일반기술

고출력 압전 디바이스용 압전 세라믹 조성물, 이를 이용한 압전 변압기 및 그 구동방법

* 구성 및 원리 본 기술은 납 망간-니오비움-안티모늄 티타네이트 지르코네이트에 기초한 압전 세라믹 조성물과 이를 이용한 압전 변압기 및 그 구동방법에 관한 것이다. 본 기술의 압전 세라믹 조성물은 조성식 xPbZrO3 + yPbTiO3 + zPbMn1/3Nb1/3Sb1/3O3(여기서, 0.38 ≤ x ≤ 0.51몰, 0.40 ≤ y ≤ 0.51몰, 0.05 ≤ z ≤ 0.15몰)의 화합물을 주성분으로 하여 이루어진다. * 기술적 배경 압전 변압기는 정사각형의 형태를 가지고 있으므로, 각 모서리 부분에 강한 기계적 스트레스가 집중함으로써 어느 정도의 두께를 가지지 않으면 기계적으로 파괴되기 쉽다는 문제점을 가지고 있다. 따라서, 압전 변압기의 제조 단가의 상승과 기계적 파괴에 기인한 신뢰성의 저하를 초래할 수 있다. 또한, 종래의 압전 변압기는 밑면을 입력과 출력에 대한 공통 접지로 사용함으로써 압전 변압기의 출력을 크게 좌우하는 입력단의 진동속도(변위)의 저하를 초래함으로 궁극적으로 출력의 저하를 발생하게 된다. 또한, 압전 변압기가 고출력 응용 분야로 적용됨에 따라 진동손실과 주울열에 의한 온도 상승이 큰 문제점으로 지적되고 있으며, 상용화에 큰 제한을 가지고 있는 실정이다.* 독창성 및 우수성 본 기술은 높은 기계적 품질계수(Qm)와 전기기계 결합계수(kp), 높은 압전 정수(d33)과 낮은 유전손실(tanδ)를 가지며, 높은 큐리온도와 온도 안정성을 갖는다는 점에서 그 기술적 우수성이 매우 높다고 판단된다.* 적용제품 및 관련시장 본 기술은 압전 세라믹과 압전 변압기에 관련된 기술이므로 승압비를 조절할 수 있는 형광등 안정기용 압전 변압기에 적용될 것이다. * 특징 및 장점 본 기술은 다음과 같은 특징 및 장점을 갖는다. 첫째, 높은 기계적 품질계수(Qm)와 전기기계 결합계수(kp), 높은 압전 정수(d33)과 낮은 유전손실(tanδ)를 가진다. 둘째, 높은 큐리온도와 온도 안정성을 갖는다. 셋째, 종래의 압전 변압기에 비해 기계적 스트레스의 집중을 방지하여 기계적 파괴에 대한 신뢰성을 높일 수 있다. 넷째, 압전 변압기의 분극을 두께방향만으로 함으로써 압전 변압기의 제조 공정을 단순화시키고, 압전 몸체의 두께를 1∼3mm로 함으로써 원료의 절감 효과를 이룰 수 있으며, 공동 접지의 면적을 축소함으로써 출력 용량을 획기적으로 향상시킬 수 있다.