압전세라믹 응용기술 2004. 2. 이 동 준.

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1 압전세라믹 응용기술 이 동 준

2 순서 압전세라믹의 이해 압전세라믹의 제조 압전세라믹 응용분야 초음파모터의 이해 초음파모터의 구동 초음파모터의 종류와 응용
카드리더기용 초음파모터 결론

3 1. 압전세라믹의 이해 압전세라믹이란 외부에 힘 에너지를 인가했을 때 표면에 전기에너지를 발생시키며 이의 반대 작용 또한 가능한 세라믹이다. 대부분의 압전세라믹은 페로브스카이트 구조를 가지는 PZT계 세라믹을 의미한다.

4 1. 압전세라믹의 이해 + ion - ion x y 비대칭구조 대칭구조

5 1. 압전세라믹의 이해 분극처리(poling)

6 1. 압전세라믹의 이해 Pressure, P - + Tension, T 분극방향(Poling direction)

7 2. 압전세라믹의 제조 분말제조방식 (Bulk Type) Start material Weighing Materials
Mixing Drying Calcination Grinding Electroding Poling Binder Mesh Press Sintering Surface Grinding 분말제조방식 (Bulk Type)

8 3. 압전세라믹 응용분야 전기E 기계E 기계E 전기E 전기E 기계E 전기E

9 1) 전기E -기계E 초음파 세척기 초음파 가습기 초음파 융착기 압전 부져 압전 스피커 초음파 모터 압전 Fan 압전 Pump
압전 Printer(ink jet 방식) 부품 공급기(parts feeder)

10 2) 기계E -전기E 가스 점화소자 마이크로폰 가속도계 유량계 AE 센서

11 3) 전기E -기계E -전기E 필터(SAW filter등) 공진자(resonator) sonar(어군탐지)
의료용 초음파진단 probe 압전 트랜스포머

12 4. 초음파모터의 이해 초음파모터란 압전세라믹의 20kHz이상 초음파 진동력을 이용하여 회전력이나 구동력을 얻는 모터를 말한다. 초음파모터는 압전세라믹이 부착되어 진동력을 발생시키는 고정자(stator)와 고정자의 마찰력으로 회전하는 회전자(rotor)로 구성되어있다.

13 5. 초음파모터의 구동 탄성체 표면의 진행파에 의한 타원입자운동

14 5. 초음파모터의 구동 탄성체 두께방향의 진동인 굴곡모드와 길이방향의 진동인 종진동모드를 이용한 정제 파에의 한 타원입자운동
Piezoelectric ceramic Elastic material Rotor Elliptical motion

15 6. 초음파모터의 종류와 응용 초음파모터의 종류 Linear Type

16 6. 초음파모터의 종류와 응용 초음파모터의 종류 Plate Type (standing wave) Rotor
Vibrator (stator) Nodal line Plate Type (standing wave)

17 6. 초음파모터의 종류와 응용 초음파모터의 종류 Ring Type (traveling wave)

18 6. 초음파모터의 종류와 응용 초음파모터의 종류 Linear Type (traveling wave)

19 6. 초음파모터의 종류와 응용 초음파모터의 종류 Disk Type (traveling wave)

20 6. 초음파모터의 종류와 응용 초음파모터의 종류 Wedge Type

21 6. 초음파모터의 종류와 응용 초음파모터의 종류 π Type Rod Type

22 7. 카드리더기용 초음파모터 카드리더기용 초음파모터의 구조 압전세라믹 고정진동자 탄성체 마찰재 회전자

23 7. 카드리더기용 초음파모터 구동원리 Ｐｏｉｎｔ cosωt cos(ωt + 90 ) t3 t1 t2 t4 t5 t6 t7 t8

24 7. 카드리더기용 초음파모터 구동원리 T８ T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 6 T 7 T０

25 7. 카드리더기용 초음파모터 구동원리 압전세라믹 고정진동자 탄성체 회전자

26 7. 카드리더기용 초음파모터 모델링 해석 순서 Model Definition Mesh Generation
3．모델링해석 7. 카드리더기용 초음파모터 Model Definition Mesh Generation Description of the Problem to be Solved Running a Job Restart Using the Results and Post Processing 모델링 해석 순서

27 3．모델링해석 7. 카드리더기용 초음파모터 해석 모델

28 3．모델링해석 7. 카드리더기용 초음파모터 변위해석

29 7. 카드리더기용 초음파모터 초음파모터 고정자 제작 분극 처리된 압전세라믹 마찰재 부착 전기 입력선 부착 탄성체 표면 정밀가공
압전세라믹과 탄성체 부착

30 7. 카드리더기용 초음파모터 초음파모터 고정자 제작

31 7. 카드리더기용 초음파모터 초음파모터 고정자 제작

32 7. 카드리더기용 초음파모터 초음파모터 고정자 진동측정 Power Amp. Function Generator
Oscilloscope I, V , U CVVF Laser vibrometer Stator

33 7. 카드리더기용 초음파모터 KETI-2 NIKON 고정진동자의 진동속도 비교

34 7. 카드리더기용 초음파모터 카드리더기 제작 회전자 고정진동자

35 7. 카드리더기용 초음파모터 카드진행속도 측정

36 7. 카드리더기용 초음파모터 카드진행속도 결과

37 7. 카드리더기용 초음파모터 구동 드라이버 Feedback 제어기와 Open loop 제어기

38 8. 결론 (전자기모터와 비교) 장점 1. 저속도에서 토크와 효율이 높음 2. 직접 구동이 가능 3. 자기유지력이 강함
4. 응답특성이 우수 5. 간단한 구조와 다양한 형태의 구조설계가 가능 6. 전기자기 유도의 영향이 없음 7. 무소음 단점 1. 고주파 전원이 필요 2. 마찰 접촉면의 마모