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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

研究課題

研究課題/領域番号 16K06060
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関木更津工業高等専門学校

研究代表者

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)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード設計工学 / アクチュエータ / 宇宙空間 / 圧電素子 / トライボロジー
研究成果の概要

本研究の目的は、宇宙空間で用いている宇宙アクチュエータやスラスタを球面超音波モータに代替する「宇宙用球面超音波モータ」を開発することである。開発した宇宙用球面超音波モータの特性を調査するために、大気中において、モータのトルク、回転速度、トルクと回転速度の関係、耐久性や作動寿命を調査したのち、同様の実験を真空中において実験をおこなった。また、大気中において、高温環境と低温環境を構成し、各種の特性を調査する。両者の温度環境が繰り返しおこなわれると仮定した温度サイクル環境の実験をおこない、開発した宇宙用球面超音波モータが十分な機能を有することを確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ISS国際宇宙ステーション、小惑星探査機「はやぶさ」、月面探査機、宇宙移住計画に伴う宇宙エレベータ構想など、宇宙機の開発が検討されている。これらの宇宙機はロケットで宇宙空間に運ばれたのち、目的に応じて宇宙用アクチュエータが利用されている。主なものはステッピングモータやDCモータであり、超音波駆動をするモータの使用例はない。超音波モータは構造が簡単であるが低トルクという欠点があるが、宇宙空間では小さなトルクで十分実用化に耐えうる環境のため、好都合なモータである。実用化がすれば、画期的な研究成果となり、超音波モータは従来の宇宙用アクチュエータにとって変わることが十分に期待されるモータである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Evaluation of resistance against vibration and shock resistance on spherical ultrasonic motor2018

    • 著者名/発表者名
      Uichi Nishizawa, Taro Oohashi, Shigeki Toyama
    • 雑誌名

      International Journal of Modeling and Optimization

      巻: 8(2) ページ: 68-73

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of spherical ultrasonic motor for space in low temperature condition2017

    • 著者名/発表者名
      Uichi Nishizawa, Taro Oohashi, Shigeki Toyama
    • 雑誌名

      Journal of Vibroengineering

      巻: 19(7) ページ: 5017-5181

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of spherical ultrasonic motor for space in high temperature condition2016

    • 著者名/発表者名
      Uichi Nishizawa, Taro Oohashi, Shigeki Toyama
    • 雑誌名

      Journal of Vibroengineering

      巻: 18(2) ページ: 916-926

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of spherical ultrasonic motor for space. Evaluations of durability under low temperature environment and temperature cycle2016

    • 著者名/発表者名
      Taro Oohashi, Uichi Nishizawa, Shigeki Toyama
    • 学会等名
      The 22nd VIBROENGINEERING Conference
    • 発表場所
      ロシア・モスクワ
    • 年月日
      2016-10-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spherical ultrasonic motor for space2016

    • 著者名/発表者名
      Uichi Nishizawa, Shigeki Toyama, Taro Oohashi
    • 学会等名
      XII. International Conference on the Theory of Machines and Mechanisms 2016
    • 発表場所
      チェコ・リベレツ
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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