矩形波駆動を用いる新しいスリップレス超音波モータの実現

• 研究課題/領域番号: 08750326
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 電力工学・電気機器工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 石井 孝明 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (40262323)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 1996年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 超音波モータ / 共振周波数 / 矩形波 / 波形合成 / ねじり振動 / 高調波 / 摩擦駆動 / 摩耗

研究概要

本研究の目的は、「超音波モータの駆動振動波形を、滑り損失の少ない矩形波に制御できる、全く新しいタイプの高効率な超音波モータを実現する」ことである。
1.駆動波形の調整機構を設計し、有限要素法によりその実現可能性を確認する。
2.最適な駆動条件の検討を行い、試作・実験を通じて本方式の特徴を明らかにする。
3.従来の超音波モータと比較して、効率の向上を確認し、本方式の有効性を立証する。
研究実績
1.超音波モータの全体的な構成の決定
(1)モータは、研究代表者所属の研究室において技術的蓄積のある複合振動子型にした。
(2)共振系の設計を容易にするために振動子は、ほぼ対称形にした。
2.コンピュータ・シミュレーションによる制御機構の設計及び動作確認
(1)ワークステ-シヨンを活用し、有限要素法解析を行った。
その結果、フランジの位置、直径、厚さ等の最適値が求まった。
(2)波形を制御することによってどの程度の効率の向上が期待できるか数値計算を行った。
3.新型振動子の試作 部品を作製し、振動子の試作を行った。
4.基礎特性の測定 試作した振動子の基礎的振動特性測定を行った。
5.超音波モータに応用し、効率を含む基礎特性の測定
(1)基礎特性測定結果に基づき、成果を設計にフィードバックし、超音波モータを試作した。
(2)効率を初めとする超音波モータの基礎的特性を測定し、効率の向上を確認した。