• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.233-233
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• 2008

A piezoelectric ultrasonic linear motor shaped with 'Butterfly' wings has been developed for thin electronics such as cellular phone and PDA. The butterfly piezoelectric transducer is simply composed of an elastic plate, which includes a tip for energy transfer and two protrusions to fix it, and two piezoelectric ceramics. Contact materials, such as a brass, and steel and alumina can make it possible to improve dynamic properties of the motors over a wide range of tribological conditions. The dynamic properties of the motor have been intensively measured and analyzed according to the applied voltage wave forms at the various frequencies. The results of numerical study and experimental investigation will be used for the future optimization of the actuator and the realization of the advanced ultrasonic motor.

• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.13 no.1
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• pp.111-118
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• 1999

Throughout this thesis, I describe the design, fabrication, and evaluation of the 3 DOF farce-reflecting haptic interface using USMs(ultrasonic motors). This haptic interface allows a htmlaIl "observer" to explore and interact with a virtual environrrent for the sense of touch. To effectively display the mechanical impedance of the htmlaIl hand we need a haptic device with specific characteristics, such as low inertia, alrmst zero friction and very high stiffness. USMs have attracted considerable attention as the actuator satisfied these conditions. An observer may grasp the end effector of revice and interact with surfaces and objects created within a virtual environment The revice provires force feedback, allowing users to "feel" objects within the environment. The device works very well, as users are able to detect the edge of the wall, the stiffness of the button and the puncture. TIle force-reflecting haptic interface could be suitable as a master for micro-surgery or as an interface to virtual reality training systems.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.27 no.5
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• pp.286-291
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• 2014

In this study, novel ultrasonic rotary motor of hexadecagon shape stator was proposed. Stator of the hexadecagon ultrasonic motor was composed of an elastic ring and ceramics. The elastic ring had sixteen sides and sixteen angular points. Eight ceramics were attached on the outer surface of the eight sides of the ring. When rotor of cylindrical shaft was inserted inside of the ring stator, central lines of the sixteen sides of the stator hold the shaft by the slight pressures(frictions). This slight pressure was a preload of the motor and it could be controlled by radius and thickness of the ring. When two sinusoidal voltages which have 90 degree phase difference were applied to each four ceramics, elliptical displacements of inner surface of the ring were obtained. These elliptical displacements of the inner surface rotated the shaft rotor through the frictions. The proposed hexadecagon ultrasonic motor was designed and analyzed by using the finite element method (FEM), depending on materials of the elastic ring. Based on the FEM results, one model of motor which showed maximum displacement at contact points was chosen and fabricated. And characteristics of the motor were compared with simulated results. When the motor was fabricated with these results, EL20ET0.5CT0.5CW2 model showed 115[rpm] speed about input voltage of 60[Vrms] at 65.6[kHz]. And the maximum torque of 6[gfcm] was obtained. From these results, the hexadecagon shaped ultrasonic motor can be used to actuator for optical device which needs detailed position control. Also it can be used to medical and portable device by reducing size and weight.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.203-204
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• 2008

In this study, in order to develop the multilayer piezoelectric actuator and ultrasonic resonator, PMN-PNN-PZT ceramics were fabricated by the variations of ball size at sintering temperature of $900^{\circ}C$ and their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated as a function of the variations of ball size. When the ball size was 3mm$\phi$, density, dielectric constant$({\varepsilon}r)$, electromechanical coupling factor(kp) and piezoelectric d constant$(d_{33})$ were increased. At the ball size of 3mm$\phi$, the specimen showed the optimum values of density=7.909g/$cm^3$, kp=0.592, Qm=1292, $d_{33}$=368pC/N, $\varepsioln_r$=1502, respectively.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.17 no.2
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• pp.25-31
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• 1998

본 연구에서는 자동차 유리판에 초음파 대역 진동을 효율적으로 발생시킬 수 있는 압전 액츄에이터를 개발하고자 하였다. 자동차 유리판을 단순지지 평판으로 가정하였으며, 액츄에이터로는 PZT 진동자를 사용하였다. 유한 요소법(Finite Element Method)을 통하여 유리판의 최적 공진 주파수와 유리판에 부착할 압전 진동자의 구조 조건인 최적 위치와 개 수를 결정하였다. 설계 결과에 따라 자동차 유리판에 압전 진동자를 부착하여 임펄스 응답 해석(impulse response analysis)과 임피던스 해석(impedance analysis)을 수행하여 구동 주 파수를 확인하였다. 그 결과, 이 주파수로 가진하여 유리판 전면에 걸쳐 고른 초음파 진동이 분포함을 확인하였으며, 나아가 전기적 임피던스 매칭(impedance matching)을 통해 더 큰 효율의 진동을 발생시킬 수 있었다.

• Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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• spring
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• pp.361-364
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• 2002

의료용 초음파 진단기는 음축 방향 초점거리의 제어를 위해서 각 진동요소의 전기단자에 전기회로를 이용한 가중치를 부가하는 방식을 사용하고 있다. 그러나 본 연구에서는 단일 PVDF로 구성된 트랜스듀서에 바이몰프 타입의 엑츄에이터를 부가하여 진동요소의 배열이나 전기적 가중치의 부가없이 기계적으로 곡률 반경(R.O.C. : Radius Of Curvature)을 제어하는 방법을 제안하였고, 바이몰프 타입 엑츄에이터에 인가한 전압 변화에 따른 트랜스듀서의 곡률 반경 변화를 측정하여 이에 따른 수중에서의 음장 분포 변화를 시뮬레이션 결과와 비교하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.174-174
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• 2008

초음파를 이용하여 액체 연료를 분사하면 균일한 입경과 미립화가 우수하며 에너지 절약과 공해방지등을 할 수 있다. 또한 유속과 유량에 관계없이 이용할 수 있어 반도체 분야의 웨이퍼와 평판 표시기상에 사진 석판용 화학물질의 균일도포 컴퓨터 하드 디스크의 광택제 도포등에 사용할 수 있다. 이처럼 초저의 유출 용량을 요구하는 모든 공정 및 액체연료의 분사가 요구되는 모든 산업에 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 하지만 현제까지 주로 사용되고 있는 초음파노즐의 액츄에이터는 단판액츄에이터형로 높은 교류전압을 인가해주어야 하는 단점을 가지고 있다. 이 단점을 해결하기 위해 적층액츄에이터형을 사용하여 초음파 노즐 구동하면 낮은 교류 입력전압에서도 단판액츄에이터형 초음파 노즐과 같은 특성을 가질 수 있다. 또한 초음파 노즐의 구동시 기계적인 진동을 이용하므로 많은 열을 발생시켜 노즐의 온도가 상승하여 세라믹 액츄에이터에도 그 영향을 미치게 되어 열적 열화 현상이 일어날 수 있기에 높은 큐리온도를 가지는 액츄에이터가 필요하다. 본 실험에서는 $Pb(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.02}(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.12}(Zr_{0.50}Ti_{0.50})_{0.86}O_3$ 조성을 사용하여 $900^{\circ}C$의 저온에서 액상 소결하여 적층혈액츄에이터를 제작하였으며 압전 및 유전 특성을 조사하였다. 제작된 초음파노즐을 구동하기 위해서는 약 36kHz의 30V이상의 교류입력전압 할 수 있는 구동회로가 필요로 한다. 압전액츄에이터의 구동을 위해서는 정확한 정현파 입력이 필요 없다. 압전액츄에이터의 특성상 유사 정현파 입력 만으로도 임피던스 매칭이 이루어지기 때문에 설계가 쉽고 간편한 Push-Pull 방식을 이용한 PWM인버터를 사용하였고 인버터의 출력 주파수를 34~38kHz까지 가변 할 수 있게 설계하였다. 제작된 적층액츄에이터형 초음파 노즐을 PWM인버터로 실제 액체 연료인 경유를 분사하였을 때의 액츄에이터의 온도 변화에 따른 공진주파수와 온도 의존성, 전기적 특성을 조사하고 미립화 분사되는 경유의 미립자 크기 및 최대 분사량을 조사 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.329-330
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• 2006

본연구에서는 초음파 모터 등의 고출력 액츄에이터에 응용 가능한 $0.4Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$-$0.6Pb(Zr_{0.405}Ti_{0.595})O_3$ + 0.25wt% $Fe_2O_3$ 조성시스템에 $MnO_2$ (0~1 wt.%)첨가하여 압전, 유전특성 및 미세구조에 관해 고찰하였다. 본조성을 $1125{\sim}1175^{\circ}C$ 온도에서 2시간 소결하여 시편을 제조하였으며 이의 결정구조 및 미세조직을 분석하였다. $MnO_2$ 첨가량 증가에 따라 압전 상수와 전기기계결함계수는 감소하였으며, 기계적 품질계수는 0.5 wt% 첨가시까지 증가하였으나 첨가량이 그 이상 증가함에 따라 감소하였다. 압전특성은 $1125^{\circ}C$에서 소결한 $MnO_2$ 0.5wt%조성에서 ${\varepsilon}r$ = 2040, kp = 0.66, $d_{33}$ = 504, Qm=438의 우수한 특성을 나타내었다.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.11 no.2
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• pp.65-68
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• 2010

The operation principle of a traveling wave rotary type ultrasonic motor can be successfully applied to the fluidic transfer mechanism of the micro-pump. This paper proposes an innovative valveless micro-pump type that uses an extensional vibration mode of a traveling wave as a volume transportation means. The proposed pump consists of coaxial cylindrical shells that join the piezoelectric ceramic ring and metal body, respectively. In order to confirm the actuation mechanism of the proposed pump model, a numerical simulation analysis was implemented. In accordance with the variations in the exciting wave mode and pump body dimension, we analyzed the vibration displacement characteristics of the proposed model, determined the optimal design condition, fabricated the prototype pump from the analysis results and evaluated its performance. The maximum flow rate was approximately $595\;{\mu}L/min$ and the highest back pressure was 0.88 kPa at an input voltage of $130\;V_{rms}$. We confirmed that the peristaltic motion of the piezoelectric actuator was effectively applied to the fluid transfer mechanism of the valveless type micro pump throughout this research.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.317-317
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• 2008

기존의 초음파 노즐은 단판액츄에이터형 초음파 노즐을 사용하여 연체 연료를 분사하였다. 하지만 단판액추에이터형 초음파 노즐은 300V이상의 고전압을 필요로 하여 소비전력이 높은 단점을 가지고 있다. 하지만 적층액츄에이터형 초음파 노즐은 저전압 구동이 가능하여 낮은 소비전력을 가지며, 단판액츄에이터헝 초음파 노즐보다 우수한 분사특성을 가지고 있는 장점이 있다. 또한 공진형 인버터를 사용하여 초음파 노즐을 구동하는 경우 노즐의 구동 전압을 공진에 의하여 쉽게 얻어질 수 있는 장점과 구동 스위치에 가해지는 전압의 크기가 상대적으로 작게되므로 인버터 구동에 저전압 MOSFET를 사용함으로써 도통손실의 저감 및 구성회로의 저압화 등에 유리한 이점이 있다. 본 연구에서는 적층액츄에이터형 초음파노즐을 개발하고 그에 따른 공진형 인버터를 설계하여 적층엑츄에이터형 초음파 노즐의 분사 시스템을 제안 한다. 또한 실제 액체연료인 경유를 분사하여 전기적특성과 분사특성을 조사한다.