• 제목/요약/키워드: Piezoelectric pump

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밸브리스 압전펌프 연동구동 제어기 설계 (Design of Multi-Phase Shift Controller for Valveless PZT Pump)

  • 조정대;박경민;노종호;함영복;유진산
    • 한국정밀공학회:학술대회논문집
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    • 한국정밀공학회 2004년도 추계학술대회 논문집
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    • pp.1282-1285
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    • 2004
  • The high voltage driving system with multi-phase shifter including piezoelectric actuators comprised a driving power unit for outputting the driving power by converting input alternate current into direct current, a frequency shifting unit for supplying the direct current power and shifting or generating a frequency, a high-voltage amplification unit for amplifying the input signal outputted from the driving power unit and the frequency shifting unit into a high-voltage signal, and a phase shifting unit for shifting the phase difference of the amplified signal applied to the high-voltage amplification unit and driving plural piezoelectric actuators sequentially. The results that the operating voltage was stable, the voltage loss ratio was low and the response velocity was fast could be obtained. An experiment on performance of the high voltage driving system with multi-phase shifter designed and manufactured as above described was conducted by using a piezoelectric pump having 3 sheets of round unimorph piezoelectric actuators laminated respectively in a rectangular case. It sucks any fluid by causing the first piezoelectric actuator to shift from the inlet porter side, the phase delay of 60$^{\circ}$ causes the second piezoelectric actuator to begin to shift, and the phase delay of 120$^{\circ}$ causes the third piezoelectric actuator to begin to shift. As a result of measuring each change in the outlet flow rate of the piezoelectric pump, it was shown that the frequency-flow rate characteristic, the voltage-flow characteristic, and the load pressure-flow rate characteristic were improved.

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소형엔진용 가솔린 연료펌프의 회전수 측정 조건에 대한 실험적 연구 (Experimental Study on the Rotational Speed Measuring Condition of a Gasoline Fuel Pump for a Small-Size Engine)

  • 이준순;박성영
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제11권9호
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    • pp.3184-3189
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    • 2010
  • 펌프의 성능을 개선하기 위해서는 펌프의 회전수 정보를 획득할 필요성이 있으나, 일반적으로 연료펌프는 연료탱크 안에 내장되어 그 회전수를 측정하기에 어려움이 있다. 연료 펌프의 회전수는 크게 가속도 센서를 이용하는 방법과 전류센서를 이용하는 두 가지 방법이 있다. 가속도 센서를 이용하는 방법은 연료 펌프의 진동수를 측정하여 회전수로 계산하는 방법이며, 전류 센서를 이용하는 방법은 펌프모터의 주기적 전압방출 특성을 이용하여 회전수를 계산하는 방법이다. 본 연구에서는 전류센서를 가속도 센서와 동시에 장착하여 다양한 측정 조건에 대한 실험을 수행하였다. 결론적으로 전류센서로도 연료펌프의 회전수를 정밀하게 측정하는 것이 가능하였으며 특히 낮은 회전수 영역에서는 가속도센서 대비 강건한 계측특성을 보였다. 오차 1% 이내의 회전수를 측정하기위하여, 가속도센서는 데이터 저장간격 0.5Hz 이하의 설정이 필요하였으며, 전류센서는 데이터 저장간격 2.0Hz이하의 설정이 필요하였다.

피에조 펌프 구동용 에너지 회수형 하이브리드 구동장치 고성능 운전에 관한 연구 (A Study on High Performance Operation of Hybrid Energy Recovery Drive System for Piezoelectric Pump)

  • 홍선기;이정섭;조용호;김기석;강태삼
    • 전기학회논문지
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    • 제64권10호
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    • pp.1426-1431
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    • 2015
  • Piezoelectric pump can be considered as R-C load and it needs something special driver because the output voltage does not become 0 even though the applied voltage is 0 with common converter. This operating system consists of fly-back converter to increase the input voltage and energy recovery inverter to apply square voltage to the piezoelectric pump. The energy recovery inverter can charge and discharge the energy of capacitive load. In this paper, to enhance performance of the driver, a few elements or circuits are added and modified. To drive the inverter safely, current limit resister is added and adjusted the value to valance the charging and discharging current. In addition, a current limit inductor is added to the input side to limit the input current and enhance the efficiency. Inductor only may make oscillation and another resister is added parallel to the inductor to solve this problem. The converter and inveter are assembled to one board for compactness. The appropriateness is proved with simulation and experiments.

VALVELSS 압전펌프 진동 해석 및 특성 (Vibration analysis of characteristics and valveless Type Piezoelectric micro-pump)

  • 임종남;오진헌;임기조;김현후
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.185-185
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    • 2009
  • Micropump is very useful component in micro/nano fluidics and bioMEMS applications. Using the flexural vibration mode of PZT bar, a piezopump is successfully made. The PZT bar is polarized with thickness direction. The proposed structure for the piezo-pump consists of an input and an output port, piezoelectric ceramic actuator, actuator support, diaphragm. The traveling flexural wave along the bar is obtained by dividing two standing waves which are temporally and spatially phase shifted by 90 degrees from each other. Fluid is drawn into a forming chamber, eventually the forming chamber closes trapping the fluid therein. The finite elements analysis on the proposed pump model is carried out to verify its operation principle and design by the commercial FEM software. Components of piezopump were made, assembled, and tested to validate the concepts of the proposed pump and confirm the simulation results. The performance of the proposed piezopump the highest pressure level of 83.4kHz.

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진행파를 이용한 압전 마이크로 펌프의 설계와 해석 (Design and Analysis of Piezoelectric Micro-Pump Using Traveling-Wave)

  • 나영민;이현석;박종규
    • 대한기계학회논문집A
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    • 제38권5호
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    • pp.567-573
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    • 2014
  • 최근에, 의학 분야의 MEMS 기술이 발전하면서 다양한 미세 유체 이송 시스템이 연구되고 있다. 본 논문에서는 기존의 펌프와는 다른, 두 개의 분리된 압전 판을 이용해 위장의 연동 운동을 모방한 마이크로 압전 펌프를 제안한다. 본 펌프는 진행파를 이용해 연동 운동을 일으켜 작동된다. 특히, 압전판에서 인가된 입력 전압에 의해 발생된 변위에 의해 동작된다. 이에 두 판 사이에서 진행파가 일어나며 유체는 진행파에 의해 생성된 압력차에 의해 이동된다. 압전 소자, 탄성체, 유체가 복합된 시스템을 이해하기 위해서 유한 요소 해석을 사용하였다. 챔버의 높이, 세라믹 개수 등의 설계 변수들을 변화시켜 유체의 유량을 확인하였다.

중소형 무인기 브레이크 시스템용 복합형 지능재료펌프 설계 (Design of the Compound Smart Material Pump for Brake System of Small·Medium Size UAV)

  • 이종훈;황재혁;양지연;주용휘;배재성;권준용
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제9권3호
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    • pp.1-7
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    • 2015
  • In this study, the design of compound smart materials hydraulic pump that can be applied to a small-medium size UAV having a limited space envelope and weight has been conducted. Compound Smart Material Pump(CSMP) proposed in this paper is composed of a pressurize pump and a flow pump for supplying the high pressure and fluid displacement to overcome the disadvantages of the piezoelectric actuator which has a small strain. Though this compound smart material pump has been designed as small size and lightweight as possible, it can sequentially supply the sufficient large flow rate and pressure required for the brake operation. For the design of CSMP, about 2,700 kg (6,000 lb) class fixed wing manned aircraft was selected. Based on the established requirements, the design of the CSMP have been done by strength, vibration, and fluid flow analysis.

볼-박판 스프링 형 체크밸브가 적용된 압전유압펌프의 가압 특성 (Pressurization Characteristics of Piezoelectric-Hydraulic Pump Adopting a Ball-Thin Plate Spring Type Check Valve)

  • 황용하;황재혁;배재성
    • 항공우주시스템공학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.7-14
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    • 2018
  • 본 연구에서는 소형 압전유압펌프가 적용된 브레이크 시스템의 부하압 개선을 위해 체크밸브에 대한 연구를 수행하였다. 가압 과정에서 부하의 정상상태 압력은 챔버압과 부하압이 체크밸브에 작용하는 단면적 비에 영향을 받는다. 체크밸브 유로 덮개는 역류 방지를 위해 유로의 단면적보다 넓게 제작되었기 때문에 단면적 비 조절을 위해 박판 스프링 형 체크밸브에 부가질량을 부착하는 방식을 제안하였다. 부가질량 부착에 의한 부하압 개선 효과를 확인하기 위해 상용코드를 이용하여 소형 압전유압펌프가 적용된 단순 브레이크 시스템의 모델링을 수행하였다. 모델링의 검증을 위해 부가질량이 부착되지 않은 박판 스프링 형 체크밸브를 적용한 펌프의 가압 실험결과와 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 검증된 아메심 모델링에 부가질량을 추가하였고 시뮬레이션을 통해 단면적 비 조절에 의한 고 부하압 형성 효과를 확인하였다. 부가질량 추가에 따른 소형 압전유압펌프 구성품을 새롭게 설계/제작한 후 브레이크 시스템의 가압 성능 실험을 수행하여 부하압 35% 의 성능 개선을 확인하였다.

ATILA를 이용한 진행파 회전형 밸브리스 압전펌프의 진동 해석 (Vibration analysis of valveless Type Piezoelectric micro-pump by using ATILA)

  • 임종남;오진헌;박철현;임기조;김현후
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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    • pp.215-216
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    • 2008
  • Using the extensional vibration mode of PZT ring, a piezopump is successfully made. The PZT ring is polarized with thickness direction. The traveling extensional wave along the circumference of the ring is obtained by dividing two standing waves which are temporally and spatially phase shifted by 90 degrees from each other. The proposed piezopump is consisted of coaxial cylindrical shells that are bonded piezoelectric ceramic ring.

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능동형 체크 밸브를 이용한 고출력 압전 마이크로펌프 (High-output Piezoelectric Micropump Using Active Check Valves)

  • 박중호;요시다 카즈히로;요코타 신이치;함영복;윤소남
    • 대한기계학회:학술대회논문집
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    • 대한기계학회 2003년도 추계학술대회
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    • pp.1864-1869
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    • 2003
  • A novel piezoelectric micropump using active check valves in place of conventional passive check valves in inlet and outlet has been proposed and investigated. It actively controls open/close motion of check valves using piezoelectric actuator for expansion/contraction of pump chamber. In this paper, bi-directional flow characteristics and load characteristics are experimentally investigated using an adequate timing control for valve closing motion with a prototype micropump fabricated with the effective size of $17{\times}8{\times}11mm^{3}$. From the experimental results, it is ascertained that optimal values of phase shift against voltage to drive pump chamber for realization of a miniaturized but powerful micropump, are $15^{\circ}$ in inlet check valve and $195^{\circ}$ in outlet. Based on the obtained results, a sheet-type active shuttle valve that has a unified valve-body for inlet and outlet check valves is proposed. A micropump with the effective size of $10{\times}10{\times}10mm^{3}$ is fabricated and basic characteristics are experimentally investigated.

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