• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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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].

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.3 no.3
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• pp.165-172
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• 1998

The electromechanical energy conversion conditioning and processing implementation in USM direct motion control system is generally divided into two power stages: the two-phase high-frequency ac power inversion stage for driving piezoelectric ceramic PZT transducer array off the USM stator and the mechanical thrust power conversion stage based on the frictional force between the piezo electric stator array and the rotary slider of the USM. However, the dynamic and steady-state mathematical modeling of the USM is extremely default from a theoretical point of view because it contains many complicated an nonlinear characteristics dependant on operation temperature. In +2$0^{\circ}C$~3$0^{\circ}C$, the operating characteristics of the USM has represented normal condition. But the other temperature, it has abnormal condition so that driving frequency, current and motor speed will be down. The recent USM has controller without temperature compensation. This study represents the fuzzy controller for speed compensation according to operating temperature by driving frequency.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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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.