• Title/Summary/Keyword: 압전세라믹 연결

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압전세라믹의 재료 물성 및 특성 평가기술

  • 임종인;김병익
    • Ceramist
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    • v.8 no.1
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    • pp.50-56
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    • 2005
  • 압전재료의 다양한 에너지 변환특성 중 기계-전기 에너지간 변환 특성만을 이용하고자 하는 경우로 한정하고, 압전재료의 물성 및 진동모드, 재료물성 평가 사례들을 요약하여 소개하였다. 그러나 이상에서 설명한 압전특성은 매우 개략적인 개념으로서 우수한 압전 응용부품을 개발하기 위해서는 몇 가지 유의할 사항들이 있다. 압전재료는 보다 기본적으로 열에너지, 기계에너지, 전기에너지, 나아가서 Maxwell 방정식에 의해서 전기장과 연결되는 자기에너지까지도 연결시켜서 상호간에 에너지 변환작용을 일으킬 수 있는 특성을 가진다. 기계적 변형(S) = 탄성변형효과 + 역압전효과 + 열팽창효과 전기적 변위(D) = 압전효과 + 유전효과 + 초전효과 즉, 압전 응용부품이 온도변화 및 자기장이 인가되는 환경에서 순수하게 압전현상만을 이용하고자 한다면, 응용분야 및 주위환경에 따라 압전세라믹 소자가 외부 환경변화에 반응을 하지 않도록 적절한 차단 대책을 수립하여야만 한다. 그러나 압전재료의 외부 자기장의 변화에 대한 반응도는 전기장에 대한 반응도에 비해서 매우 작으므로 통상 무시해도 무방하다고 본다. 그리고 압전재료에서 전기장-기계장의 선형성이 보장되는 크기에는 뚜렷한 한계가 있고, 선형성 영역을 벗어나면 이력특성에 의해 비선형 특성 및 포화상태를 보이게 된다는 점 또한 주의하여야 할 점이다. 또한 압전특성은 Curie 온도이하에서만 존재하고, 그 이상의 온도에서는 쌍극자들의 지나친 운동성에 의해 결정 대칭성이 변하여 압전특성이 소멸되므로 사용 온도 구간에 엄격한 제한을 두어야 함도 응용에 유의하여야 한다.

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An Estimation of Piezoelectric Power as Connection Methods of Piezoelectric Ceramic (압전세라믹 연결방식에 따른 전력생산 평가 연구)

  • Kwon, Soo-Ahn;Lee, Jae-Jun;Moon, Hak-Yong;Ryu, Seung-Ki
    • International Journal of Highway Engineering
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    • v.14 no.2
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    • pp.37-44
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    • 2012
  • Natural disasters such as hurricanes, floods frequently occurs in the world. The cause of the natural disasters that occurs due to global warming because of increasing of global greenhouse gas emissions. To prevent the global warming, lots of researchers are studying renewable energy area. In order to protect grobal warming, government is trying to reduce green gas emissions under "Low Carbon Green Growth Policy" and investing climiate-friendly industries such as renewable energy harvesting. Research team is developing a renewable energy system that harvests mechanical energy imparted to road from driving vehicles and generates it into renewable electricity. This paper presents the research results of size effect of the piezoelectric ceramic and connection of piezoelectric ceramics. Power characteristics of piezoelectric ceramic as function of experimental variables were measured and analyzed.

A Study on the Step-up Properties of Piezoelectric Ceramic Transformer (압전세라믹 변압기의 승압특성에 관한 연구)

  • 김용혁;최명규;이원식;김재호
    • Electrical & Electronic Materials
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    • v.2 no.2
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    • pp.143-151
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    • 1989
  • 본 논문은 압전 세라믹스 재료를 사용한 장방형 압전 변압기의 승압특성에 관한 연구이다. 승압기구 분석을 위하여 진동모드에 따른 주파수 Spectrum을 구동부측곽 발전부측에 대해 각각 조사하였다. 시편구조(전극길이, 두께, 폭)에 따른 진동상태와 승압비를 평가하고 압전 변압기로써 가져야 될 최적조건을 제시하였다. 또한 부하저항에 병렬로 연결된 등가손실저항과 발전부 공진임피던스 사이의 관련성을 검토하였다.

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Passive Damping Enhancement of Composite Beam Using Piezo Ceramic Connected to External Electrical Networks (외부 회로가 연결된 압전 세라믹을 이용한 복합재 보의 수동 감쇠 개선)

  • Yang, Seung-Man;Kim, Do-Hyung;Han, Jae-Hung;Lee, In
    • Composites Research
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    • v.12 no.2
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    • pp.1-9
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    • 1999
  • The piezoelectric material connected to external electric networks possesses frequency dependent stiffness and loss factor which are also affected by the shunting circuit. The external electric networks are generally specialized for two shunting circuits: one is the case of a resistor alone and the other is the combination of a resistor and an inductor. For resistive shunting, the material properties exhibit frequency dependency similar to viscoelastic materials, but are much stiffer and more independent of temperature. Shunting with a resistor and inductor introduces an electrical resonance, which can change the characteristics of structural resonance optimally in a manner analogous to a PMD (proof mass damper). Passive damping enhancement of composite beam using piezoelectric material connected to external electrical networks is achieved and presented in this paper.

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The Piezoelectric Ultrasonic Cutter Using A Transverse Vibration Mode (횡 진동 모드를 이용한 압전 초음파 커터)

  • Lee, Won-Hee;Kang, Chong-Yun;Kim, Hyun-Jai;Ju, Byeong-Kwon;Yoon, Seok-Jin
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2006.11a
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    • pp.37-38
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    • 2006
  • 본 연구에서는 압전체의 횡 진동모드를 이용한 압전 초음파 진동자를 설계 분석하였다. 이전의 란쥬반 진동자는 진동을 얻기 위하여, 복수의 원판 또는 사각판 형태의 압전 세라믹을 서로 반대 방향으로 분극하여 마주 보도록 설치한 후 전기적으로 병렬로 연결하고 상단 및 하단에 금속부을 부착하여 전체를 볼트로 조인 복잡한 구조와 큰 출력 파워를 갚는 반면, 본 연구에서는 판상형의 압전소자와 일체형 금속진동체를 이용하여 기계적 출력 파워 조절이 용이한 구조의 압전 진동자를 고안하여, 압전진동자의 횡 진동 모드를 이용함으로써 신뢰성과 정확도가 높고 진동효율이 최대가 되도록 설계하였다. 설계 개발된 압전 진동자는 진동의 크기 조절이 용이하여 일반 진동자 뿐 만 아니라, 외과 및 안과 수술에 있어서 인체조직이나 각막상피의 활성화를 유지한 상태에서 안전하게 절개 및 분리 시술용 진동자로 사용 할 수 있는 이점이있다. 압전 진동자는 유한요소법 시뮬레이션 프로그램 (ATILA 5.2.4)을 이용하여 설계를 하였으며 압전소자의 두께는 각각 0.2 mm, 0.5 mm로 제작하여 시뮬레이션 결과와 제작된 샘플의 특성을 비교하였고, 변위측정은 칼날을 결합 한 상태에서 공진 주파수대역 부근 주파수별로 측정 비교하였다.

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A Study on the Inverter Type Neon Power Supply Using a Piezoelectric Transformer (압전 변압기를 이용한 인버터식 네온관용 변압기에 관한 연구)

  • 변재영;김윤호
    • The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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    • v.8 no.6
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    • pp.504-511
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    • 2003
  • In this paper, inverter type neon power supply using a piezoelectric transformer is fabricated and its characteristic is investigated. Developed neon power supply is composed of basic circuit and blocks, such as rectifier part, frequency oscillation part and piezoelectric transformer and resonant half bridge inverters. In this paper for complement the low power limitation, piezoelectric transformer at parallel connected driving by inverter is studied for noon tubes system of high power. When piezoelectric transformer is connected with parallel, LC filter connection method with parallel and selection of inductance L and capacitor C of primary side is suggested for reduce unbalanced current at the terminal of each transformer. Piezoelectric transformers use piezoelectric ceramic devices. Thus it is wireless therefore it has high power density, high Isolation level, low loss, more light, and miniaturization. In addition, high voltage transfer ratio is expected because there is no leakage inductance. Also, it has economic merit that the electrical loss Is low because structure is simple, small and tighter weight.

Passive Suppression of Nonlinear Panel Flutter Using Piezoceramics with Multi Resonant Circuits (다중 션트회로에 연결된 압전세라믹을 이용한 비선형 패널 플러터의 수동적 억제)

  • Moon, Seong-Hwan;Kim, Seung-Jo
    • Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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    • 2000.06a
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    • pp.1204-1209
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    • 2000
  • Many analytical and experimental studies on the active suppression of nonlinear panel flutter by using piezoceramic patch have been carried out. However, these active control methods have a few important problems; a large amount of power is required to operate actuators, and additional apparatuses such as sensor systems and controller are needed. In this study passive suppression schemes for nonlinear flutter of composite panel, which is believed to be more robust suppression system than active control in practical operation, are proposed by using piezoelectric inductor-resistor series shunt circuit. Toward the end, a finite element equation of motion for an electromechanically coupled system is proposed using the Hamilton's principle. To achieve the best damping effect, optimal shape and location of the piezoceramic(PZT) patches are determined by using genetic algorithms. The results clearly demonstrate that the passive damping scheme by using piezoelectric shunt circuit can effectively attenuate the flutter.

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Active and Passive Suppression of Composite Panel Flutter Using Piezoceramics with Shunt Circuits (션트회로에 연결된 압전세라믹을 이용한 복합재료 패널 플리터의 능동 및 수동 제어)

  • 문성환;김승조
    • Composites Research
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    • v.13 no.5
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    • pp.50-59
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    • 2000
  • In this paper, two methods to suppress flutter of the composite panel are examined. First, in the active control method, a controller based on the linear optimal control theory is designed and control input voltage is applied on the actuators and a PZT is used as actuator. Second, a new technique, passive suppression scheme, is suggested for suppression of the nonlinear panel flutter. In the passive suppression scheme, a shunt circuit which consists of inductor-resistor is used to increase damping of the system and as a result the flutter can be attenuated. A passive damping technology, which is believed to be more robust suppression system in practical operation, requires very little or no electrical power and additional apparatuses such as sensor system and controller are not needed. To achieve the great actuating force/damping effect, the optimal shape and location of the actuators are determined by using genetic algorithms. The governing equations are derived by using extended Hamilton's principle. They are based on the nonlinear von Karman strain-displacement relationship for the panel structure and quasi-steady first-order piston theory for the supersonic airflow. The discretized finite element equations are obtained by using 4-node conforming plate element. A modal reduction is performed to the finite element equations in order to suppress the panel flutter effectively and nonlinear-coupled modal equations are obtained. Numerical suppression results, which are based on the reduced nonlinear modal equations, are presented in time domain by using Newmark nonlinear time integration method.

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