2021 Fiscal Year Annual Research Report
Micro cryogenic piezoelectric transducers for non contact drive actuator
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19H02054
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
神田 岳文 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (30346449)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 大介 岡山大学, 自然科学学域, 助教 (00735657)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | アクチュエータ / トランスデューサ / 超音波振動子 / 圧電材料 / 低温環境 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極低温環境に対応した圧電アクチュエータによる小型の非磁性・非接触駆動機構を実現するために、１．極低温環境用アクチュエータの小型化を実現する新たな予圧機構を用いた圧電振動子に関する改良、２．この振動子を利用した極低温環境下でヘリウム中での音響放射圧を利用した浮上機構の評価、３．極低温環境下でヘリウム中での音響粘性力を利用した小型の駆動機構の検討の３点について研究を行った。１．の項目ではこれまでに有効性を確認しているボルトを用いず材料の温度特性を利用した予圧機構について、アクチュエータ用トランスデューサとしての性能向上を目的とした改良を行った。これまでの成果に基づき、温度依存性を考慮して理論的に導出した関係式と、低温環境を想定した有限要素法シミュレーションを用いて、予圧印加機構の各パラメータの影響について評価を行った。この結果に基づいて振動子を試作し、低温環境評価装置（窓付きクライオスタット内）を使用し、レーザドップラ振動計とレーザ変位計により振動速度、およびその周波数特性について測定を行うことにより、同構造振動子の設計手法に関する提案の有効性を示した。２．の項目では、１．の項目の結果に基づいて製作した予圧機構を持つ圧電振動子を使用し、低温装置内のヘリウム気体環境下で小型対象物の浮上実験を行い、低温環境で対象物を非接触で駆動できることを示した。３．の項目では、昨年度の検討内容である非接触回転駆動を目的とした音響粘性流生成条件に関するシミュレーション結果に基づき試作した非接触回転駆動機構について低温環境評価装置内での評価を行った。評価にあたっては１．２．の項目での評価方法に加え、温度環境に対応した調整機構を製作して設置した。実験の結果、非接触状態での粘性力の作用については確認できたものの、測定の上では分解能の課題が残った。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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