• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.15 no.1
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• pp.10-16
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• 1996

Ultrasonic motor is a motor driven by the stator via frictional contact forces generated from ultrasonic vibration of piezoelectric elements. In order to control the ultrasonic motor, it is essential to measure accurately the motor characteristics with respect to driving parameters such as frequency, voltage, phase difference and duty ratio of the driving signals. In this paper, a PC-interfaced evaluation device is developed, and the characteristic curves of the fabricated ultrasonic motor are measured with those parameters. All driving parameters are processed digitally. The developed evaluation device can facilitate charateristics measurements effectively, and provide a base for digital control of the ultrasonic motor.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.04b
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• pp.173-175
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• 2006

소형화 되어 가는 전기기기에 따른 소형 모터가 요구되고 있다. 소형 모터 중 높은 정지 토크 및 높은 효율 등의 장점을 가진 소형 로터리 초음파 모터는 여러 목적에 쓰이고 있다. 하지만 주로 경험적인 방법 또는 상용 해석툴이 소형 로터리 초음파 모터의 해석에 주로 사용되었다. 따라서 소형 로터리 초음파 모터의 체계적인 해석 방법이 필요하다. 본 논문에서는 우선 소형 로터리 초음파 모터의 동작 원리를 통해 진행파의 존재를 확인하였고, 유한요소법 해석법을 통해 과도 및 정상 상태의 소형 로터리 초음파모터를 설계하고 해석하였다. 이 해석결과를 이용하여 소형 로터리 초음파 모터의 동작 특성 또한 해석하였다.

• 전기의세계
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• v.43 no.7
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• pp.32-38
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• 1994

본고는 모터를 채용해야하는 시스템의 개발 및 성능 개선시 초음파 모터의 적용 타당성을 판단하는 하나의 참고 자료를 관련 연구자, 기술자에게 제공할 목적으로 초음파 모터의 활용에 가장 적극적이며 앞서 있는 일본에서 출원된 최근의 공개 특허 및 실용 신안 특허를 중심으로 초음파 모터의 응용분야를 살펴보고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2002.04a
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• pp.37-39
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• 2002

본 논문에서는 유한 요소법을 압전체에 적용하여 계산한 임피던스 파형을 실험적으로 검증하였으며 이를 선형 초음파 모터에 적용하여 선형 초음파 모터의 공진 특성을 해석하였다. 또한 선형 초음파 모터의 동작 특성 및 공진 모드의 타당성을 검증된 유한 요소법을 이용하여 검증하였으며 인가 전압 및 주파수에 따른 선형 초음파 모터의 속도 특성을 뉴럴 네트웍을 이용한 제어법을 통해 검증하였다. 선형 초음파 모터의 정밀 위치 제어의 가능성을 뉴럴 네트웍을 통한 제어법을 통해 검증하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.07b
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• pp.757-760
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• 2004

Shaking beam을 이용한 초음파 선형모터는 모터 구동부에서 발생하는 타원궤적이 선형 slider 와 마찰이 되어 선형운동을 발생시킨다. 이러한 초음파 선형모터에서 설계변수는 모터의 효율과 추력(thrust force) 등 동특성을 결정한다. 특히 초음파 모터 동작부의 tip 과 선형 slider 의 contact point와 압착은 모터의 속도, 추력 동작 주파수, 효율에 직접적인 영향을 주는 중요한 parameter 로 작용된다. 본 연구에서는 모터와 선형 slider 의 압착과 contact point둥의 설계변수가 초음파 선형 모터의 성능에 주는 영향을 고찰하였다. 모터으구동부와 선형 slider 사이의 압착력 ($10N{\sim}50N$)과 4가지 곡률을 갖는 tip을 설계변수로 취하였다. Tip 의 형태에 따른 곡률과 모터 구동부와 선형 slider 사이의 압착력 변화에 따른 모터의 동작특성이 변화되는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10d
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• pp.68-70
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• 2006

전기기기가 다양해짐에 따른 여러 종류의 모터가 요구되고 있다. 모터 중에서 높은 정지 토크 및 높은 효율 등의 장점을 가진 로터리 초음파 모터는 여러 목적에 쓰이고 있다. 하지만 초음파 모터의 중요한 부분인 teeth는 경험적인 방법으로 설계되어 문제점이 자주 발생하였다. 따라서 로터리 초음파 모터의 teeth에 대한 설계 최적화가 필요하다. 본 논문에서는 우선 3차원 유한요소법 해석법을 통해 로터리 초음파 모터를 해석하였고, 이 해석결과와 ES 알고리즘을 이용하여 로터리 초음파 모터의 teeth를 최적 설계하였다.

• The Proceedings of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.10 no.6
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• pp.88-95
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• 1996

The ultrasonic motor(USM) has good characteristics such as compact size, silent motion, high speed responce, low speed and high torque. The USM is driven by 2-phase AC electricity. The control parameters of USM are voltage, phase, and frequency of input powers, etc. In this paper, a voltage difference control is proposed. The voltage difference control has more advantage than phase difference control. Specially, current and power is lower than that of phase difference control. For this voltage diffrence control, we designed USM controller to adjust volatage and phase using PLSI(Programmable Large Scale Integration).

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.886-887
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• 2007

현재까지 많은 연구자들이 초음파 모터의 회전자와 고정자 사이의 접촉 메커니즘을 규명하고 이를 통해 초음파 모터의 특성을 해석하고자 하였다. 하지만 초음파 모터의 비선형적이고 복잡한 접촉 메커니즘으로 인해 접촉 메커니즘의 명확한 규명과 이를 통한 정확하고 완전한 모터의 특성 해석이 불가능한 상황이다. 따라서 본 논문에서는 현재까지 제안된 접촉 메커니즘을 고려한 초음파 모터 해석 방법 중 Hertzian Contact Model을 이용하는 Flynn에 의해 제안된 방법을 유한 요소법과 결합하여 초음파 모터의 특성을 해석하는 기법을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2007.07a
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• pp.1738-1739
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• 2007

초음파 모터는 고정자와 회전자를 가압마찰하기 위해서 내부에 원형 판 스프링을 이용하고 있다. 출력 토크를 높이기 위해서 이러한 내부 스프링의 강도를 크게 하면 홀딩 토크 역시 커지게 된다. 이로 인하여 기동 시 많은 전류가 소모되며 일반적인 구동 파라미터에 따른 속도 특성 등 기존의 스프링 강도를 지닌 초음파모터(모델명 : 신생공업사(일) USR60-s1)의 특성과는 전혀 다른 특성을 보인다. 본 논문에서는 스프링이 강화된 새로운 타입의 초음파모터(모델명 : 신생공업사(일) USR60-s3)를 가지고 무부하 시의 속도 특성을 실험하였다. 이를 위해 FPGA를 이용해서 디지털 다중 초음파 모터 제어기를 설계하였고, 2상입력 전원의 주파수, 위상차, 주파수-위상차 다중 파라미터 등을 조절하면서 무부하 속도 특성을 측정하였다. 그 결과 홀딩토크가 강화된 초음파 모터의 경우 일반적인 기존 초음파 모터와 비교했을 때 전혀 다른 특성을 보이고, 위상차-주파수 다중 파라미터 조절방식이 조절방식임을 보인다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07c
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• pp.1853-1855
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• 2005

본 논문에서는 카메라폰용 광학줌(Optical zooming)과 자동초점조절장치(Auto Focusing, AF)에 쓰일 초음파모터를 제작하였다. 초음파모터의 제작 및 시뮬레이션은 유한요소해석 프로그램인 ATILA 5.2.1(Magsoft)를 사용하여 디자인설계에 따른 구동특성을 고찰하였고 세자된 초음파모터는 한쪽 면이 없는 사자형의 탄성체를 제작하였으며 탄성체의 양쪽 다리에 각각 압전체를 부착하였다. 또한 압전세라믹의 조성은 $0.9Pb(Zr_{0.51}Ti_{0.49})O_3$-$0.1Pb(Mn_{1/3}Nb_{1/3}Sb_{1/3})O_3$의 조성으로 설계하였고 시편의 제조는 7-layer로 적층하였다. 제작된 압전세라믹의 치수는 $6*2*0.35mm^3$ (길이*폭*두께)로 제작하였다. 또한 탄성체의 외형치수는 $10*10*2mm^3$ 제작하였으며 두께를 각각 0.3[mm], 0.5[mm], 0.8[mm]으로 변화시키며 제작하였다. 두께가 0.8[mm]인 경우 공진주파수 60.5[kHz]를 나타내었으며 초음파모터의 압전세라믹에 인가전압이 증가함에 따라 회전속도와 모터에 흐르는 전류는 증가하였다. 인가전압이 40[Vpp], 공진주파수는 60.5[kHz]일때 무게추를 달고 그때의 토크 및 효율을 측정하였다. 회전 속도는 토크가 증가함에 따라 거의 선형적으로 감소하였으며 효율은 토크에 따라 증가하다가 토크가 약 20(mNmm)일 때 약 28[%]로 최대치를 나타내었다.