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A High-Power MEMS Electric Induction Motor

A High-Power MEMS Electric Induction Motor.

frieda
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A High-Power MEMS Electric Induction Motor

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Presentation Transcript

  1. A High-Power MEMS Electric Induction Motor  4 mm 직경 회전자를 갖는 전기 유도 마이크로 모터가 고 전력 가동을 위해 설계 및 제작되었다. 모터는 20 mW을 초과하는 전력 및 55000 rpm을 초과하는 속도에서 3.5 μNm의 토크를 운영해보았다. 높은 전력 및 속도에서의 가동은 더 높은 회전 속도에서의 베어링 안정성에 의해 제한되었다. 예전의 마이크로 모터의 장치 구조는 Frechette나 그 외 여러 사람들에 의하여 제작되었다. 현재 고성능 모터는 적은 손실, 고전압 고정자에 의해 가능하게 되었고, 또한 효율성도 증대시켰다. 이 전기 기계 장치의 발전은 와트 스케일의 마이크로 모터 뿐만 아니라 마이크로 전기 발전기의 발전 위해 중요하다. 이 논문은 모터 설계, 엄격한 구상 필요조건을 만족시키기 위한 제작 과정 및 그것의 성과를 제시한다. 발 표 자 : 권 득 철

  2. 차례 1. 서론 - 모터의 응용 분야 - 모터의 파워 별 응용 - Power MEMS 응용 - 개발 과정의 어려움 2. 장비 설계 - 정전 필름 모터 - 정전 필름 모터 작동원리 - 구성 - 구동원리 - 구조 3. 제작 - 전극의 구조 - 고정자 제조 공정 - 백금 구조의 SEMs 4. 실험 및 결과 5. 결론

  3. 90년대 80년대 70년대 1. 서론 • 모터의 응용 분야 산업용, 가정용, 전자기기 산업 핵심 구동원 컴퓨터 주변기기,사무자동화, 공장 자동화기기, 정보통신, 로봇, 공작기기, 자동차, 계측, 의료기기 가전기기, 자동차 산업용으로 큰 파워를 얻기 위한 역할 FAN등에 응용됨.

  4. 모터의 파워 별 응용 메가와트모터 1~1000MW 고속철도, 전기 기관차등 킬로와트모터 1~1000kW 전기 자동차, 유원지의 놀이기구, 공장의 동력원 와트모터 (컨비니언트 와트) 1~1000W 종래의 소형 모터는 3~100W(3~70W) 종래의 마이크로모터는 3W이하 밀리와트모터 1~1000mW 마이크로머신 마이크로 액추에이터 마이크로와트모터 1~1000uW 모터에 전력을 주게 되면 그것에 대응한 회전특징을 나타내고 모터에 기계적인 에너지가 발생한다. 모터의 출력 파워는 모터의 회전수 N[RPM]과 발생토크 T의 곱으로 나타내고 이것을 와트로 환산할 수 있다.

  5. Power MEMS 응용 휴대용 전력 생산 Power MEMS 운반체 추진 소형 디바이스 구동(펌프,fan) • 개발과정의 어려움 높은 전력의 소요는 전압, 전류, 온도, 주파수, 속도 등과 같은 다른 요소들이 그에 따른 높은 수준을 갖추어야 함을 의미함

  6. 2. 장비 설계 • 정전 필름 모터 정전 필름 모터는 (+),(-)의 전하 사이에 생기는 쿨롱힘을 이용한 특수한 모터이다. 전자기력 모터에 비해, 1. 구조가 간단하고 소형화에 유리 2. 파워 밀도 면에서 유리 3. 효율이 높음

  7. B와 같이 전압인가 • 이동자에 전하 유도 • C와 같은 전압인가 • 전하간 작용에 의해 • D와 같이 이동 • 정전 필름 모터 작동 원리

  8. 고정자의 전위 회전자 필름에 영상전하 유도 고정자 여기가 진행 영상전하가 회전자 필름을 통해 전도되면서 흐름 회전 전하를 잡아당기는 접선 방향의 전기장 토크 발생 • 구성 1. 회전자 디스크– 미소의 전도성을 가진 박판 코팅 2. 고정자– 반경 방향 전극의 배열 AC 전압 여기(전위의 진행파를 만듬) * 3 m 의 공극 • 구동원리

  9. 구조 1. 5개의 실리콘 웨이퍼를 적층 2. 고정자는 연결된 분리 레이어에 의해 6개의 상으로 그룹화된 786개의 반경방향 전극이 평면에 배열된 형태 3. 회전자 디스크는 boron이 적당하게 도포된 폴리 실리콘으로 덮여있음

  10. 3. 제작 • 전극의 구조 백금의 장점 • 낮은 저항 → 전기 손실 극소화 • 열과 화학적 안정성 → 실리콘 융해 접합 시 고온에 견딤 • 아주 매끄러움 → 전기 방전 없이 높은 전기력에 견딤 백금 강한 전기장

  11. 1 2 • 고정자 제조 공정

  12. 백금 구조의 SEMs 고정자 전극을 닮은 백금 견본 구조의 SEM 사진 고정자를 bonding하는 조건과 동일한 조건에서 백금 견본을 annealing 처리한 후의 SEMs. Annealing 처리 전과는 달리 백금 박막에 작은 구덩이나 솟아 오른 부분이 있다. 방전 방지의 중요한 부분은 가장자리로, annealing 처리 후에도 매끄러운 상태를 유지하고 있다.

  13. 4. 실험 및 결과 Measurement: 측정된 결과 Model: 여러 그룹의 모델식을 참조하여 fitting한 결과

  14. 5. 결 론 • 제작된 모터는 특정한 작동 전압에서 55000 rpm이상의 속도에서 20 mW의 전력, 3.5 Nm의 토크를 나타냈다. • 낮은 손실과 높은 전압에서 작동되는 모터의 개발 • 디바이스와 고정자간의 절연은 liftoff technique와 planarization으로 가능하게 되었다.

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