たわみ圧電トランスデューサを用いた直径0.3mmの超音波モータ

• Project/Area Number: 05750057
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied physics, general
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 黒澤 実 東京大学, 工学部, 助教授 (70170090)
• Project Period (FY): 1993 – 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1993: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 超音波モータ / マイクロアクチュエータ / マイクロモータ / PZT薄膜 / マイクロマシン / 振動子 / 水熱法

Research Abstract

本研究では、チタン管の側面に、水熱法によりPZT薄膜を成膜することで、超音波モータ用ステ-タ振動子を作った。この振動子をステ-タ振動子として、超音波モータを試作し、その動作を確かめた。また、本手法によるステ-タ振動子により、より微小なモータを製作した場合の、発生力に関して理論的検討を行っている。
試作に用いたのは、直径2.4mmチタン管で、この側面に、厚さ約8mumのPZT薄膜を成膜した。周方向に4分割した短冊状の電極を設け、それぞれに対向する電極を組として、時間的に直行する2組の高周波電源を用いて駆動した。高さ10mmの振動子で、共振周波数約115kHzとなり、たわみ振動が励振された。駆動電圧約32Vにて、およそ300rpmの回転速度が得られた。また、駆動位相関係を反転することで、逆回転することを確認した。
この構造での超音波モータとしての発生力の可能性を計算により見積もった。それによれば、これまで、バルク材を用いて作られた直径5mm以上のモータと同様なトルクを発生し得る可能性があることがわかった。この方法で、0.3mmのモータを試作し得ることはわかったが、実際に試作するには至らなかった。