보고서 정보
주관연구기관 |
창원대학교 Changwon National University |
연구책임자 |
박태곤
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2004-05 |
과제시작연도 |
2003 |
주관부처 |
과학기술부 |
과제관리전문기관 |
한국학술진흥재단 Korea Research Foundation |
등록번호 |
TRKO200900070932 |
과제고유번호 |
1350018274 |
사업명 |
지역대학우수과학자지원 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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키워드 |
압전세라믹 진동자.적층형 세라믹.하드계 PZT세라믹.길이 모드 진동.초음파 선형 전동기.유한요소 진동해석.굴곡 모드 진동.초음파 구동회로.piezoelectric ceramic vibrator.multilayer ceramic.PZT hard ceramic.longitudinal mode vibration.ultrasonic linear motor.finite element vibraton analysis.bending mode vibration.ultrasonic driving circuit.
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초록
▼
1. 유한요소 진동해석 프로그램에 의한 초음파 선형전동기의 설계 해석 기술 확립
2. 하드계 PZT 세라믹의 적층화에 의한 선형전동기의 효율향상 및 구동전압 저하
3. 진동체의 재질, 형태, 마찰재료 등의 최적설계
4. 구동 드라이버의 설계 및 제작
1. 유한요소 진동해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여, 초음파 선형전동기의 탄성체의 크기, 세라믹의 크기 및 부착위치, 세라믹 간의 간격, 세라믹의 층수, preloading의 위치에 따른 진동특성 및 모타의 구동 특성을 시뮬레이션 하였다.
2. 하드계 PZ
1. 유한요소 진동해석 프로그램에 의한 초음파 선형전동기의 설계 해석 기술 확립
2. 하드계 PZT 세라믹의 적층화에 의한 선형전동기의 효율향상 및 구동전압 저하
3. 진동체의 재질, 형태, 마찰재료 등의 최적설계
4. 구동 드라이버의 설계 및 제작
1. 유한요소 진동해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여, 초음파 선형전동기의 탄성체의 크기, 세라믹의 크기 및 부착위치, 세라믹 간의 간격, 세라믹의 층수, preloading의 위치에 따른 진동특성 및 모타의 구동 특성을 시뮬레이션 하였다.
2. 하드계 PZT세라믹의 적층화에 의한 선형전동기의 효율향상과 구동전압 저하를 위하여, 세라믹 적층의 최적 층수, 내부전극 부착방식, 세라믹 압전정수의 영향 등을 해석하였다.
3. 해석된 결과를 이용하여, 실제의 리니어 모타를 구성하여 동작특성을 측정하였다.
4. 진동체의 재질(알미늄, 스텐레스 강, 주석 등), projection의 크기 및 재질, 마찰재료의 종류 등에 따른 리니어 모타의 최적설계를 이루고, 실제 모타를 구성하여 동작 특성을 측정하였다.
5. 90도 위상지연회로, 사용 주파수 조정회로(대역, 소역, L,C 사용), feedback 제어회로를 실험개발하여 모타의 효율을 향상할 수 있는 구동 드라이버의 설계 및 제작하였다.
1. 유한 요소 해석 프로그램을 이용하여 다양한 형태의 모터 특성을 시뮬레이션하여 동작특성을 예측, 해석하였으며, 이를 바탕으로 적절한 동작특성을 나타내는 모터를 선정하였다. 시뮬레이션과 실험 결과가 동일하게 나와 초음파 전동기의 설계기술을 확립하였다.
2. 적층 및 바이몰프형 모터의 제작을 통해 속도, 추력, 효율등 동작 특성을 향상하였다. TBL-222A형 모터의 경우 속도는 2.9배 효율은 3.1배 향상되었다.
3. 진동체의 재질 및 형태에 따른 동작특성을 평가하였다.
시뮬레이션에서 예상한 것과 같이 탄성체로 알루미늄 합금을 사용한 모터가 스테인리스 스틸을 사용한 모터보다 속도는 2.4배 효율은 1.2배 향상되었다.
4. 구동 드라이버 제작 및 DAQ Board를 활용하여 모터 구동 및 제어 능력을 향상 하였다.
Abstract
▼
1. Attain the designing and analysis technique of ultrasonic linear motor by using the finite element vibration analysis program.
2. Increase the efficiency of the linear motor, and decrease the driving voltage by using multi-layer technique of the hard PZT ceramic materials.
3. Optimal design
1. Attain the designing and analysis technique of ultrasonic linear motor by using the finite element vibration analysis program.
2. Increase the efficiency of the linear motor, and decrease the driving voltage by using multi-layer technique of the hard PZT ceramic materials.
3. Optimal design of material, shape, size of the vibrating material and friction materials.
4. Design and fabricate the driving circuit.
1. Using ANSYS which is a finite element analysis program for a vibration of the material, vibration properties and a driving characteristics of the linear ultrasonic motors were simulated, as a function of the size of vibrating bar and ceramics, and number of layers of the ceramics etc.
2. Optimal number and structure of the hard PZT materials were found using ANSYS, for improving the efficiency and decreasing the driving voltages of the linear motors.
3. Using the simulated properties, actual motors were constructed and the driving characteristics were measured.
4. Optimal design for the kinds of the vibrating materials, size and materials of the projections, the kinds of the priction materials will be done.
5. The design and fabrication of the driver for the high efficient motors studied using 90 degree phase retardent circuits, frequency change circuit and feedback control circuits. Practical linear motors can be made for the precise control of linear motions.
1. Try and error for making efficient ultrasonic motor can be reduced by the ANSYS simulation technique which was established by this experiment.
2. Various materials and shapes can be tried for composing the linear ultrasonic motors and the motor characteristics can be simulated before making the actual motors.
3. Linear ultrasonic motors which were developed by this experiment can be used for various application areas as a precise linear actuators, like linear stage, sliding rail for curtain, and motors for automobiles etc.
4. Most of the ultrasonic motors are imported from Japan. If the results of the experiment is adopted for application fields, number of the imported motors can be reduced and it can be a turning point for developing efficient ultrasonic motors.
목차 Contents
- Ⅰ. 연구계획 요약문...3
- 1. 국문요약문...3
- Ⅱ. 연구결과 요약문...4
- 1. 국문요약문...4
- 2. 영문요약문...5
- Ⅲ. 연구내용...6
- 1. 서론...6
- 2. 연구방법 및 이론...6
- 3. 결론...18
- 4. 참고문헌...19
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