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보고서 초록
요약문
SUMMARY (영문요약문)
CONTENTS (영문목차)
목차
제1장 연구개발과제의 개요 14
제2장 국내외 기술개발 현황 16
2.1. 국내 관련 기술 현황 16
2.2. 국외 관련 기술 현황 16
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 18
3.1. 초음파 액츄에이터용 압전 세라믹스 18
3.2. 압전 진동자 29
3.3. 구동회로 42
3.4. 일축 압전 리니어 액츄에이터 설계 46
3.5. 일축 압전 리니어 액츄에이터 제작 및 특성 70
3.6. 전방향 압전 리니어 액츄에이터 설계 77
3.7. 전방향 압전 리니어 액츄에이터 구동회로와 실험 85
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 92
제5장 연구개발결과의 활용계획 94
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 96
제7장 참고문헌 104
부록 106
자체평가의견서 108
연구개발 결과·활용보고서 113
연구성과 증빙 자료 사본 117
표 1.1. 전동모터와 압전 액츄에이터의 특성 14
표 3.1.1. Manufacturer and materials grade 19
표 3.4.1. 압전 세라믹스와 금속의 물질상수 49
표 3.4.2. 반파장 진동자의 시뮬레이션 조건 51
표 3.4.3. 반파장 진동자의 시뮬레이션 조건 (혼의 구조) 53
표 3.4.4. 혼의 구조에 따른 반파장 진동자의 변위특성 54
표 3.4.5. 반파장 진동자의 시뮬레이션 조건 (A₁/A₂) 55
표 3.4.6. 단면적 비율에 따른 반파장 진동자의 변위특성 56
표 3.4.7. 반파장 진동자의 시뮬레이션 조건 (혼의 길이) 58
표 3.4.8. 혼의 길이에 따른 반파장 진동자의 변위특성 58
표 3.4.9. 반파장 진동자의 시뮬레이션 조건 (세라믹스 위치) 59
표 3.4.10. 세라믹스 위치에 따른 반파장 진동자의 변위특성 60
표 3.4.11. PLUM의 시뮬레이션 조건 (전체길이) 61
표 3.4.12. PLUM의 시뮬레이션 조건 (반파장 진동자간의 거리) 62
표 3.4.13. PLUM의 시뮬레이션 조건 (돌출부의 길이와 단면적) 64
표 3.4.14. 돌출부의 변위특성 69
표 3.5.1. PLUM의 측정결과 76
그림 3.1.1. Experimental procedure of piezoelectric ceramics 19
그림 3.1.2. XRD patterns of the PMW-PNN-PZT + 0.1 wt% Y₂O₃ and x wt% ZnO ceramics sintered at 900℃ for 2h 22
그림 3.1.3. Density of the PMW-PNN-PZT + 0.1 wt% Y₂O₃ and x wt% ZnO ceramics sintered at 900℃ for 1h or 2h 22
그림 3.1.4. SEM images of the PMW-PNN-PZT + 0.1 wt% Y₂O₃ ceramics with various ZnO contents sintered at 900℃ for 2h (a) 0wt%, (b) 0.5wt%, (c) 1.0wt%, (d) 1.5wt%, (e) 2.0wt%, (f) 2.5wt% 23
그림 3.1.5. Mechanical quality factor (Qm) of PMW-PNN-PZT ceramics with 0.1 wt% Y₂O₃ and various ZnO contents sintered at 900℃ for 1h or 2h 23
그림 3.1.6. Electromechanical coupling factor (Kp)(이미지참조) of PMW-PNN-PZT ceramics with 0.1 wt% Y₂O₃ and various ZnO contents sintered at 900℃ for 1h or 2h 24
그림 3.1.7. Piezoelectric constant (d33)(이미지참조) of PMW-PNN-PZT ceramics with 0.1 wt% Y₂O₃ and various ZnO contents sintered at 900℃ for 1h or 2h 24
그림 3.1.8. Density of PMW-PNN-PZT ceramics with 0.1 wt% Y₂O₃ and various ZnO contents sintered at 850 ~ 900℃ for 2h 25
그림 3.1.9. SEM images of PMW-PNN-PZT + 0.1 wt% Y₂O₃ ZnO ceramics sintered at 850 ~ 900 ℃ for 2h :... 26
그림 3.1.10. Mechanical quality factor (Qm) of PMW-PNN-PZT ceramics with 0.1 wt% Y₂O₃ and various ZnO contents sintered at 850 ~ 900℃ for 2h 27
그림 3.1.11. Electromechanical coupling factor (Kp)(이미지참조) of PMW-PNN-PZT ceramics with 0.1 wt% Y₂O₃ and various ZnO contents sintered at 850 ~ 900℃ for 2h 27
그림 3.1.12. Piezoelectric constant (d33)(이미지참조) of PMW-PNN-PZT ceramics with 0.1 wt% Y₂O₃ and various ZnO contents sintered at 850 ~ 900℃ for 2h 28
그림 3.2.1. 란쥬반 진동자와 혼의 구조 29
그림 3.2.2. 반파장 진동자 30
그림 3.2.3. 평판의 운동 35
그림 3.2.4. 질점의 타원궤적 41
그림 3.3.1. PLUM 구동회로의 블록도 42
그림 3.3.2. PLL 회로의 블록도 42
그림 3.3.3. P/D의 출력신호 43
그림 3.3.4. 푸시-풀 인버터의 구조 43
그림 3.3.5. 푸시-풀 인버터의 동작 44
그림 3.3.6. 푸시-풀 인버터의 동작 45
그림 3.3.7. 푸시-풀 인버터의 동작 (출력신호) 45
그림 3.4.1. 시뮬레이션 순서도 46
그림 3.4.2. 선형 초음파 모터의 구조 47
그림 3.4.3. 진동빔 액츄에이터의 동작원리 48
그림 3.4.4. 반파장 진동자의 구조 50
그림 3.4.5. 반파장 진동자의 경계조건 51
그림 3.4.6. 반파장 진동자의 변위특성 52
그림 3.4.7. 반파장 진동자의 응력특성 53
그림 3.4.8. 반파장 진동자의 혼의 구조 54
그림 3.4.9. 혼의 구조에 따른 변위량 55
그림 3.4.10. 반파장 진동자의 경계조건 (A₁/A₂) 56
그림 3.4.11. 단면적 비율에 따른 변위량 57
그림 3.4.12. 반파장 진동자의 경계조건 (혼의 길이) 58
그림 3.4.13. 혼의 길이에 따른 변위 및 응력 특성 59
그림 3.4.14. 반파장 진동자의 경계조건 (세라믹스 위치) 60
그림 3.4.15. 세라믹스 위치에 따른 변위량 60
그림 3.4.16. PLUM 도면 (전체길이) 61
그림 3.4.17. PLUM 길이에 따른 돌출부의 변위궤적 62
그림 3.4.18. PLUM 도면 (반파장 진동자간의 거리) 63
그림 3.4.19. 반파장 진동자간의 거리에 따른 돌출부의 변위궤적 63
그림 3.4.20. PLUM 도면 (돌출부의 길이와 단면적) 64
그림 3.4.21. 돌출부의 길이에 따른 변위궤적 65
그림 3.4.22. 돌출부의 지름에 따른 변위궤적 65
그림 3.4.23. PLUM 도면 (혼의 유무) 66
그림 3.4.24. 혼의 유무에 따른 돌출부의 변위궤적 67
그림 3.4.25. PLUM의 도면 67
그림 3.4.26. PLUM의 FEM 분석 (T/4) 68
그림 3.4.27. 돌출부의 변위궤적 69
그림 3.5.1. PLUM의 구조 70
그림 3.5.2. PLUM 도면 71
그림 3.5.3. PLUM의 사진 71
그림 3.5.4. PLUM의 측정 시스템 72
그림 3.5.5. 주파수-어드미턴스 특성 73
그림 3.5.6. 진동빔 액츄에이터의 측정 위치 73
그림 3.5.7. 진동빔 액츄에이터의 주파수-속도 특성 74
그림 3.5.8. 접합점의 변위궤적 (점 2,8) 75
그림 3.5.9. PLUM의 실험 결과 76
그림 3.6.1. 란쥬반 진동의 원리 77
그림 3.6.2. 제안된 전방향 초음파 액츄에이터 구조 78
그림 3.6.3. 전방향 초음파 액츄에이터의 재질 및 세라믹 전극 78
그림 3.6.4. 전방향 액츄에이터의 어드미턴스 특성 79
그림 3.6.5. 56.8 kHz에서의 액츄에이터의 변위 79
그림 3.6.6. 62.2 kHz에서의 액츄에이터 변위 80
그림 3.6.7. 65.8 kHz에서의 액츄에이터 변위 80
그림 3.6.8. 73.6 kHz에서의 액츄에이터 변위 80
그림 3.6.9. 56 kHz부터 66 kHz 까지의 어드미턴스 특성 81
그림 3.6.10. 혼합 모드 시뮬레이션 결과 I 82
그림 3.6.11. 혼합 모드 시뮬레이션 결과 II 82
그림 3.6.12. 기본적인 4방향 구동방법 83
그림 3.6.13. XZ축 변위를 갖는 시뮬레이션 결과 83
그림 3.6.14. YZ축 변위를 갖는 시뮬레이션 결과 84
그림 3.7.1. 제작된 전방향 초음파 액츄에이터 85
그림 3.7.2. 전방향 액츄에이터 스테이지 85
그림 3.7.3. 스테이지 장착된 액츄에이터의 어드미턴스 특성 86
그림 3.7.4. 전방향 액츄에이터 구동 블록 다이어그램 86
그림 3.7.5. EPM240G의 내부 구성 87
그림 3.7.6. LC 매칭을 위한 회로 구성 88
그림 3.7.7. 전방향 초음파 액츄에이터 구동 드라이버 88
그림 3.7.8. 구동 드라이버의 출력 파형 89
그림 3.7.9. 알루미나 팁의 변위 89
그림 3.7.10. 전방향 초음파 액츄에이터의 4방향 구동 테스트 결과 90
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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