2017 Fiscal Year Research-status Report
球面超音波モータを使った宇宙用アクチュエータの研究と設計開発
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16K06060
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| Research Institution | Kisarazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
大橋 太郎 木更津工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (20259823)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西澤 宇一 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 産学官連携研究員 (80553221)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 設計工学 / アクチュエータ / 宇宙空間 / 圧電素子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
科学の進歩に伴い国内外で宇宙開発が活発におこなわれている．人工衛星や国際宇宙ステーションなどの宇宙機の姿勢制御にはスラスタが用いられている．運用後の宇宙機がスペースデブリにならないように，大気圏へ再突入させ焼却する方法や高高度へ軌道を修正する方法が提唱されており，廃棄の目的でもスラスタが用いられている．現在多くの宇宙機のスラスタは向きが固定されているため，宇宙機に複数個の設定が必要でペイロードを圧迫している．本研究では，スラスタの向きを自由に可変でき，複数個あるスラスタの機能を１つにまとめられ，少ない個数で冗長性を持たせることができる宇宙用多自由度アクチュエータ「球面超音波モータ（SUSM：Spherical Ultrasonic Motor）」を研究し，設計開発することである．
本年度は昨年度作成したSUSMの実験装置を用いて，高温・低温が繰り返される温度サイクルを長時間にわたっておこなった．実験条件は昨年度と引き続き同じ条件で，運動に一番負荷のかかる駆動として，宇宙用SUSMに（ステータ１，ステータ２，ステータ３）＝（０度，６０度，－６０度）の各位相差をもった交流信号を印加し，Y軸正方向の繰り返し駆動をした．大気中において，常温の20℃から高温の120℃まで上昇し，その後常温に戻して，低温-50℃まで冷やし，そこから常温に戻す実験である．温度サイクルは１℃１分になるようにゆっくりとおこなった．出力棒の運動をビデオカメラで撮影し，圧電素子の温度を熱電対で測定した．温度可変の恒温槽において回転速度，トルク，耐久性に関する実験をおこなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
圧電素子の性能を確認するためにはインピーダンス計測が必要である．昨年度，手軽に利用可能なインピーダンスアナライザを代替計測器にすることにしたため，計測環境のソフトウェアをLabVIEWで製作した．従来のSUSMリモコンが故障したため，新たなSUSMリモコンを追加発注した．リモコン以外に，SUSM本体が壊れると実験ができないことから，SUSM装置を再作成した．SUSMリモコンは８方向ジョイスティックで動作させるが，PCキーボードやテンキーでの操作ができるように改良を加えるプログラム開発に取りかかる．未完成のため，今年度の完成を目指す．
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| Strategy for Future Research Activity |
SUSMを宇宙空間で利用するためには，ロケットで打ち上げられる際の振動と衝撃に耐えた後，正常に駆動する必要がある．ロケット打ち上げ時には，順静的加速度，正弦波振動，ランダム振動などの振動をうけることがわかっている．振動時の振動周波数がSUSMの固有振動数と一致すると共振現象によりSUSMを破壊してしまうため，振動と衝撃に対する検討が必要になる．本施設には振動および衝撃試験装置がないため，適切な研究機関において実験を実施する．
宇宙空間には，X線やガンマ線などの電磁波のほか，多くの粒子線である宇宙放射線が存在する．これらの放射線は地球から距離が離れれば離れるだけ，影響が増えるといわれている．宇宙放射線がSUSMを構成している素材に及ぼす影響を調査する必要があるため，適切な研究機関において放射線照射実験をおこなう．
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| Causes of Carryover |
SUSMユニットの追加購入を計画をしたとき，年度内納品ができないと判断したため，次年度に残した．次年度はSUSMユニットの購入などに充てる．
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Research Products
(1 results)
