• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.21 no.1
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• pp.49-52
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• 2008

In this study, multilayer structured ultrasonic linear motor was simulated using Atila for investigating its optimum driving conditions. The ultrasonic linear motors mainly consist of an ultrasonic vibrator to generate elliptical displacement. The ultrasonic linear motor simulated in this paper was the use of the 1st longitudinal(Ll) and 4th bending vibrations (B4). Whit the increase of the number of piezoelectric actuator layers, displacement of node was increased. Maximum total displacement of node was about $3,91{\mu}m$ at the 13 layered ultrasonic motor under 5 V.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.284-285
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• 2006

In this study, multilayer structured ultrasonic linear motor was designed and simulated using ANSYS of finite element method simulator for investigating the optimum conditions of it. The ultrasonic linear motor studied in this paper designed using the 1st longitudinal($L_1$) and 4th bending vibration($B_4$). The driving voltage of the motor was very low as $V_1=5\sqrt{2}sinwt$ and $V_2=5\sqrt{2}coswt$. With the increase of the number of piezoelectric ceramic layers, displacement of node was increased. Maximum z displacement of node was about $12{\mu}m$ at the 18 layered ultrasonic motor.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2000.05b
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• pp.61-64
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• 2000

An ultrasonic linear motor was composed of a slider and a stator vibrator including piezoelectric material and elastic material. The ultrasonic linear motors mainly consist of an ultrasonic oscillator which generates elliptical oscillations. Elliptical oscillations are generated by synthesizing two degenerated modes. The design of a stator for an ultrasonic linear motor was optimized with respect to vibration mode and direction of vibratory displacement by employing the finite element method. Applying multilayer piezoelectric ceramics. we found larger elliptical oscillations. The motors were designed by varying the width of stator vibrator and the thickness. the length and the position of multilayer piezoelectric ceramics.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.325-326
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• 2006

In this study, in order to develop piezoelectric device for multilayer piezoelectric ultrasonic motor, low temperature sintering $Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.02}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.12}(Zr_{0.48}Ti_{0.52})_{0.86}O_3$ system ceramics were fabricated according to the variations of forming pressure of casting sheet. At the 300[$kgf/cm^2$] forming pressure, the maximum density of 7.8[$g/cm^3$] was obtained. At the 350[$kgf/cm^2$] forming pressure, the maximum values of effective electromechanical coupling factor $k_{cff}\;=\;0.24$ and mechanical quality factor Qm=628 were obtained.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.10a
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• pp.63-64
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• 2006

In this paper, multilayer piezoelectric actuator was fabricated in order to develop ultrasonic linear motor. Multilayer actuator showed a high density of 7.78[$g/cm^3$], a large effective electromechanical coupling factor($K_{eff}$) of 0.259, a high mechanical quality factor( Qm ') of 1301, and high capacitance(c) of 19.32[nF]. Curie temperature was $343[^{\circ}C]$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.206-206
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• 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.