The partial differential equations for a coil spring derived from Timoshenko beam theory and Frenet formulae. Dynamic stiffness matrix of a coil spring composed of a circular wire is assembled by using dispersion relationship, waves and natural frequencies. Natural frequencies are obtained from maxima in the determinant of inverse of a dynamic stiffness matrix with appropriate boundary conditions. The results of the dynamic stiffness method are compared with those of transfer matrix method, finite element method and test.
중저압 차단기(Medium Voltage Circuit Breakers)의 최근 개발 동향은 전동 스프링 조작방식에서 마그네틱 액추에이터(Magnetic Actuator) 방식으로 전환되는 추세이다. 마그네틱 액추에이터는 동작 시판과 제어가 용이하고 부품수가 감소하여 신뢰성과 반복성이 뛰어나다.[1] 본 논문에서는 2코일형 마그네틱 액추에이터에 대해서 유한요소 모델링 하였고, 플랜져(plunger)의 이동 거리에 따른 액추에이터의 전자력 변화를 해석하였다. 또한 Time stepping 방식으로 외부 회로와 결합하여 유한요소 과도 해석을 하였다.
In this study, the properties of coil spring made by Cu-Zn-Al and B added shape memory alloys are investigated. The measurement of recovery displacement and energy with increasing weight, and thermocycling properties have been studied using displacement measuring device. Transformation temperature and phase change by thermocycling have been also investigated by DSC and X-ray diffractometer. Grain size of the alloy is refined from 1.2mm to $400{\mu}m$ by 0.06wt% of B addition. The maximum recovery energy of the coil spring for B added alloy is larger than that of no B added alloy, it is because of grain refinement. And shape memory ability of the coil spring by thermocycling decrease with increasing thermocycling after thermocycle under load. The degradation of shape memory properties of coil spring by thermocycling is improved by B addition.
The spring constant of a micro coil spring was measured by uniaxial tensile test. The inner diameter of it is $35{\mu}m$ and the pitch size is about $23{\mu}m$. A suing constant measurement system was developed. It consists of control units, load cell units, linear stages and several specially designed jigs and fixtures. Load and displacement are measured using a commercial load cell of 1000g capacity and a magnetic scale of $0.5{\mu}m$ resolution. In this study, a method to measure the spring constant of micro coil spring is presented and the relationship between misalignment of specimen and measurement error is discussed.
Recent issue of optical actuator is applying to mobile device. It leads actuator to become smaller than conventional type. This paper proposes the design of micro actuator plate spring and analysis of its vibration characteristic. Considering natural frequency of spindle motor, 1st and 2nd eigenfrequency of micro actuator must avoid its natural frequency. First, magnetic circuit is designed by using fine pattern coil and magnetic force is acquired by simulation program. Then, concept design is achieved by topology optimization. From concept design, micro actuator plate spring is embodied through DOE(design of experiment). Finally, considering vibration characteristic simultaneously, optimal plate spring design is determined by RSM(response surface method).
전자기력을 이용하여 탐침형 정보저장장치의 미디어를 제어할 수 있는 초정밀 구동기를 제작하였다. 탐침형 정보저장장치는 데이터 비트의 크기가 10nm 수준이고, 단일 캔틸레버가 점유하는 영역의 크기가 수십 ${\mu}m$${\times}$수십${\mu}m$ 수준이므로, 미디인 구동기는 수 nm의 위치 정확도 및 수십 ${\mu}m$ 수준의 변위 그리고 100Hz이상의 공진 주파수를 확보하여야한다. 본 연구에서 제작한 탐침형 정보저장장치의 미디어 구동기는 고저항 Si wafer 표면을 Deep RIE로 patterning한 후 그 내부를 도금으로 채워 구리 코일을 형성하고 이를 영구자석과 결합시킨 후, 구리 코일에 전류를 흘려 미디어를 구동하는 방식이다. 사용된 영구자석은 SmCo 자석이며 코일의 폭은 $100{\mu}m$이고 간격은 $20{\mu}m$, 높이는 $70{\mu}m$로 결정하였으며, 100Hz 이상의 공진 주파수를 확보하기 위하여 스프링 재질은 구리보다 상대적으로 stiff한 Si을 사용하였다. 미디어의 크기는 $20{\times}20mm^2$, 전체 구동기의 크기는 $30{\times}30mm^2$이며 측정결과 최대변위는 140mA 인가 시 약 ${\pm}127{\mu}m$이다.
This paper deals with fatigue behavior of ion-nitrided coil spring. It is found that fatigue limit can be significantly increased by ion-nitriding. Ion-nitribed specimen which is treated at 550.deg. C for 5 hours improves in the fatigue limit by 30 percent in comparison with that of non-nitrided specimen. On the other hand, the value of spring constant K has nothing to do with nitriding time and temperature in this experimental range. Besides fatigue behavior, the following effects are discussed such as compound layer, diffusion layer, hardness distribution and their relations.
상용차 운전자들은 운전시간이 길고, 엔진폭발에 의한 아이들 진동 등으로 인하여 일반인보다 많은 피로감을 느낀다. 본 논문에서는 아이들 진동에 의해 상용차 운전석에 전달되는 진동을 줄여 승차감을 향상시키기 위하여, 마그네틱 스프링을 이용한 시트현가장치를 제안하였다. 또한 최적설계를 통해 평행사변형 마그네틱 현가기구를 설계하였으며 이 제안된 시트를 장착한 차량의 진동 및 성능을 연구하였다. 그 결과 진동 전달률은 코일스프링 현가기구가 0.990, 평행사변형 마그네틱 현가기구는 0.823로 우수한 성능을 보여주었다.
연구에서는 코일 스프링 및 작동유체가 없는 새로운 감쇠기의 개념을 소개한다. 이 감쇠기는 영구자석과 전도체 실린더로 구성된다. 극성이 반대인 자석은 반발력을 발생시키고, 이는 코일 스프링과 같은 역할을 한다. 영구자석과 전도체 실린더 사이의 상대운동은 기전력을 발생시키는 와전류를 생성하고, 이로 인해 감쇠 유체를 대신할 수 있는 감쇠력을 만든다. 이러한 감쇠를 와전류 감쇠기라고 한다. 본 연구에서 제안된 와전류 감쇠기의 중요한 장점은 감쇠 유체 및 어떠한 외부의 전력도 필요로 하지 않고, 비접촉식이며, 온도에도 민감하지 않다. 본 연구에서는 제안된 와전류 감쇠기를 제작하고 실험을 통하여 감쇠기의 동적 특성을 조사하였다. 본 연구의 결과는 제안된 와전류 감쇠기가 우수한 감쇠 성능을 가짐을 보였다.
Coil spring steels from the automobile suspension part after field exposure for 10 years and those after anti-corrosion validation test in proving ground of 5,000 ~ 10,000 km were examined for corrosion damages. Partial loss of paint, accumulation of corrosion product, and cracking of paint and superficial material were observed. The surface and subsurface region of spring steels had compressive residual stress and high hardness by shot peening. The surface hardness values of the specimens were 620 ~ 670 Hv. They were 60 ~ 80 Hv higher than those of the samples taken from the middle part of the spring. The maximum compressive stress was -916 ~ -1208 MPa measured at depth of about $100{\mu}m$. Electrochemical impedance spectroscopy showed that the resistances of charge transfer and the paint layer of the spring steels ranged from several tens to millions ${\Omega}{\cdot}cm^2$. The resistance of the field samples was much higher than that of the proving ground samples used in this study, implying that the proving ground test condition would be more corrosive than the field environment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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