光電源を利用した利用した機能性アクチュエータ系の創造

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650261
• Research Institution: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: 中田 毅 東京電機大学, 工学部, 教授 (50256632)
• Keywords: 機能性アクチュエータ / 光電源 / PLZT素子 / ER流体 / ECFリニアアクチュエータ

Research Abstract

光照射によって高い起電圧を発生する性質(光起電力効果)を有するPLZT素子を適用した光電源、ECFを用いたリニアアクチュエータおよびER流体を利用したER流体マニピュレータを融合することにより、自立性の高い機能性アクチュエータ系を構築することを目的として、以下の研究を行った。
1. 電源の開発:PLZT素子を適用した光電源を効率的に活用するためには、ECFリニアアクチュエータとER流体マニピュレータの電気的な負荷特性を考慮して、インピーダンス整合を図る必要がある。この技術課題を解決するため、光電源の内部インピーダンスに与えるPLZT素子形状の影響を理論的に解析した。また、各種形状のPLZT素子を試作し、これを用いた実験により、得られた理論解析結果の妥当性を検証した。この解析結果に基づき、ECFリニアアクチュエータおよびER流体マニピュレータを駆動するための光電源の最適設計を行った。
2. ECFの流れの発現機構の解明:電界中のECFの流動状態を可視化装置を用いて観察、計測し、電界強度に対する流速、流体力に関する実験モデルを構築した。このモデルを利用して、ECFを用いた2種類のリニアアクチュエータ(コイル電極型リニアアクチュエータ、ピストン電極型リニアアクチュエータ)を試作し、その動作実験から各方式の性能上の特質を明らかにした。コイル電極型リニアアクチュエータは、駆動力が大きく、比較的低電圧で駆動することが認められた。一方、ピストン電極型リニアアクチュエータは、消費電力が小さく、省エネ効果を有することが明らかになった。