• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.343-343
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• 2008

Newly designed structure of a thin ultrasonic rotary motor was proposed. Thin brass plate was used as a cross shaped vibrator and eight ceramic plates were attached on the upper and bottom sides of the brass plate as in Figure 1. The thin type ultrasonic motor has the structure adherent piezoelectric ceramic on the top and bottom surface of the thin elastic body. The direction of polarization is decided so as to occur the elliptical displacement in regular sequence at touch point A, B, C and D of stator contacted with rotor. By applying two electric fields which have 90 degree phase difference on the ceramics, each contact points make rotational displacements as in figure 2. Finite element analysis program ATILA was used to find the optimal size of the stator. As a result of the simulation, elliptical displacements of the tips were obtained at off-resonance frequencies. The maximum displacements of the contact tips were obtained at the length of 16[mm], width of 6[mm] and thickness of 0.4[mm]. Changes of the resonance frequencies were inversely proportional to the length of ceramic and proportional to the width of ceramic. Elliptical motions of the contact tips. of the stator were consistently obtained at off resonance frequencies. From a prototype motor, speed of 600[rpm] was obtained at 20[Vrms].

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.109-109
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• 2009

This paper represented driving characteristic of a thin-type ultrasonic motor by fabricating and utilizing two kinds of drivers which could generate sinusoidal wave, square wave, respectively. A thin brass plate was used as a cross shaped vibrator and sixteen ceramic plates were attached on upper and bottom side of the brass plate. From the thin stator, elliptical displacements of the four contact tips were obtained. Speed, torque, and current were measured by applying sinusoidal waves through driving equipment such as function generator, power amplifier: to measure characteristic of the motor. As a result, the speed and the torque changed linearly at either driving frequency of 88.6 ~ 87.6[kHz] or voltage of 24~36[V]. Two-drivers which generate sinusoidal waves and square waves were designed respectively, and then were compared through some experiments in order to be put to practical use. In conclusion, the drivers had similar characteristic of speed-torque at similar frequency and voltage. It was able to control the motor linearly by using the driver generating square wave among two-drivers. Besides, it also was possible to make the drivers smaller.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.335-340
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• 2008

In this study, novel structured thin ultrasonic rotary motor has been proposed. Ultrasonic motors are based on an elliptical motion on the surface of elastic body. Thin brass plate was used as a cross shaped vibrator and eight ceramic plates were attached on upper side and bottom side of the brass plate. From the thin stator, elliptical displacements of the four contact tips were obtained. To find the optimal size of the stator, motions of the motors were simulated using ATILA by changing length, width and thickness of the ceramics. The stators had commonly three resonance peaks and contact tips of the stator moved on tangential or normal trajectories at these resonance peaks. The maximum displacements at the resonance peaks were compared. As results, maximum displacements of the contact tips were obtained at the length of 16 mm, width of 6 mm and thickness of 0.4 mm. Changes of the resonance frequencies were inversely proportional to the length of ceramic and proportional to the width of ceramic. The motor was fabricated by using the designed stator. And, the characteristics of the motor were compared with the simulated results. When the motor was fabricated with these results, speed fo 935 rpm was obtained by input voltage of 25 Vrms at 93.5 kHz.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.51-51
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• 2009

Thin Cross 초음파모터의 구조는 그림 1(a)와 같이 크로스형태의 얇은 스테이터에 윗면과 아랫면에 각각 8개의 압전세라믹이 부착된 형태이다. 압전세라믹의 분극방향은 로터와 접촉하는 스테이터의 중심부인 네 개의 타 점에서 순차적인 타원변위가 생성되도록 결정된다. 유한요소해석프로그램인 ATILA 5.2.4를 사용하여 최적설계된 모델을 제작하였고, 푸쉬풀 게이지, x-y 스테이지, rpm 메타, 토크 게이지를 이용하여 구동시스템을 구성하였다. 그림 1(b)는 마이크로컨트롤러(ATmega)를 이용한 구동 드라이버를 보여준다. 한 주기에서 1/4분주의 순차적인 네 개 의 구형파를 생성하고, 이를 push-pull회로를 통하여 90도의 위상차가 나는 정현파를 생성하여 초음파 모터의 구동 전원으로 사용한다. 피드백 회로인 맨코더와 AD 컨버터는 정속도 운전을 위해서 사용되었다. 제안된 구동드라이버를 이용하여 측정한 결과, 기존의 제품화된 드라이버와 비교하여도 특성의 큰 차이를 보이지 않았으며 피드백 회로를 통하여 부하변화에 따른 속도의 극심한 변화를 비교적 안정화 시킬 수 있었다. 입력전압을 증가시킬수록 속도는 선형적인 증가를 보였고 토크는 이와 반대로 감소하는 특성을 보였다. 피드백 제어회로가 없는 경우에는 프리로드 변화에 따른 극심한 속도 변화를 보였고, 피드백 제어를 하였을 경우에는 0.2~0.4[N]의 범위에서 정속도 운전이 가능함을 확인하였으며, 장시간의 운전에도 온도 및 속도특성이 안정적인 특성을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.193-193
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• 2009

Thin-type 초음파모터의 구조는 크로스형태의 앓은 스테이터에 윗면과 아랫면에 각각 8개의 압전세라믹이 부착된 형태이고, 압전세라믹의 분극방향은 로터와 접촉하는 스테이터의 중심부인 네 개의 타점에서 순차적인 타원변위가 생성되도록 결정된다. 유한요소해석프로그램인 ATILA 5.2.4를 사용하여 형태, 길이, 두께, 스테이터 재질, 클램프특성이 최적 설계된 모델을 제작하였고, 푸쉬풀 게이지, x-y 스테이지, rpm 메터, 토크 게이지, 맨코더, AD컨버터를 이용하여 피드백 제어 구동시스템을 구성하였다. 그림 I은 마이크로컨트롤러 (ATmega)와 피드백회로를 이용한 구동 드라이버를 보여준다. 한 주기에서 1/4분주의 순차적인 네 개의 구형파를 생성하고, 이를 push-pull회로를 통하여 90도의 위상차가 나는 정현파를 생성하여 초음파 모터의 구동전원으로 사용한다. 피드백 회로인 엔코더와 AD 컨버터는 초음파모터의 속도를 피드백하여 정속도 운전을 위한 전압제어에 사용되었다. 특성 측정 결과, 제품화된 드라이버와 비교하여 큰 차이를 보이지 않았고 피드백 회로를 통하여 부하변화에 따른 속도의 극심한 변화를 0.2~0.4[N]의 범위에서 정속도 운전이 가능하였으며, 장시간의 운전에도 온도 및 속도특성이 안정적임을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.201-201
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• 2008

박형초음파모터의 구조는 그림 1(a) 와 같이 크로스형태의 앓은 스테이터에 윗면과 아랫면에 각각 8 개의 압전세라믹이 부착된 형태이다. 압전세라믹의 분극방향은 로터와 접촉하는 스테이터의 A, B, C, D 네 개의 타점에서 순차적인 타원변위가 생성되도록 결정된다. 유한요소해석프로그램인 ATILA 5.2.4를 사용하여 최적설계를 한 결과 폭 3[mm], 길이 18[mm], 두께 1.8[mm], Brass 재질, Mid surface clamp 조건에서 입력전압 18[Vrms] 일 때 0.3[${\mu}m$]의 변위를 보였다. 최적설계된 모델을 제작하였고, 정확한 실험결과를 얻기 위해서 푸쉬풀게이지, x-y스테이지, rpm 메타, 토크게이지를 이용하여 실험테이블을 구성하였다. 그림 1(b) 는 마이크로컨트롤러를 이용한 구동 드라이버를 보여준다. 한 주기에서 1/4분주의 순차적인 네 개의 구형파를 생성하고, 이를 push-pull회로를 동하여 90도의 위상차가 나는 정현파를 생성하여 초음파 모터의 구동전원으로 사용한다. 엔코더와 AD 컨버터를 이용하여 정속도 운전을 위한 피드백 제어가 된다. 제안된 구동드라이버를 이용하여 측정한 결과, 구동 주파수 88.6[kHz], 입력전압 [40Vrms], preload 0.2 [N]에서 130 [rmp] 의 속도와 25 [gfcm] 의 토크특성을 보였다. 압력전압을 증가시킬수록 속도는 선형적인 증가를 보였고, 토크는 이와 반대로 감소하는 특성을 보였다. 피드백 제어회로가 없는 경우에는 preload 변화에 따른 극심한 속도 변화를 보였고, 피드백 제어를 하였을 경우에는 0.2~0.4[N]의 범위에서 정속도 운전이 가능함을 확인하였다. 기존의 주파수발생기와 파워 엠프를 이용한 구동장비와의 특성비교에서도 큰 차이를 보이지 않았으며, 장시간의 운전에도 안정적인 구동이 가능함을 확인하였다.