• Title, Summary, Keyword: 압전소자

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The Application of "Energy Harvesting" through out the Large Building (에너지 하베스팅의 대형 건물 내에서의 응용)

  • Seo, Myeong-A;Lee, Dong-Hwan;Kim, Ki-Suk;Jo, Jang-Won;Kim, Bo-Ram;Ma, Jae-Won;Lim, Hyun-Woo
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.111-112
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    • 2015
  • 우리는 이 논문에서, 압전소자, 태양열판, 풍력, 전자기 유도 현상 등을 사용하여 버려지는 폐에너지를 수확하는 에너지 하베스팅의 방법에 대해 서술하고, 그것을 적용하는 아이디어 등을 설명할 것이다. 압전소자의 효율을 측정한 방법과 결과 및 그 효율을 높일 수 있는 모형에 대해 서술할 것이다. 또한, 나머지 방법들의 분석과 에측 내용을 서술할 것이다.

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Electrical Properties of PNN-PMN-PZT ceramics for Rosen Type Transformer Applications (Rosen type 변압기 응용을 위한 PNN-PMN-PZT 세라믹스의 전기적 특성)

  • Joo, H.K.;Kim, I.S.;Song, J.S.;Kim, M.S.;Jeong, S.J.;Lee, D.S.
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.1244-1245
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    • 2008
  • Recently, piezoelectric transformer is applied to wide fields. Multi layer piezoelectric transformer has the advantage of high step up ratio, electromechanical coupling coefficient(Kp) and mechanical quality factor(Qm), but is indicated of peeling-phenomenon of electrode, rising sintering temperature made price of costly electrode. So in this study, it discuss on method for fabrication of rosen type piezoelectric transformers. For the fabrication as rosen type piezoelectric transformers, synthesized the powder using 0.01Pb$(ni_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ - 0.08Pb$(Mn_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ - 0.91Pb$(Zr_{0506}Ti_{0496})O_3$ (abbreviated as PNN-PMN-PZT) ceramics. The density, microstructure, dielectric and piezoelectric properties as a function of sintering temperature were investigated. The results indicated that the optimized properties of ceramics were obtained at sintering temperature of 1200$^{\circ}C$, showed the value of $d_{33}$=273pC/N, $K_p$=0.60 $Q_m$=1585, ${\varepsilon}_r$=1454, density=7.917$g/cm^3$ and $tan{\delta}$=0.0064.

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Micro Power Properties of Harvesting Devices as a Function of PZT cantilever length and gross area (PZT 캔틸레버의 길이와 면적에 따른 에너지 하베스팅 장치의 출력 특성)

  • Kim, I.S.;Joo, H.K.;Song, J.S.;Kim, M.S.;Jeong, S.J.;Lee, D.S.
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.1246-1247
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    • 2008
  • With recent advanced in portable electric devices, wireless sensor, MEMS and bio-Mechanics device, the new typed power supply, not conventional battery but self-powered energy source is needed. Particularly, the system that harvests from their environments are interests for use in self powered devices. For very low powered devices, environmental energy may be enough to use power source. Therefore, in other to made piezoelectric energy harvesting device, PMN-PZT thick film was formed by the screen printing method on the Ag/Pd coated alumina substrate. The layer was 8 layers and slurry where a-terpineol, ethycellulose, ferro B-75001 as Vehicle, PMN-PZT powder used are fabricated by ball mill. The output power quality was be also investigated by changing the load resistance, weight and frequency. The made piezoelectric energy harvesting device was resulted from the conditions of 33$k{\Omega}$, 0.25g, 197Hz respectively. The thick film was prepared at the condition of 2.75Vrms, and its power was 230${\mu} W$ and its thickness was 56${mu}m$. The piezoelectric energy harvesting device output voltage was increased, when the load weight, load resistance was increasing and resonance frequency was diminishing. The other side, resonance frequency was diminished, when the weight was increasing. And output power was continuously it changed by load resistance, output voltage, weight and resonance frequency.

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An Exploration on the Piezoelectric Energy Harvesting Clothes based on the Motion Analysis of the Extremities (인체의 사지 동작 분석에 기반한 압전 에너지 수확 의류의 탐색적 연구)

  • Park, Seon-Hyung;Cho, Hyun-Seung;Yang, Jin-Hee;Yun, Dae-Yeon;Yun, Kwang-Seok;Lee, Joo-Hyeon
    • Science of Emotion and Sensibility
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    • v.16 no.1
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    • pp.85-94
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    • 2013
  • Recently, researches of piezoelectric energy harvesting were tried and in this study, a piezoelectric energy harvesting clothes was developed. First, piezoelectric energy harvesting zone on the extremities were drawn by 3D motion capturing and as a result, the hip, the elbow, and the knee were determined. A new structure of piezoelectric harvester was developed for appling to clothes. Because it needed to be flexible and sensitive for human body, the 2 layer stacked structure was proposed. A prototype of seamless garment was designed for a harvesting clothes because it needed to be body-tight and not to restrict the movement. High peak-to-peak voltages were acquired from the energy harvesting clothes.

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적층형 압전변압기

  • 박창화;한득영
    • 전기의세계
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    • v.33 no.10
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    • pp.625-630
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    • 1984
  • 압전변압기는 압전효과를 응용한 점화소자와 필터의 중간적인 존재로서 그 두 기능을 합친 것과 같은 특성을 가지며, 전기적 에너지가 기계적 에너지로 변환된 후 다시 전기적 에너지로 환원되는 과정을 통하여 고전압을 얻는 변압기이다. 이러한 변압기는 자속을 응용하는 일반적인 변압기와는 달리, 유전체인 압전세라믹소자의 압전현상과 공진현상을 응용하므로 주파수대역이 좁고 취급되는 전류가 적다는 단점이 있으나, 구조가 간단하고, 제작이 용이하며, 소형이고, 손실이 적은 장점들이 있어서 특히 고전압고전류원을 필요로하는 음극선관, 음이온발생기, 집진기, 전자복사기, 도장기 등에 이용되고 있으며, 최근에는 다른 분야에도 응용이 시도되고 있다. 여기서는 기존의 압전변압기 중에서 가장 많이 쓰이고 있는 Rosen형(또는 transverse형)압전변압기의 구조와 특성들을 간단히 기술하고, 새로운 형태인 적층형 압전변압기에 관하여 소개하고자 한다.

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Evaluation of Piezoelectric Transformer Fabricated with PNN-PMN-PZT Ceramics (PNN-PMN-PZT계 소결체를 이용한 압전트랜스포머 제작 및 특성평가)

  • Ahn, Sang-Ki;Lee, Myung-Woo;Kim, Sung-Jin;Ryu, Sung-Lim;Kweon, Soon-Yong
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • pp.158-158
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    • 2009
  • 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 변환소자인 압전 세라믹스는 액추에이터, 변압기, 초음파모터 및 각종 센서로 응용되고 있으며, 그 응용분야는 크게 증가하고 있다. 최근에는 이러한 압전 소자를 앞으로 도래하는 ubiquitous, 무선 모바일 시대의 휴대용 전자제품, robotics 등의 분야에 적용하기 위하여 소형화 및 경량화를 구현하고자 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 압전 특성이 우수한 PNN-PMN-PZT 삼원계 세라믹을 이용하여 압전 트랜스포머를 제작하고 전기적 특성을 평가하였다. 압전트랜스포머는 전왜-압전효과를 이용한 소전력용 고전압발생소자로서 종래의 권선형 트랜스포머에 비교해서 소형, 경량이면서 승압비가 높고 구조가 간단하므로 직류 고전압전원에 응용되고 있다. 압전트랜스의 이론적인 고찰은 Rosen 이후로 많은 연구자들에 의해서 보고되었다. 그런데 압전세라믹트랜스는 공진 시 강력한 에너지변환을 하기 때문에 재료의 물리적 특성이 매우 중요함에도 불구하고, 이러한 물리적 특성에 관한 연구는 거의 없었다. 따라서 본 연구에서는 물리적 특성과 전기적 특성의 상호 연관성을 고찰하고자 하였다. 압전트랜스용 재료는 전기기계결합계수($k_p$)와 기계적품질계수(Qm)가 높아야 한다. 전기기계결합계수를 높이기 위해서는 상경계 조성의 Pb(Zr,Ti)$O_3$[PZT]계 세라믹스가 가장 우수하다. 본 연구에서는 기계적 품질계수를 향상시키기 위해서 $Pb(Nn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.06+x}(Mn_{1/3}Nb_{2/3})_{0.065-x}(Zr_{0.48}Ti_{0.52})_{0.875}0_3$계의 조성을 설계하여 압전특성을 평가하고 미세구조를 분석하였다. 또한 압전트랜스를 제작하여 입출력의 승압비 및 주파수 특성 등도 평가하였다.

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Spectral Element Analysis for the Electro-Mechanical Admittance of a Piezoelectric Wafer Bonded on a Plate (판구조물에 부착된 압전소자의 전기역학적 어드미턴스 스펙트럼 요소 해석)

  • Kim, Eun-Jin;Shon, Sohn;Park, Hyun-Woo
    • Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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    • pp.239-242
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    • 2009
  • 구조물의 표면에 부착된 압전소자(이하 PZT)의 전기역학적 어드미턴스(Electro-mechanical admittance)는 PZT와 구조물의 상호작용에 의해 발생하는 PZT의 압전효과와 유전성(dielectric)이 결합되어 발생되는 신호이다. 고주파수 대역에서 PZT의 전기역학적 어드미턴스는 구조물의 국부손상에 민감하게 반응하는 것으로 알려져 있다. 실험에서 측정된 PZT의 전기역학적 어드미턴스 분석에 널리 쓰이는 Liang 모델은 구조물을 단자유도계로 단순화하여 구조물의 동적특성이 전기역학적 어드미턴스에 미치는 영향을 정확하게 나타내기 어렵다. 유한요소법을 통해 PZT와 구조물의 상호작용을 해석하면 이러한 문제점을 해결할 수 있다. 그러나 고주파 대역에서 정확한 해석을 위해서는 유한요소망을 조밀하게 구성해야 하므로 많은 계산비용이 수반된다. 이 연구에서는 유한요소법과 비교하여 월등히 적은 계산비용으로 고주파 대역의 동적 응답을 매우 정확하게 모사할 수 있는 스펙트럼 요소법(Spectral Element Method ; 이하 SEM)을 통해 판구조물에 부착된 PZT의 전기-역학적 어드미턴스를 해석한다. 수치 예제 및 실험 예제를 통하여 내민보에 부착된 PZT에서 발생하는 전기-역학적 어드미턴스를 취득하고 이를 SEM해석 결과와 비교한다.

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Influences of the Defective Piezo-Elements of a Medical Ultrasonic Probe on Transient Acoustic Fields and B-Mode Images (의료용 초음파프로브의 압전소자 결함이 과도음장과 B-모드 영상에 미치는 영향)

  • Choi, Kwang-Yoon;Ha, Kang-Lyeol;Kim, Moo-Joon;Kim, Jung-Soon;Yang, Jeong-Hwa;Kang, Gwan-Suk;Choi, Min-Joo
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.29 no.8
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    • pp.476-482
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    • 2010
  • The ultrasonic transient fields and B-mode images of a point target which were simulated for a medical ultrasonic probe with a few defective piezo-elements were compared with those for a normal probe. The present study considered a 3.5 MHz linear array probe whose acoustic beam was formed by the 64 active elements of total 192 elements. The results showed that the maximum amplitude and -3 dB width of the acoustic fields by main-lobes decreased linearly as the defective element number increased from one to four. However, the depths of foci remained almost unchanged, and the pressure differences between main-lobes and side-lobes tended to decrease due to rise in pressures in side-lobes. Such changes in ultrasonic fields affected the B-mode images of point targets. So the artifacts were formed in the right and left side of the target, and the lateral spatial resolutions were decreased while the axial resolution was almost the same.