• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2004년도 춘계학술대회 논문요약집
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• pp.110-110
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• 2004

하나 또는 다수개의 압전액츄에이터(piezoelectric actuator)로 구성된 시스템에서 구동 효율을 높이는데 직접적인 영향을 미치는 고정밀과 빠른 응답 특성을 구현(implementation)하기 위하여, 입력전압에 대하여 출력전압이 선형적으로 추종하고 주파수 가변(variable)이 독립적이며 순차적으로 제어가 가능한 위상가변(phase shifting)형 압전액츄에이터 구동장치의 설계가 필요하다. 구동신호론 증폭하고 가변하는 고전압 증폭 구동장치는 압전액츄에이터 구동에 직접 영향을 주게 되므로, 이의 특성인 고주파에서의 위상지연 보상, 높은 회전비(slew rate)로 고전압에서 정현파의 찌그럼짐을 방지, 전압이득의 가변 및 안정화, 입력 및 출력 임피던스의 개선과 주파스 대역폭(band width)의 확장 등은 매우 중요하다.(중략)

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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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.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2001년도 춘계학술대회 발표논문집
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• pp.129-134
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• 2001

본 논문에서는 자동차 계기판 지시계 구동용 액츄에이터 연구의 일환으로써 소형 2상 스텝모터에 대하여 유한요소 수치해석을 이용한 설계, 해석 및 One Chip을 이용한 유량, 온도, RPM 및 속도 지시계 동시제어용 전용 구동 IC를 설계하였다. 일반적으로 자동차 계기판에 사용되어지고 있는 지시계의 구동원으로 코일형의 액츄에이터를 사용하고 있으나, 동작구간내의 선형성 및 속응성 저하와 구조상 큰 체적으로 인한 공간확대의 문제가 야기되어지고 있다. 따라서, 본 연구에서는 고 에너지 밀도를 갖는 소형의 영구자석과 저 손실 특성을 갖는 정밀 기어부 설계를 통하여 경량. 박형의 PM형 스텝모터를 설계하였으며. 또한 다수 모델 제어용 전용 드라이버 IC 설계 및 제작을 하였다. 실제로 제작한 모델을 대상으로 특성평가를 행하였으며, 이로부터 높은 선형성 및 고정밀도와 저소음 특성을 갖는 자동차 계기판 지시계용 구동원 및 드라이버의 활용 가능성을 확인 할 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.838_839
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• 2009

차단기는 전력계통에서 고장이 발생한 경우, 고장전류가 퍼져나가는 것을 방지하고 고장전류에 의해 계통에 연결된 다른 기기들이 손상을 입는 것을 방지하는 전력기기이다. 그 중 진공 차단기는 친환경성과 우수한 절연특성으로 배전급 중.저압용 차단기로 널리 사용되고 있다. 차단기는 크게 조작부와 차단부로 구분되는데 진공 차단기의 조작부 메커니즘은 스프링 구동방식과 영구자석형 마그네틱 액츄에이터(PMA)를 사용하여 구동하는 방식으로 나뉜다. 본 논문에서는 진공차단기의 조작부인 영구자석형 마그네틱 액츄에이터(PMA)의 개방.투입 유지력과 동작특성을 유한요소법을 이용하여 해석하였다. 정밀한 해석을 위해 물질의 비선형성을 고려하였으며, 외부회로와 결합한 전자계 해석을 하였다.

• 한국자기학회지
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• 제26권2호
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• pp.55-61
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• 2016

본 논문에서는 설계변수 변화에 따른 특성을 빠른 시간 내에 파악할 수 있는 등가자기회로법(equivalent magnetic circuit method)을 활용하여 콜레노이드(colenoid) 타입의 선형 액츄에이터 설계 알고리즘을 제시하였다. 우선 선형 액츄에이터의 중요치수가 결정되면 등가자기회로법에 의해 슬롯 폭 비율 및 인가전류에 따른 클램핑력으로 파라미터 맵(parameter map)을 완성하고 이를 활용하여 효율적인 슬롯 폭 비율을 결정하였다. 또한 최대 클램핑력(clamping force)을 얻기 위해 극 폭 조절 알고리즘을 수행하여 최적의 극 폭 치수를 선정하였으며 이를 바탕으로 인가전류에 따른 클램핑력을 계산하여 40 kN 이상 출력하기 위한 최적의 극 수, 극 폭 치수 및 인가전류를 결정하였다. 제안된 설계 알고리즘은 최적설계 방법인 반응표면법(response surface method)과 비교하여 제안한 설계 알고리즘의 타당성을 검증하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권2호
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• pp.517-523
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• 2019

최근 운전자와 승차자의 편안함을 제공할 수 있는 기능을 보유한 자동차 시트에 대한 연구가 마사지 기능을 갖는 자동차 시트를 포함하여 다양한 분야에서 수행되고 있다. 마사지 효과는 시간, 크기, 형상과 같은 마사지 패턴에 의존한다. 본 연구에서는 차량용 마사지 시트의 구동장치로 사용되는 선형모터 액츄에이터와 액츄에이터의 효율향상 설계를 위한 전자기해석 및 시뮬레이션 기법을 제안하였다. 선형모터 액츄에이터 설계에 유한요소 기법을 적용하여 전자기 해석을 수행하고, 액츄에이터의 수식모델을 사용한 시뮬레이션을 통해 두드림 마사지 패턴 구현을 위한 전압 파형을 도출하였다. 제작된 액츄에이터와 제어기를 차량용 마사시 시트에 장착하여 마사지 패턴 생성에 대한 성능검증을 통해 개발된 액츄에이터의 적용 가능성을 확인하였다.

• 전력전자학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.62-71
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• 2009

본 논문에서는 마이크로 변위제어 시스템의 적층형 압전 액츄에이터를 위한 스위칭 증폭 구동회로의 구동방법을 제시하고 성능을 평가하였다. 이 증폭기는 압전 액츄에이터로부터 임의의 용량성 부하에 저장된 에너지를 효율적으로 회수할 수 있는 장점이 있다. 기존의 전압 되먹임 제어 방식은 100mHz의 정현파 기준치 추종시, 총 왜곡율이 -32dB (${\approx}2.5%$)로서, 액츄에이터의 전압과 변위 사이의 비선형적 관계로 인한 오차발생을 확인할 수 있었다. 이를 개선하기 위하여 전하 제어방식을 살펴보았는데, 기존의 직렬 커패시터를 연결하는 대신, 변위 기준치를 미분하고, 이를 출력전류와 비교하는 방식으로 개선하였다. 전하량 되먹임 제어 적용시 변위의 왜곡률은 약 -52dB (${\approx}0.25%$)로서 선형성이 매우 우수한 특성을 보임을 알 수 있다. 마지막으로 살펴본 직접 변위 제어 방식은 구현상의 복잡성으로 성능의 한계가 존재함을 알 수 있다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2001년도 추계학술대회 논문집 전기물성,응용부문
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• pp.65-68
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• 2001

본 연구에서는 코움 드라이브에 비해 구동력은 크고 평행 판 구동 방식에 비해서는 선형 특성이 우수하며 안정된 구동거리가 증가하는 특성을 갖는 새로운 정전력(electrostatic force) 구동 방식을 제안한다. 운동 전극과 고정 전극을 기울어지게 배치하여 전극 면에 평행한 정전력 $F_x$와 전극 면에 수직인 정전력 $F_y$의 합력 $F_e$ 방향으로 전극을 운동시킴으로써 정전력의 방향과 전극의 운동 방향을 일치시킨다. 제안된 구동방식의 정전력 모델을 이용한 해석 결과 코움 드라이브에 비해서는 구동력이 50 % 이상 크며 평행 판 구동에 비해서는 안정된 구동 거리가 10 - 30 % 이상 증가하는 구동 특성을 얻을 수 있었다. 제안된 구동방식을 이용하여 HDD의 트랙 방향 저장 밀도를 증가시키기 위한 듀얼스테이지 서보(dual-stage servo)에 사용 될 마이크로 액츄에이터 (microactuator)를 설계하고 SoG(Silicon on Glass) 공정을 이용하여 제작하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2002년도 추계학술대회논문집
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• pp.794-798
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• 2002

This paper deals with a moving coil type linear motor for fast access of the miniature ODD. This slim-line motor is composed of the mover supported by guide mechanism, the coil wound into it, and the yoke attached to the permanent magnet for stator. The driving force is generated by the PM of the stator and the current in the coils of the mover. Magnetic circuit analysis and Finite Element Method are applied to estimate the thrust force at air gap. In order to compare the force characteristics between two methods, various experiment results are applied to verify on a prototype. Also the flexible modes of the motor are predicted through the FEM and the structural components are modified to locate this on high frequency region.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2004년도 추계학술대회논문집
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• pp.407-412
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• 2004

본 연구에서는 PMN-PT bimorph actuator를 이용하여 초소형 광디스크 드라이브용 광픽업 구동기를 제작하였다. 최근에 휴대용 기기에서의 고용량 정보 저장기기에 대한 필요성이 대두됨에 따라 착탈식이 가능한 수 기가급 초소형 광디스크 드라이브가 개발중에 있다. PMN-PT는 약 1.5kV/cm 이하의 전기장에서는 PZT같은 압전 소자와 마찬가지로 입력 전압에 대한 변형률이 선형성을 나타내는데, 사용된 PMN-PT는 PZT의 약 3배 가까운 압전 상수값을 나타내었다. 보 끝단에 외부 힘이 작용할 때 PMN-PT bimorph 구동기가 낼 수 있는 수직 방향의 힘과 변위에 대해서 일반적인 적층 형태로 이론적인 해석을 수행 하였다. 그리고 이 bimorph로 구동될 Cymbal 형태의 변위 확대 기구의 변위에 대한 이론적인 모델을 제시하고, 이를 이용하여 2개의 bimorph로 2축을 동시에 구동하는 픽업 구동기를 제작하였다. 3개의 제작된 prototype으로 실험을 수행하여 예상 변위량과 잘 일치함을 보였다. 또한, 상용 해석 프로그램인 Matlab과 Ansys를 이용하여 Cymbal 확대 기구의 여러 파라미터에 따른 구동 성능의 민감도를 확인해 보았다.