を接合せずとも振動変位を確保することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の目的は、平面状の圧電セラミックアクチュエーターに比べて向上した線形振動変位を提供することによって、線形圧電モーターの稼動効率を高める一方、その応用範囲を一層拡大させるドーム状の線形圧電モーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）は、両面に互いに異なる電極が印加されるように処理されたドーム状の圧電セラミックアクチュエーターと、前記ドーム状の上部頂点に垂直に固定される棒状の振動軸と、円筒状に前記振動軸に嵌められ、前記振動軸に沿って線形運動をするように構成された移動体と、前記ドーム状の下側エッジ部に固定されるセラミック拘束体とを含むことを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記移動体の表面に形成され、前記移動体と前記振動軸との接触部位に一定の摩擦力を維持させる加圧部材をさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
また、前記セラミック拘束体は、前記圧電セラミックアクチュエーターと一体に形成されることを特徴とする。
【００１６】
また、前記セラミック拘束体は、前記圧電セラミックアクチュエーターの径方向振動を拘束できる剛性を有し、前記圧電セラミックアクチュエーターと類似する熱膨張係数を有する物質で形成されることを特徴とする。
【００１７】
また、前記セラミック拘束体は、ディスク状又はリング状に形成されることを特徴とする。
【００１８】
また、前記セラミック拘束体は、前記圧電セラミックアクチュエーターに熱硬化性接着剤によって結合されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、振動変位を得るために別途の弾性板を備える必要がなく、圧電セラミックをドーム状に構成するだけでよいので、弾性体付加の省略によって製作工程が短縮され、製作単価が低くなるという長所を有する。
【００２０】
また、従来の平面状の圧電セラミックを採用する場合に比べると、線形圧電モーターの振動変位、作動範囲及び発生力を向上させることができる。
【００２１】
したがって、本発明は、該当の圧電モーターが適用される製品の活用範囲を増加できるという効果を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）を概略的に示した写真である。
【図２】本発明に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）を概略的に示した写真及び断面図である。
【図３】本発明に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）を概略的に示した写真及び断面図である。
【図４】本発明に係るドーム状の圧電アクチュエーターに対する分析のための３次元構造図である。
【図５】本発明に係るドーム状の圧電アクチュエーターに対する有限要素分析のための構造図である。
【図６】本発明の比較例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）に対するシミュレートされたインピーダンス対周波数曲線を示したグラフである。
【図７】本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）に対するシミュレートされたインピーダンス対周波数曲線を示したグラフである。
【図８】本発明の比較例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）への共鳴周波数の適用によるＡＴＩＬＡ３次元シミュレーション結果を示した図である。
【図９】本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）への共鳴周波数の適用によるＡＴＩＬＡ３次元シミュレーション結果を示した図である。
【図１０】本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）に対する最大振動及び適用電圧を示したグラフである。
【図１１】本発明の他の実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）に対するシミュレートされたインピーダンス対周波数曲線を示したグラフである。
【図１２】本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）の慣性原理による移動体の変位を示したグラフである。
【図１３】図１２の変位による電気的ポテンシャルを示したグラフである。
【図１４】本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）に対する持続的な変位を測定するための装置を示した写真である。
【図１５】本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）への共鳴周波数の適用による総変位を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）は、両面に互いに異なる電極が印加されるように処理されたドーム状の圧電セラミックアクチュエーターと、前記ドーム状の上部頂点に垂直に固定される棒状の振動軸と、円筒状に前記振動軸に嵌められ、前記振動軸に沿って線形運動をするように構成される移動体と、前記ドーム状の下側エッジ部に固定されるセラミック拘束体とを含む。
【００２４】
ここで、移動体は、前記振動軸の移動時、前記移動体の慣性力が前記振動軸との摩擦力より小さい場合に前記振動軸の運動方向に沿って移動するようになる。
【００２５】
また、移動体と振動軸との接触部位には所定の加圧部材を通して一定の摩擦力を維持させ、セラミック拘束体によってドーム状の圧電セラミックアクチュエーターの変位を極大化させることができる。
【００２６】
本発明において、ドーム状の圧電セラミックアクチュエーターを形成する理由は、圧電セラミックアクチュエーターの変位を向上させるためである。このような形態の圧電モーターをドーム状の線形圧電モーター（Ｄｏｍｅ  Ｓｈａｐｅｄ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｍｏｔｏｒ；ＤＳＰＬＭ）といい、概略的な形態は、下記の写真を参照して説明する。
【００２７】
図１は、ドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）を概略的に示した写真である。
【００２８】
図１を参照すると、ドーム状の圧電セラミックアクチュエーター（Ｄｏｍｅ  Ｓｈａｐｅｄ  Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒ）１０が 備えられ、ドーム状の上部頂点にシャフト形態の振動軸２０が形成される。このとき、振動軸２０は、エポキシボンドによって固定することができる。
【００２９】
次に、振動軸２０の中心部には移動体３０が形成され、移動体３０の外部には加圧部材としてシリコンゴム４０が備えられる。
【００３０】
その次に、ドーム状の圧電セラミックアクチュエーターの表面には、電界印加のための電線が連結されるソルダー５０が形成される。
【００３１】
上述した圧電セラミックアクチュエーター１０の上板面及び下板面に電極が印加されるように電界Ｕを印加すると、逆圧電効果によって該当の圧電セラミックアクチュエーター１０に圧縮力又は伸張力が印加される。
【００３２】
すなわち、本発明に係る圧電セラミックアクチュエーター１０は、両面に互いに異なる電極が印加されるように処理されたドーム状に構成され、該当の圧電セラミックアクチュエーター１０の両側面に印加される電圧の極性変化によって振動軸２０方向に突出又は湾入する方式で振動する。
【００３３】
ここで、本発明では、ドーム状の圧電セラミックアクチュエーターのエッジ部にセラミック拘束体を導入することによって、ドーム状の頂点部で振動が発生する効果を極大化させる原理を導入している。
【００３４】
図２及び図３は、本発明に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）を概略的に示した写真及び断面図である。
【００３５】
図２及び図３を参照すると、両面に互いに異なる電極が印加されるように処理されたドーム状の圧電セラミックアクチュエーター１００が備えられ、ドーム状の上部頂点に垂直に固定される棒状又はシャフト状の振動軸１２０が備えられる。
【００３６】
そして、移動体１３０は、円筒状に振動軸１２０に嵌められ、移動体１３０の表面には、振動軸１２０との接触部位に一定の摩擦力を維持させる加圧部材としてシリコンゴム１４０が備えられる。
【００３７】
次に、圧電セラミックアクチュエーター１００に電界を印加するための電源と、前記電源と圧電セラミックアクチュエーター１００の両面をそれぞれ連結する電線と、前記電線を圧電セラミックアクチュエーター１００の両面にそれぞれ固定するソルダー１５０とが備えられる。
【００３８】
その次に、本発明に対する主要特徴として、ドーム状の下側エッジ部にセラミック拘束体１６０が備えられる。
【００３９】
ここで、セラミック拘束体１６０は、熱硬化性接着剤によって結合することによって、圧電セラミックアクチュエーター１００と一体に形成する。そして、断面形状から分かるように、セラミック拘束体１６０は、ディスク状又はリング状に形成することが望ましい。本発明では、前記のようにセラミック拘束体１６０を形成することによって、ドーム状の頂点付近で変化する変位を極大化できるようにする。
【００４０】
併せて、セラミック拘束体１６０は、圧電セラミックアクチュエーター１００の径方向振動を拘束できる剛性を有し、圧電セラミックアクチュエーターと類似する熱膨張係数を有する物質で形成することが望ましい。また、セラミック拘束体１６０は、エポキシボンドなどの熱硬化性接着剤によって一体に結合されるが、この場合、熱硬化過程でのセラミック拘束体１６０の破壊を防止可能な物質を使用することが望ましい。
【００４１】
以下では、ドーム状の圧電セラミックアクチュエーターで振動が発生する原理（又は振動変位が発生する原理）及び本発明に係るセラミック拘束体の効果を図面を参照してより詳細に説明する。
【００４２】
図４は、本発明に係るドーム状の圧電アクチュエーターに対する分析のための３次元構造図で、図５は、本発明に係るドーム状の圧電アクチュエーターに対する有限要素分析（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  ｍｅｓｈｅｓ；ＦＥＭ）のための構造図である。
【００４３】
図４及び図５を参照すると、ドーム状の圧電セラミックモーターに及ぼす力の方向を概略的に知ることができる。すなわち、圧電セラミックモーターを構成する圧電セラミックアクチュエーターの頂点部分が振動軸方向に収縮し、縁部方向に膨張してドームの厚さが薄くなる場合、軸を中心にする微小要素は、隣接した微小要素によって圧縮力を受け、この圧縮力の合力は軸の突出方向に作用するので、結果的に、圧電セラミックアクチュエーターの中心頂点部分が突出するようになる。このとき、微小要素は、軸の中心に向かって環状に配置されることが分かる。
【００４４】
次に、圧電セラミックモーターを構成する圧電セラミックアクチュエーターの頂点部分が振動軸方向に膨張し、縁部方向に収縮してドームの厚さが厚くなる場合、振動軸を中心にする微小要素は前記の場合とは反対方向の力を受け、このような力の合力は振動軸の突出方向と反対方向に作用するので、結果的に圧電セラミックアクチュエーターの中心頂点部分が湾入するようになる。
【００４５】
ここで、ドーム状の圧電セラミックアクチュエーターの直径を９．８６ｍｍにし、曲率４．６ｍｍ、厚さ０．４ｍｍにし、ＰＺＴ  ５Ａの圧電素材を使用した。また、ＦＥＭモデリングを行う場合、下記の［表１］の圧電、誘電及び弾性定数を使用して結果を得ることができる。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
図６は、本発明の比較例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）に対するシミュレートされたインピーダンス対周波数曲線を示したグラフで、図７は、本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）に対するシミュレートされたインピーダンス対周波数曲線を示したグラフである。
【００４８】
図８は、本発明の比較例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）への共鳴周波数の適用によるＡＴＩＬＡ３次元シミュレーション結果を示した図で、図９は、本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）への共鳴周波数の適用によるＡＴＩＬＡ３次元シミュレーション結果を示した図である。
【００４９】
前記の場合、圧電セラミックアクチュエーターに別途の拘束条件がないという仮定下でシミュレーションを行った結果は、下記の図６及び図８から確認することができ、セラミック拘束体を装着した後でシミュレーションを行った結果は、下記の図７及び図９から確認することができる。
【００５０】
図６は、振動軸（Ｓｈａｆｔ）の長さを１５ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍにして測定したインピーダンス対周波数曲線を示したもので、インピーダンスの変化が表れる部分は概略的に２つの部分に示すことができるが、第１の振動変位部分は８４．０〜８７．６kHzを示す部分であって、第２の振動変位部分は２０５．５〜２０６．８kHzを示す部分である。このとき、図８を参照すると、第１の振動変位部分はＺ―軸に対する振動変位に対応し、第２の振動変位部分は径方向振動変位に対応することが分かる。
【００５１】
７０Ｖp-pの電界が印加されるとするとき、Ｚ―軸に対する振動変位が±０．６５７μｍで、半径に対する振動変位が±３．５７６μｍであることが分かる。すなわち、ドーム状の圧電セラミックアクチュエーターのエッジ部に拘束体がない場合、振動軸方向による振動変位よりは径方向振動変位が大きく表れる。
【００５２】
その一方、本発明の好適な実施例に係る図７及び図９の場合、下部にセラミック拘束体を含むことによって、Ｚ―軸に対する振動変位が±６．７２μｍと示され、優れた振動変位拡大効果を得られる。併せて、前記の場合の径方向振動変位は±２．４９９μｍと示されているが、これは、図６の場合におけるＺ―軸に対する振動変位と類似する大きさであるので、本発明に係るセラミック拘束体を含むドーム状の線形圧電モーターでは、全般的な振動変位（振動軸方向振動変位、径方向振動変位）が同一の印加電圧で上昇することが分かる。
【００５３】
図１０は、本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）に対する最大振動及び適用電圧を示したグラフである。
【００５４】
図１０は、０．０４Ｐｂ（Ｓｂ0.5Ｎｂ0.5）Ｏ3―０．４６ＰｂＴｉＯ3―０．５ＰｂＺｒＯ3組成物を有するソフトＰＺＴを用い、ＰＩＭ工程を用いてドーム状の圧電セラミックアクチュエーターを製造した実施例に対する実験結果を示したものである。このとき、室温での誘電特性は、ｄ33〜５５０ｐＣ／Ｎ、圧電特性はｋ33T〜１４５０、ｋp＝０．７にし、キュリー温度はＴc＝３２０にし、ドーム状の圧電セラミックアクチュエーターの直径を９．８６ｍｍにし、曲率を４．５３ｍｍ、厚さを０．４ｍｍにした。
【００５５】
まず、電気化学的特性を測定するために６５０℃で３０分間焼結された銀ペースト（Ｍｅｔｅｃｈ  Ｉｎｃ．＃３２８８）を研磨して電極化し、焼結標本を形成した。次に、１５０℃のオイル浴槽に焼結標本を落とした後、２．５ｋV／ｍｍの直流電界を４０分間適用して測定した。その次に、振動軸をドーム状の圧電セラミックアクチュエーターの上部頂点部分に接着させる。
【００５６】
次に、前記実験データと図６〜図９のシミュレーション結果を比較するために、最初の振動変位部分においては、０．０８ｎｍの分解能を有するマイクロレーザー干渉計（Ｍｉｃｒｏ  Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ（Ｃａｎｎｏｎ、ＤＳ―８０Ａ））を用いて本発明に係る圧電セラミックアクチュエーターの電気化学的変位特性を測定した。測定の結果、矩形波形電場がサンプルに適用されており、５０kHzで陽極波形の電圧が適用されていることが分かる。
【００５７】
上述したように、ＰＩＭ工程によって製作された本発明のドーム状の圧電セラミックアクチュエーターは、小さいサイズであるにもかかわらず、７．８４μｍのような大きいチップ振動変位を示す。このときの低い電場は８７．５Ｖo-p／ｍｍで、ＦＥＭ分析による結果である。したがって、ＰＩＭ工程によって製造された本発明のドーム状の線形圧電モーターは、低電圧下でも優れた振動変位を示している。
【００５８】
図１１は、本発明の他の実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）に対するシミュレートされたインピーダンス対周波数曲線を示したグラフである。
【００５９】
図１１は、インピーダンス対周波数曲線を示すためにＨＰ４１９４Ａを用いてシミュレーション分析を行ったものであって、このシミュレーション結果と実験データを比較すると、図示したように、５０〜１００kHzの２つの部分でＺ−軸に対する振動変位が表れることが分かる。
【００６０】
ここで、１番目の共振周波数範囲は、一般的なシミュレーション結果と類似するが、本発明では、セラミック拘束体によって多様な形態の共振周波数曲線を示す。この場合、Ｚ−軸に対する多様な振動変位を得ることができ、その効率をより向上させることができる。
【００６１】
前記のように優れた振動変位を提供する本発明のドーム状の線形圧電モーターは、安定的な移動体の変位も提供する。以下では、このような振動軸及び移動体の連動による線形圧電モーターの作動原理をより詳細に説明する。
【００６２】
図１２は、本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）の慣性原理による移動体の変位を示したグラフで、図１３は、図１２の変位による電気的ポテンシャルを示したグラフである。
【００６３】
図３を参照すると分かるように、振動軸は、圧電セラミックアクチュエーターの変位と連動するように圧電セラミックアクチュエーターの一面に固定される。通常、圧電セラミックアクチュエーターの一面は、モーターのフレーム又はハウジングに対面するので、振動軸はそれと反対の一面に固定される。
【００６４】
このとき、移動体は、振動軸に接触しながら振動軸との摩擦によって線形に駆動されるが、移動体と振動軸との接触部位には、スプリング、ボルト及びシリコンゴムなどの所定の加圧部材を用いて一定の摩擦力を維持させることが望ましい。
【００６５】
このような移動体は、圧電セラミックアクチュエーターの振動によってそれと連結された振動軸が移動するとき、移動体の慣性力が振動軸との摩擦力より小さい場合は、前記振動軸の移動方向に沿って移動し、そうでない場合は、移動体はそのままの状態であり、振動軸のみが移動するようになる。
【００６６】
ここで、本発明の線形圧電モーターには、図１３のような鋸歯波状の駆動電圧が印加される。
【００６７】
圧電セラミックアクチュエーターに鋸歯波電圧を印加する場合、電圧が遅く変化する区間（ａ−>ｂ、ｃ−>ｄ、ｅ−>ｆ）（区間Ａ）では、圧電セラミックアクチュエーターの振動軸が突出方向に移動しながら相対的にゆっくり動くので、振動軸と移動体との間の摩擦力が移動体の慣性力より大きくなり、結果的に振動軸と移動体が共に移動（ｌa−>ｌb）するようになる。
【００６８】
その一方、電圧が速く変化する区間（ｂ−>ｃ、ｄ−>ｅ）（区間Ｂ）では、圧電セラミックアクチュエーターの振動軸が突出方向とは反対方向に移動しながら相対的に速く動くので、移動体の慣性力が振動軸と移動体との間の摩擦力より大きくなり、結果的に、移動体が振動軸上で滑りながら振動軸のみが移動（ｌb）するようになる。
【００６９】
結局、前記区間Ａと区間Ｂの反復によって移動体の振動変位が累積され、移動体が突出方向に移動するようになる。図１３の鋸歯波との間に１８０゜の位相差を有する電圧が印加される場合、移動体の振動変位は突出方向とは反対方向に累積されるので、結局、移動体が突出方向とは反対方向に移動するようになる。
【００７０】
一方、本発明の線形圧電モーターには、圧電セラミックアクチュエーターを支持するためのセラミック拘束体がさらに含まれるので、圧電セラミックアクチュエーターの縁部方向への変位を所定の大きさに制限する役割もするが、これによって、圧電セラミックアクチュエーターの中心部における軸方向の変位をより増幅させることができる。
【００７１】
図１４は、本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）に対する持続的な変位を測定するための装置を示した写真である。
【００７２】
図１４を参照すると、０．０８ｎｍの分解能を有するマイクロレーザー干渉計（Ｍｉｃｒｏ  Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ（Ｃａｎｎｏｎ、ＤＳ―８０Ａ）２００の下部に本発明に係るドーム状サングの線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）２１０を位置させ、移動体２２０にレーザービーム反射部及びロードを装着する。
【００７３】
併せて、本発明に係る圧電セラミックアクチュエーターは電源プローブ２３０と連結し、電源プローブは、電界印加のための電流コントロール装置（Ｄｒｉｖｉｎｇ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｏｒ  Ｉ．Ｃ．，）２４０と連結する。
【００７４】
ここで、ロードとしては１０ｇ以下の錘を適用し、５０kHzの共鳴周波数範囲内で６０Ｖp-pの電界を印加できるようにし、変位測定には５パルスを適用する。
【００７５】
図１５は、本発明の一実施例に係るドーム状の線形圧電モーター（ＤＳＰＬＭ）への共鳴周波数の適用による総変位を示したグラフである。
【００７６】
図１５を参照すると、図１４の装置によって測定される持続的な総変位は１５．６μｍと表れている。このとき、前記装置は、５パルスに対して適用したものであるので、本発明に係るドーム状の線形圧電モーターが示す制御可能変位は３．１５μｍになる。
【００７７】
上述したように、セラミック拘束体を備えたドーム状の圧電セラミックアクチュエーターを採用した本発明の線形圧縮モーターは、電界が大きくなるほど、ドーム状の最大移動変位（Ｍａｘｉｍｕｎ  Ｔｉｐ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を７．４８μｍまで示すことができ、持続的な平均変位も４．１２μｍであって、平面状の線形圧電モーターより著しく優れた特性を有することを確認することができる。
【００７８】
以上、本発明の詳細な説明では、具体的な実施例を説明したが、本発明の範囲から逸脱しない限度内で多様な変形が可能であることは当然である。したがって、本発明の範囲は、上述した実施例に限定されることなく、後述する特許請求の範囲のみならず、この特許請求の範囲と均等なものによって定められなければならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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