| 研究課題/領域番号 |
19K04252
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
長縄 明大 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (70271872)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 超音波モータ / ベルクランク機構 / 変位拡大 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
科学技術の発達により，情報機器端末が急速に普及し社会変革が著しいが，様々な機器に導入できるアクチュエータも小型で高性能なものが必要とされている．本研究では，圧電素子の微小な変位量を拡大するベルクランク機構を導入したミニチュア超音波モータについて，効果的な変位拡大を実現するためのステータの設計とその基礎特性の測定，さらにモータとしてのロータの回転速度やトルク特性について明らかにする．
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| 研究実績の概要 |
令和4年度は，実際に製作したミニチュア化した超音波モータのステータ（形状は135 degタイプ）の基礎特性として，変位特性や変位拡大率，さらに，周波数応答の測定等を行った．
令和5年度は，令和4年度に引き続き，135 deg タイプのステータに対する基礎特性として，有限要素解析と実験における変位拡大率，周波数特性の測定を行った．その結果，有限要素解析の変位拡大率は1.641であり，実験では3.126倍であったため，令和6年度はこの差が生じる原因について検討する予定にしている．さらに，周波数特性については，駆動周波数を決める上で必要になる1次共振周波数が32.359 kHzであった．一方，モータとしての回転性能を検証するため，ベアリングをロータとした速度特性を測る実験を行った結果，約2,000～2,500 rpm（駆動周波数は32.4 kHz，駆動電圧は100 Vとし，板バネとロータの接触位置を変更して実験）の結果が得られた．この結果については，文献等と比較した際の性能について検証を進めている．さらに，静止トルクを測定する実験を行った結果では0.4～0.7 mNmと結果が得られ，引き続き，回転時のトルクを測定する方法について検討している．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和5年度は，ミニチュア化したベルクランク機構において，形状を直角タイプから135 deg方向へ変更し製作したステータを用いて，実験によりその変位特性や周波数特性等を測定した．その結果，変位拡大率は3.126倍であり，また1次共振周波数が32.359 kHzであった．また，モータの回転特性の測定した結果，約2,000～2,500 rpmで回転させることができ，引き続き，トルク特性について検証する予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度までに製作したステータ（ベルクランク機構の角度を135 degとしたもの）に対する有限要素解析と実験結果の差について検証しながら，令和6年度は，引き続き，ロータの回転速度特性とトルク特性について検証する予定である．
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