• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
• /
• pp.206-206
• /
• 2008

압전소자를 이용한 초음파 모터는 전자기적 원리로 동작하는 기존의 모터에 비해 구조가 간단하고 소형, 경량화가 가능하며 저속에서 큰 토크가 가능하고 ${\mu}m$단위 까지 정밀제어가 가능하다는 장점 등으로 인해 그 응용분야가 점차 확대되고 있다. 초음파 모터의 원리는 수평과 수직방향에서 변위가 타원형 운동을 형성하는 것이다. 따라서 선택한 타원운동의 방식에 의해서 모터의 형상이 달라진다. 초음파 모터는 액츄에이터를 사용하여 만들기 때문에 액츄에이터의 특성은 모터의 타원변위나 토크에 영향을 미친다. 단판형 액츄에이터에 비하여 적층 액츄에이터는 입력 임피던스를 낮추어 낮은 구동전압에서 구동이 가능하며 큰 변위와 토크를 발생하기 때문에 진동자의 수명 향상과 구동전압을 낮추기에 적합하다. 적층 액츄에이터는 변위량이나 응력 등을 개선하기 위해서 전기기계 결합계수(kp) 및 압전 d상수가 큰 재료가 요구되며, 고전압에서 장시간 구동 시 마찰에 의한 열손실을 감소시키기 위해 높은 기계적 품질계수(Qm)를 가져야한다. 적층 시 내부전극으로 사용하는 Pd, Pt가 함유된 전극은 가격이 비싸 제조비용을 상승시킨다. 상대적으로 값싼 Ag전극을 사용하면 비용절감을 할 수 있지만 융점이 낮아서 저온소결이 불가피하다. 따라서, 특성이 우수한 적층 액츄에이터를 제조하기 위해서 저손실, 저온소결 할 수 있는 액츄에이터 재료가 필요한 실정이다. L1-B4 혈 선혈 초음파 모터는 L1모드와 B4모드의 공진 주파수가 일치하여야 큰 변위를 얻을 수 있는데 이전의 논문에서 Atila를 이용한 시뮬레이션 결과를 분석한 봐 있다. 적층 액츄에이터의 층수를 5,7,9,11,13,15층으로 하여 L1-B4모드에서의 공진주파수를 비교한 결과 13 층일 때 두 모드가 비슷한 공진주파수를 보였고, 티원변위궤적도 다른 층수에 비해 크게 나타났다. 본 연구에서는 시뮬레이션 결과 가장 좋은 특성을 보인 13층 액츄에이터로 선형 초음파 모터를 제작하였다. 또한, 액츄에이터는 압전 및 유전특성이 우수한 저온소결 PZW-PMN-PZT세라믹을 이용하여 제작하였고, 내부전극으로 Ag전극을 사용하였다. 제작된 13 층 선형초음파모터를 가지고 프리로드 및 전압에 따른 속도를 조사하였고, 시뮬레이션 결과와 비교해 보았다.

• 한국가스학회지
• /
• 제24권6호
• /
• pp.55-60
• /
• 2020

세계적으로 친환경자동차의 연구 및 개발이 확대되면서 주행거리를 증대시키기 위해 차량의 부가적인 장치를 축소·삭제하거나 경량화를 위한 연구를 진행하고 있다. 그 중 내연기관자동차에 적용되던 다단변속기를 삭제하고 감속기로 대체하여 모터출력 값 제어를 통해 토크증대로 초기구동력을 확보하고 있다. 하지만 잦은 모터의 속도변화로 부하가 상승되는 결과를 가져올 수 있기 때문에 본 연구에서는 일반적인 감속기구조를 갖는 소형·경량의 수동 2단 감속기를 개발하려고 한다. 따라서 평행축을 갖는 구조에 대기어와 소기어를 삽입하여 평행한 축의 감속기형태에서 V-벨트로 기어를 연결하고, 저단과 고단의 기어비를 각각 설정하여 2개의 기어비를 갖는 2단 변속기를 설계하였다. 또한 변속기의 회전속도와 부하에 따른 동력성능을 시험을 통해 확인하고 구동시 발생되는 발열특성을 확인하여 변속기의 타당성을 검증하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
• /
• 한국소음진동공학회 1995년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 24 Nov. 1995
• /
• pp.172-178
• /
• 1995

보강평판은 평판에 각종 보강재를 용접등의 방법에 의해서 종방향, 횡방향, 경사 또는 임의의 방향으로 부착시켜 굽힘 및 비틀림 강성을 향상시킨 구조요소이다. 이러한 구조요소는 구조적 필요성이나 경량화 설계에 따라 선박의 deck, 철도 차량, 항공기 및 자동차 등의 각종 구조물에서 부하능력 및 경제성을 증대시키기 위하여 널리 사용되고 있고, 또한 자동차용 오일팬, 가전기기의 케이싱과 모터의 케이싱등에도 사용되고 있다. 최근 현장에서는 이러한 구조물의 진동 감소 및 방진 문제가 큰 관심사가 되고 있다. 본 논문은 정사각형 알루미늄 평판에 +자 형태의 Box Beam 보강재를 편면 보강하고 4변 자유단의 경계 조건을 설정하였다. 보강재는 유한요소 정식화 과정을 통하여 평판 요소에 등가시키고, 2차원의 평판 구조로 보강 평판을 모델링하고 구조해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 해석하였다. 실험은 Impact Test에 의해서 주파수 응답 함수(FRF)를 각 시편에 대해서 구하고 이를 해석의 고유진동수와 비교하였다. 그리고 보강재가 임의의 각도로 평판에 부착되었을 때 고유진동수의 변화와 진동 모드(mode shape)를 분석하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
• /
• pp.643-644
• /
• 2015

BLDC 전동기는 일반적으로 홀센서를 이용하여 위치를 검출한다. 홀센서는 엔코더, 레졸버 대비 가격이 저렴하고, 전동기 전체 사이즈 경량화를 이룰 수 있는 장점을 통해 많이 이용된다. 그러나 열에 취약하고 설치 시 기구적 위치오차가 발생할 수 있으며 다른 위치검출기에 비해 내구성이 약한 단점을 가지고 있어 이를 대신하기 위해 센서리스 제어연구가 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 핸디형 청소기에 사용되는 BLDC 모터를 저,중,고속 영역을 나누어 센서리스 제어를 수행하였으며 각 속도영역에 따른 다른 제어 방식을 제안한다. 또한, 센서리스로 구동되는 동시에 자동 선행각 제어 알고리즘을 적용하여 토크리플을 최소화 하고자 한다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
• /
• 한국정밀공학회 2002년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.26-31
• /
• 2002

본 연구는 초고속 지능형 라인센터 개발에 관한 것으로서 1 차 년도 볼 스크류 방식의 시험모델에 대한 종합 검토 결과를 바탕으로 2 차 연도에는 리니어 모터를 채택한 라인센터의 시제품 설계에 있어서 고속화를 위한 방안을 모색하고 컴팩트한 경량의 구조를 지향하는 라인 센터 구조물을 설계하였고, 3 차 년도에는 라인센터의 제작 및 종합적인 시험 평가를 통하여 상품화 모델을 정립하고자 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제14권11호
• /
• pp.5392-5395
• /
• 2013

환자 및 노약자 이동에 중요한 역할을 하고 있는 수 전동휠체어의 핵심부인 구동부를 새롭게 설계했다. 구동부는 고속모터와 다단기어 치형을 설계적용하고, 굽힘강도와 면압강도를 고려해 큰 추진력을 얻을 수 있도록 성능을 검증하였다. B-Type의 마찰판식 클러치 전자식 브레이크(다판 방식의 무여자 작동형)를 동 축상에 설치해, 큰 토크에도 급격한 제동이 가능하도록 했다. 본 연구에 설계된 다단치차 감속기를 수 전동휠체어 구동장치에 사용하므로서, 소형화, 경량화를 이루고 구동 효율이 기존제품보다 30% 향상된 구동부를 구성할 수 있었으며, 보수 및 관리의 용이성을 함께 추구했다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.158-158
• /
• 2009

기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액추에이터, 변압기, 초음파모터 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근에는 이러한 압전 소자를 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics 등의 분야에 적용하기 위하여 소형화 및 경량화를 구현하고자 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 압전 특성이 우수한 PNN-PMN-PZT 삼원계 세라믹을 이용하여 압전 트랜스포머를 제작하고 전기적 특성을 평가하였다. 압전트랜스포머는 전왜-압전효과를 이용한 소전력용 고전압발생소자로서 종래의 권선형 트랜스포머에 비교해서 소형, 경량이면서 승압비가 높고 구조가 간단하므로 직류 고전압전원에 응용되고 있다. 압전트랜스의 이론적인 고찰은 Rosen 이후로 많은 연구자들에 의해서 보고되었다. 그런데 압전세라믹트랜스는 공진 시 강력한 에너지변환을 하기 때문에 재료의 물리적 특성이 매우 중요함에도 불구하고, 이러한 물리적 특성에 관한 연구는 거의 없었다. 따라서 본 연구에서는 물리적 특성과 전기적 특성의 상호 연관성을 고찰하고자 하였다. 압전트랜스용 재료는 전기기계결합계수($k_p$)와 기계적품질계수(Qm)가 높아야 한다. 전기기계결합계수를 높이기 위해서는 상경계 조성의 Pb(Zr,Ti)$O_3$[PZT]계 세라믹스가 가장 우수하다. 본 연구에서는 기계적 품질계수를 향상시키기 위해서 $Pb(Nn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.06+x}(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.065-x}(Zr_{0.48}Ti_{0.52})_{0.875}0_3$계의 조성을 설계하여 압전특성을 평가하고 미세구조를 분석하였다. 또한 압전트랜스를 제작하여 입출력의 승압비 및 주파수 특성 등도 평가하였다.

• 전기의세계
• /
• 제42권7호
• /
• pp.30-44
• /
• 1993

본 논단에서는 스마트 파워 IC의 개념과 주요 구성 핵심기술인 횡형 전력소자들의 기본구조와 특성을 비교하였으며, 공정에 밀접한 관련있는 전기적 격리기술, 그리고 스마트 파워 칩 구현을 위한 CAD체계에 대해 논의하였다. 또한 자동차 하이사이드 스위치와 모터 제어 및 구동용 스마트 파워 IC의 제품을 중심으로 스마트 파워 IC의 응용분야에 대해 간략하게 살펴보았다. 전자기기에 광범위하게 응용되어 시스템의 고급화, 고신뢰도 및 소형경량화에 중요한 반도체 소자를 포함한 전체 전력 반도체 소자 시장 50억불의 20%를 형성하였다. 최근 스마트 파워 IC의 큰 시트 파워 IC는 자동차 1대당 50개에서 140개까지 소요 예상되리라는 보고도 되고 있다. 스마트 파워 IC는 고내압, 대전류, 고속 스위칭 특성을 갖는 전력소자 및 전기적 격리기술 그리고 설계자동화를 위한 스마트 파워 IC의 구성 요소기술들의 지속적인 발전에 힘입어 더욱 고기능화된 제품개발에 의해 민생용 소비재 분야에서 산업분야까지 현재 보다 더 광범위한 응용이 기대된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 D
• /
• pp.1979-1980
• /
• 2006

최근 인간과 유사한 휴머노이드에 대한 연구가 상당히 활발하고 그 영역이 계속해서 확대되고 있는 추세다. 휴머노이드에는 로봇의 몸체 뿐 아니라 머리 부분, 특히 시각 시스템이 매우 중요하다. 본 논문에서는 생리학적인 측면에서 인간의 눈과 목의 운동을 관찰하여 휴머노이드에 적용 가능한 능동 시각 시스템의 기구부 설계 방법을 제안하고 제어 방식을 설명한다. 기존의 팬-틸트 방식의 시각 시스템에 없는 인공 안구의 롤 회전 기능을 추가함으로써, 사람의 시각 시스템과 거의 유사한 동작 영역과 동작 속도를 보이게 된다. 소형 비전센서 모듈을 사용함으로써 시스템의 크기가 줄고 경량화 되었다. DC 모터를 엑츄에이터로 사용함으로써, 위치와 속도 제어가 가능하고, 인간 안구의 단속적 운동을 모사 할 수 있다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
• /
• pp.18-18
• /
• 2010

전기적 에너지를 기계적 에너지로 변환하고 또한, 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있는 압전 세라믹스는 압전 변압기 (piezoelectric transformer), 초음파 모터, 센서 등과 같은 응용분야에 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 전원장치에 있어서 현재 주요 전자제품에 사용되고 있는 권선형 변압기와 같은 전자 변환기의 대체품으로 압전 세라믹스 소재의 특성을 이용한 압전변압기의 개발과 응용연구는 국내외적으로 활발히 연구되어왔다. 압전변압기는 권선형 변압기와 비교 하였을 때 누설자속이 없어 노이즈 발생이 없고, 공진주파수만을 이용하므로 출력의 파형이 정현파에 가까워 고조파 잡음이 없으며, 불연성의 특징을 가지고 있다. 추가적으로 압전 변압기는 소형화, 슬림화, 경량화가 가능하며 90%이상의 높은 효율을 얻을 수 있다. 또한, 단판형 압전변압기의 출력한계를 개선하기 위해 높은 승압비와 고출력을 갖는 적층타입의 압전변압기가 제안되었다. 압전변압기용 조성 세라믹스는 높은 에너지 변환효율을 위해서 전기기계결합계수 ($k_p$)가 커야 하며, 발열에 의한 온도 상승을 억제하기 위하여 기계적 품질계수(Qm)가 큰 것이 바람직하다. 또한, 높은 전류를 발생하기 위해서는 유전상수가 커 압전변압기의 출력측 정전용량을 크게 하여야한다. 이러한 압전변압기의 제작 조건을 위해 우수한 압전 및 유전특성을 갖는 PZT계 세라믹스가 주로 사용 되어져 왔다. 그러나, PZT계 세라믹스의 우수한 압전 및 유전특성에도 불구하고 $1000^{\circ}C$에서 급격히 휘발하는 PbO의 성질 때문에 환경적으로나 인체의 건강문제로 인해 전세계적으로 그 사용량을 제한하고 있다. 또한 적층 압전변압기의 구조적 특성상 내부전극과 함께 소결하여야 하는데, 이때 소결온도가 높으면 값비싼 Pd합량이 높은 전극을 사용하여야 한다. Pd함량이 10%미만인 Ag/Pd 전극을 사용하기 위해서는 $950^{\circ}C$ 이하에서 저온소결이 가능한 세라믹스 제조가 필수적이라 할 수 있다. 소결온도를 낮추는 방법으로는 다른 물질들을 치환하여 소결온도를 낮추는 방법과 미세분말을 만들어 그레인사이즈를 미세화 하는 방법들이 있다. 많은 미세 분말 제조 방법 중에서 Attrition mill은 일반적인 ball mill에 비해 분말의 입도를 미세하게 할 수 있어 증가된 분말의 비표면적에 의하여 반응을 촉진시킴으로써 저온소결이 가능한 세라믹스를 만들 수 있다. 따라서 본 연구에서는 소결온도가 낮으면서도 유전 및 압전특성이 우수한 조성을 사용하여 적층 압전변압기를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다.