본 논문에서는 설계변수 변화에 따른 특성을 빠른 시간 내에 파악할 수 있는 등가자기회로법(equivalent magnetic circuit method)을 활용하여 콜레노이드(colenoid) 타입의 선형 액츄에이터 설계 알고리즘을 제시하였다. 우선 선형 액츄에이터의 중요치수가 결정되면 등가자기회로법에 의해 슬롯 폭 비율 및 인가전류에 따른 클램핑력으로 파라미터 맵(parameter map)을 완성하고 이를 활용하여 효율적인 슬롯 폭 비율을 결정하였다. 또한 최대 클램핑력(clamping force)을 얻기 위해 극 폭 조절 알고리즘을 수행하여 최적의 극 폭 치수를 선정하였으며 이를 바탕으로 인가전류에 따른 클램핑력을 계산하여 40 kN 이상 출력하기 위한 최적의 극 수, 극 폭 치수 및 인가전류를 결정하였다. 제안된 설계 알고리즘은 최적설계 방법인 반응표면법(response surface method)과 비교하여 제안한 설계 알고리즘의 타당성을 검증하였다.
초음파 구동장치는 기존 액츄에이터나 전동기의 우너리나 구조와는 전혀 다른 형태로, 여자전류를 흘리는 권선과 자성체로 이루어진 자기회로등의 기존 전동기에서의 필수 구성요소가 전혀 없이도 필요한 구동 토오크를 발생시키는 가장 구조가 간단한 형태이다. 즉, 압전재료에 교류전원을 인가하면 진동하는 성질을 이용하는 것으로 압전재료를 고정자로 하고 회전자 또는 이동자(리니어 액츄에이터의 경우)를 접촉시켜 놓고 고정자에 초음파 전원을 인가하면 상호간의 마찰에 의하여 힘을 받게 되어 회전자/이동자가 운동하게 되는 원리를 이용한 것이다.
PMN-PZT 적충형 세라믹 액츄에이터 소자를 제작한후 그 열화 특성을 조사하였다. 액츄에이터는 tape casting 방법으로 green sheet를 제작한후, screen printing방법을 이용하여 전극형상을 만들고, lamination과 cutting공정을 통하여 소자를 제작하였다. 작된 소자의 구조적인 특성을 분석하기 위하여 X-ray diffractometer를 사용하였으며, Doppler effect를 사용하는 laser vibrometer를 이용하여 전압에 따른 변위량을 측정하였다. 제작된 소자의 열화 특성을 알아보기 위하여 60 Hz의 triangular 교류 파형을 적충형 세라믹 액츄에이터에 인가하여 열화전과 후의 P-E hysteresis loop의 변화를 살펴보았으며, unipolar AC 전압을 지속적으로 인가하여 소자를 depling 시킴으로써 열화현상을 관찰하였다. 파단면에 대한 SEM 분석을 통하여 소자의 파괴 메카니즘을 알아 보도록 하였다. 이로부터 전기적, 기계적 열화가 소자의 동작에 미치는 영향에 대해서 알아 보았다.
하드디스크의 트랙 밀도를 높이기 위해서는 충분한 서보대역을 갖는 액츄에이터를 개발하는 것이 필수적이다 이 논문에서는 액츄에이터의 동특성 중에서 서보대역을 제한하는 주된 요인을 알아보기 위해 실험 모드 해석과 유한 요소 해석을 수행하였다. 우선 액츄에이터를 구성하고 있는 VCM 코일, E 블럭, 서스펜션등의 부분계에 대한 유한 요소 해석을 수행하였고 모달 실험을 통해 이를 검증하였다. 검증된 각 부분계의 모델을 결합하여 한 개의 서스펜션을 갖는 액츄에이터 시스템의 유한 요소 모델을 개발하였고 이를 통해 서보 성능과 관계된 모달 파라미터들을 규명하였다.
적층 액츄에이터는 우수한 압전특성 및 그 재료가 가진 고유한 특성 때문에 최근 이동통신 단말기용 햅틱 소자 및 PC 와 그 주변기기로 수요가 폭발적으로 증대되고 있으며, 향후에도 CATV 네트워크와 무선통신기기를 비롯한 디지털 통신분야로 응용분야가 확대되리라 예상된다. 적층 액츄에이터에서 발생되는 에너지는 세라믹 그린시트 두께와 전극 면적에 비례하여 변위 및 응력이 증가하게 되므로 고적층형에 대한 필요성이 증대되고 있다. 이러한 고적층 액츄에이터의 경우 소성과정에 서 warpage 및 de-lamination 같은 결함이 발생하기 쉬우므로 그린시트의 균일성 및 전극과의 matching성 확보가 중요한 요소이다. 본 연구에서는 슬러리의 분산성과 시트 내 유기물 함량 최적화 실험을 진행하여 적층 액츄에이터용 그린시트를 최적화 한 후 공정 적용성 및 저온소성 전극인 Ag-Pd 전극과의 매칭성을 확보하고자 하였다. 이러한 후막공정 기술 개선을 통해 적층 액츄에이터를 제조하여 압전 특성을 측정하였다.
차단기는 전력계통에서 고장이 발생한 경우, 고장전류가 퍼져나가는 것을 방지하고 고장전류에 의해 계통에 연결된 다른 기기들이 손상을 입는 것을 방지하는 전력기기이다. 그 중 진공 차단기는 친환경성과 우수한 절연특성으로 배전급 중.저압용 차단기로 널리 사용되고 있다. 차단기는 크게 조작부와 차단부로 구분되는데 진공 차단기의 조작부 메커니즘은 스프링 구동방식과 영구자석형 마그네틱 액츄에이터(PMA)를 사용하여 구동하는 방식으로 나뉜다. 본 논문에서는 진공차단기의 조작부인 영구자석형 마그네틱 액츄에이터(PMA)의 개방.투입 유지력과 동작특성을 유한요소법을 이용하여 해석하였다. 정밀한 해석을 위해 물질의 비선형성을 고려하였으며, 외부회로와 결합한 전자계 해석을 하였다.
We design a new actuator in order to achieve 3-axes motion for high performance optical device. The actuator makes it possible to control the tilting motion by using moving magnet and PCB-coil, which have benefits in terms of prices and manufacturing. To predict the features of actuator, especially the effect of moving magnet, finite element method and electro-magnetic analysis are used From comparing simulated data with experimental results, we verified the accuracy of the simulation and the superiority of the present actuator.
Actuator arm of HDD were machined with the slitting saw of tungsten carbide to clarify the cutting characteristics in terms of the roughness of machined surface, the burr size and the tool wear. An improved performance in all view of the surface machined, the tool life and the cutting efficiency was obtained at the cutting speed of 4,000rpm with the feed of 300m/min. The tool life increases with increasing the t/T value, whereas surface roughness decreases. The tool with alternate type of B and C edges has an effect to decrease the burr size.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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