링형 초음파모터의 고정자 진동 해석 및 구동회로 개발 = The Vibration Analysis of the Stator of a Ring Type Ultrasonic Motor and Development of Driving Circuit
본 논문에서는 링형 초음파 모터의 고정자의 굽힘진동에 대한 일반적인 해석에 대해 기술하였다. 전기-기계 결합효과를 고려하여 일반화 응력과 변형의 개념을 정립하였고, 일반화 압전방정식, 일반화 응력과 변형의 관계, 미분운동방정식에 대해 기술하였다. 또한 고정자의 진동모드 계산과 공진주파수를 계산하기 위해 유한요소법을 적용하였으며, 유한요소법을 이용한 진동해석 프로그램인 ATILA를 사용하여 고정자의 공진주파수와 변위를 계산하였다. 초음파 모터의 구동을 위해 20kHz 이상의 고주파 전원이 필요하기 때문에 2상 병렬 공진형 인버터를 제작하여 구동전압의 주파수 및 크기를 측정하여 고정자 해석과 구동회로 시뮬레이션과 비교하였다.
In this paper, the bending vibration analysis of the stator for a ring type ultrasonic motor is described. Considering the electromechanical coupling effect, the concepts of generalized stress and strain are explained in detail using the generalized piezoelectric equations, which is the relationship between generalized stress and strain, the differential motion equation were derived. The vibration modes and resonance frequencies of the stator were calculated using the finite element code ATILA. For driving of ultrasonic motor, a two-phase parallel-resonant inverter was made. The stator analysis results and driving circuit simulation results are compared with measured frequencies and amplitudes.
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