| 研究課題/領域番号 |
26420818
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| 研究機関 | 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
小野田 淳次郎 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 名誉教授 (20013740)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 制振 / 準能動的 / エネルギ回生 / 最適化 / 圧電素子 |
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| 研究実績の概要 |
振動の位相に応じたタイミングで、振動する構造物に取り付けた圧電素子に蓄えられた電圧の極性を、圧電素子にコイルを短時間接続することにより反転させ、効率的に制振を行うエネルギ回生型準能動的制振システムを構成する圧電素子とコイルの設計と組み合わせ
の最適化に向けて研究を行っている。この制振システムが定常状態で散逸するエネルギは、上記の電圧反転前後の電圧比(以降電圧反転係数と呼ぶ)に大きく依存し、この電圧反転係数は圧電素子とコイルを含む回路のインピーダンスに依存することから、種々の圧電素子とコイルを用いた実験結果より、板状の圧電素子とコイルについてそのインピーダンスを表現できる数学モデルを構築し、これを用いて圧電素子の板厚／断面積比、圧電素子とコイルへの質量配分等についての最適化を定式化し、解を示した。この成果は学術誌に発表した(現時点では未だonline版のみ)。更に、定常状態を想定した本最適化が、現実には過渡的な自由振動等の制振性能の向上にも有効であることを示した。
しかし、一部の積層型圧電素子については、上記数学モデルは有意な誤差を生じることをも見出した。その理由を追求した結果、当初想定していなかった圧電素子の非線形性によるとの確信に至った。そこで、研究計画を拡張して、上記の制振システムの性能予測と最適化の目的のために必要な範囲で当該圧電素子の非線形性を測定してモデル化し、その非線形性をも含めた最適化を目指すこととした。そのために研究期間も1年延長した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
板状圧電素子については目標を達成した。しかし、一部の積層型圧電素子については、本研究で作成した数学モデルでは表現できない挙動を示すことが判明した。様々な検討の結果、その原因は、当初想定していなかった圧電素子の非線形性が表れた結果であると考えるに至った。そこで、研究計画を拡張して、上記の制振システムの性能予測と最適化の目的のために必要な範囲で当該圧電素子の非線形性を測定してモデル化し、その非線形性をも含めた最適化を目指することとした。そのために当初予定していなかった非線形の測定やモデル化などに時間を費やさざるを得なくなり、進捗の遅れが生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究計画の拡張の結果、拡張部分の研究の終了が当初予定より遅延せざるを得なくなった。研究期間を1年延長して、拡張後の目標達成を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
前述のように、板状圧電素子については予定期間以内に目標を達成した。しかし、一部の積層型圧電素子については、本研究で板状圧電素子を想定して作成した数学モデルは有意な誤差を生じることも判明した。その理由を追求した結果、当初想定していなかった圧電素子の非線形性によるとの確信に至った。そこで、研究計画を拡張して、上記の制振システムの性能予測と最適化の目的のために必要な範囲で当該圧電素子の非線形性を測定してモデル化し、その非線形性をも含めた最適化を目指すこととした。これに伴い、非線形性の測定方法の検討などに予定外の時間が必要となり、研究期間も1年延長した。これに伴い、次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
積層型圧電素子の非線形性測定のための消耗品、論文発表のための旅費及び英文校閲に使用する計画である。
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