| 研究概要 |
ER流体(Electro-rheological Fluids)とよばれる,印加電界の変化により粘性が著しく変化する機能性流体がある.ER流体を用いることにより,可動部なしで電気信号で直接流体パワーを制御することが可能となり,単純構造かつ高信頼,高応答,高機能な流体機械の開発が期待される.本研究課題はER流体を作動流体としER流体の粘性変化を利用した,粘性駆動による新しい動作原理の高機能アクチュエータ(ERアクチュエータ)の提案および実現を目的としている.本年度は,回転形ERアクチュエータの提案および試作をおこなった.実施結果の具体的内容は以下のとおりである.
提案する回転形ERアクチュエータの原理は,つぎのとおりである.ロータに2組の円盤形電極を取り付け,それぞれの円盤形電極間には互いに逆回転のER流体の流れを作る.電界を印加する電極組により,ロータはER流体の粘性変化に起因する右回転または左回転の粘性力を受け回転する.ロータの回転運動を取り出すことで回転形アクチュエータとして機能する.主な特徴としては,(1)軸に取り付ける電極を増やすことで,容易に出力トルクを増すことができる,(2)液圧制御要素を外部に必要としない,(3)ビンガム流体的特性によりトルク制御が容易,(4)粘性駆動なため過大な負荷を受けてもロータが滑り破損しない,といったことが挙げられる.以上の原理に基づき回転形ERアクチュエータを試作した.また試作にあたり回転形ERアクチュエータの数学モデルを提案した.試作したアクチュエータの大きさはφ67×53mmであり,数学モデルによる設計出力トルクは0.03Nm,最大出力パワーは2W(供給圧力0.3MPa時)である.来年度は,試作したアクチュエータの特性評価をおこない提案する回転形ERアクチュエータ動作原理の実証および提案する数学モデルの検証をおこなう.
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