2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Ultrasonic Motor Combining Power Transmission Mechanism with Inchworm Shape Metallic Plate
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15K05885
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
長縄 明大 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (70271872)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 超音波モータ / 板状部品 / 動力伝達部品 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，しゃくとり虫型変形部品に動力伝達機構を組み合わせたステータを有する超音波モータにおいて，有限要素解析による機構設計，設計製作したステータの基本特性として変位特性や変位拡大率，周波数応答などを測定し，また直径30mmのロータ円板を有する回転駆動装置を製作してモータとしての性能を検証した．
始めに，動力伝達機構として設計したベルクランク機構に，しゃくとり虫型に変形する板状部品を組み込み，基礎特性を測定した．本ステータでは，圧電素子の微小な変位量がベルクランク機構で1段目の変位拡大がなされ，続いて板状部材において2段目の変位拡大がなされる構造になっている．まず，変位特性を測定した結果，圧電素子の伸張量が2.79μmに対しベルクランクの最大変位が5.32μmで拡大率が1.98倍，また板状部材の最大変位が6.56μmで拡大率が2.35倍であった．また，周波数特性を測定した結果，1次共振周波数が11.6kHz，2次共振周波数が15.0kHzであった．次に，直径30mのアクリル円筒をボビン型に加工して回転駆動性能を検証した結果，与圧が2Nのとき最高回転速度が366rpm，また与圧を変えた場合の性能を検証した結果，与圧が1～5Nの時には1次共振周波数である11.5kHzのときに最高速度を示した．なお，性能を比較するため，ベルクランク機構がなく，圧電素子と板状部材のみを組み合わせたスタータを用いた実験も行ったが，ベルクランク機構で圧電素子の微小な変位量を拡大した方が高い性能が得られることが確認できた．
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