[국가R&D연구보고서]초소형 정전유도형 전동기의 개발을 위한 기초연구 A Basic Study of Development of Miniature Size Electrostatic Induction Motor원문보기
보고서 정보
주관연구기관
부경대학교 Pukyong National University
연구책임자
이동훈
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
1996-04
주관부처
과학기술부
과제관리전문기관
부경대학교 Pukyong National University
등록번호
TRKO200200017399
DB 구축일자
2013-04-18
키워드
정전 전동기.표면저항율.비유전율.전하완화시정수.미세구조조작기술.Electrostatic Motor.Surface Resistivity.Dielectric Constant.Charge Relaxation Time Constant.Micromaching Technology.
초록▼
정전유도형 전동기는 18-19세기에 걸쳐 많은 연구가 시도되었으나현재까지 실용에 이르지는 못하고 있는 실정이다. 그러나, 1980 년대에 들어 실리콘 고집적소자제조기술과 미세구조조작기술(micromachining technology)이 진전 됨에 따라 초소형전동기의 개발이 크게 요구되고, 정전 마이크로전동기가 대량생산성, 효율성, 소비전력의 극소성 등 종래의 자기형전동기가 갖지 못하는 우수한 특성과 재현성을 가짐이 확인 됨에 따라 많은 연구자들에 의해 폭넓은 연구가 수행되고 있는 실정이다.본 연구에서는 소형 정전유도형전
정전유도형 전동기는 18-19세기에 걸쳐 많은 연구가 시도되었으나현재까지 실용에 이르지는 못하고 있는 실정이다. 그러나, 1980 년대에 들어 실리콘 고집적소자제조기술과 미세구조조작기술(micromachining technology)이 진전 됨에 따라 초소형전동기의 개발이 크게 요구되고, 정전 마이크로전동기가 대량생산성, 효율성, 소비전력의 극소성 등 종래의 자기형전동기가 갖지 못하는 우수한 특성과 재현성을 가짐이 확인 됨에 따라 많은 연구자들에 의해 폭넓은 연구가 수행되고 있는 실정이다.본 연구에서는 소형 정전유도형전동기의 개발을 위한 연구로서, 비교적 제작이 용이한센티미터 크기의 전동기를 제작하고, I 단계 연구로서 회전자의 전 표면을 도전성 및 강유전성 물질로 증착 또는 코팅하여 고정자에 인가되는 전원 및 주파수 변화, 회전자재료의표면저항을(surface resistivity), 비유전율(relative dielectric constant) 및 유기전하완화시정수(induced charge relaxation time constant)의 변화가 제작된 전동기의 회전속도에 미치는영 향을 검토하고, 2 단계의 연구로서 회전자의 전표면을 도전성물질인 티타늄(titanium)으로 연속적(continuous)으로 증착 또는 코팅 처리하지 않고, 회전자의 표면을 불연속적(discrete)으로 진공 증착한 물질을 회전자표면물질로 사용하였을 때 불연속한 띠의폭과 경사각의 변화가 전동기의 회전속도 및 토오크에 미치는 영향을 검토하였으며, 검토한결과 회전자의 표면을 블연속적으로 도전성물질을 처리한 것이 회전자의 표면을 연속적으로도전성물질을 처리한 것보다 우수한 전기적특성을 가짐을 알 수 있었다. 회전자의 회전속도특 성을 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.(1) 연속형 전동기 경우 회전자표층물질의 비유전율은 클수록 회전자의 회전속 도는 증가하였으며, 회전자표층물질의 표면저항율도 클수륵 회전속도가 증가됨을 보여 주었다.(2) 불연속형 전동기의 경우 띠의 폭이 적어질수록 지수함수적으로 회전속도가 증가하였다.(3) 등간격으로 세분화한 것을 회전자의 축에 대해서 회전방향으로 경사각만큼 기울였을때 60°및 150° 일 때 회전자의 회전속도가 가장 큰 것으로 나타났으며, 특히 경사각 θ=0°일 때에 비해서 약 125% 정도 높은 회전속도를 보였다.(4) 회전속도의 변화에 따른 토오크 및 출력은 회전자의 회전속도의 제곱에 비 례하여증가함을 알 수 있었다.
Abstract▼
A motor using an quasielectrostatic force has a long history,RichardArno built induction type electrostatic motors in the 1890s, 100 yearsbefore theadvent of magnetic electric motors. Despite their distinguishedhistory, electrostaticmotors have found few practical applications becauseof t
A motor using an quasielectrostatic force has a long history,RichardArno built induction type electrostatic motors in the 1890s, 100 yearsbefore theadvent of magnetic electric motors. Despite their distinguishedhistory, electrostaticmotors have found few practical applications becauseof the high voltages and mechanicalaccuracies required. As themicromaching technology being developed Recently,electrostatic motors havebeen studied and developed by a number of researchers,because it has mayadvantages such as easier miniaturizing of the size to micrometer,thehigher torque compared with the size, the gentler operation, and bettermassproduction. A miniature size surface charge induction electrostaticmotor has beenfabricated and studied with emphasis on the role of thesurface resistivity, the relativedielectric constant and the chargerelaxation time constant of the rotor surface materialsand/or the rotorliner materials, which, control the polarization charge inductionandrelaxation on the rotor surface and the electric field intensity betweenair gap.Particularily, two types of the rotor surface materials - firstis that with thincontinuously deposited titanium on polyprophylene, second is that with discretelydeposited - was fabricated and experimentedwith respect to the motor speed.In this paper a miniature size surface charge induction electrostaticmotor, whichconsists of a dielectric cylinder rotor with a thin conductivematerial and/or a thinpermitivity material, has been faricated andexperimented actually. The dependence ofthe motor speed, such as thesurface resistivity, the relative dielectric constant andrelaxation timeconstant of the rotor surface materials was investgated. As a result,itwas found the following results ;(1) In case of continuous type motor the higher resitivity and/or the higher relativedielectric constant. concurrently the longer relaxation time con-stant of the rotor surfacematerials gives the higher speed.(2) In case of discrete type motor the narrower the discrete coated Ti width was, theexponentially more speed the motor has shown. The speed of discrete typeelectrostatic motor was 185[%] higher than continuous type one.(3) The motor speed at the degree of 60°, 150° to the axial direction of the rotorhas got a 125% higher than that at the degree of 0° .(4) The electric power and the torque on the tested motor increased in the proportionof the square of the motor speed.
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