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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2017-07-27 15:15 ポリマー振動子を用いた超音波モータの性能向上 ～ 三層構造を有する振動子と高次モードの利用 ～ ○ウー ジャン・水野洋輔・中村健太郎（東工大）  US2017-41 |
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| 抄録 | （和） | ポリマー振動子を用いた超音波モータは金属製の超音波モータと比べ、回転速度が大きいが、出力トルクが低いという特徴が持つ。本研究では、ポリマー超音波振動子の楕円運動の形と力係数を計算して、低出力の原因を検討した。ポリマーと圧電素子の材料定数に大きな差があるため、従来寸法のポリマー振動子の力係数は金属振動子より小さかった。ポリマー振動子の厚さを大きくすると、力係数が大きくなるが、不要な振動成分も生じる。摩擦損失が大きくなるので、モータのトルクは上がらない。本研究では、性能を向上のため、三層構造の振動子を提案した。ポリマー振動体と圧電素子の間に、薄いアルミナ層を入れたサンドイッチの構造をもつ。アルミナのヤング率が高いため、力係数が大きく増加する見込みがある。次、ポリマー振動子の最適な振動モードを検討した。ポリマー振動子の高次振動モードは一般的に使われるたわみモードと比べ、電気機械結合係数が高く、性能の向上の見込みがある。三層構造の振動子と新規モードの利用により、高いモータの出力トルクと出力パワーが増加した。 |
| （英） | Our previous study has shown that, comparing to the conventional metal-based ultrasonic motors, the polymer-based ultrasonic motors yield relatively high rotational speeds, but low output torques and power. In this study, we compared the elliptical motion shapes and the force factors, which affected the motor performance, between the polymer- and metal-based vibrators with the same structures. The polymer-based vibrators with practical dimensions yield much lower force factors than the metal-based vibrators owing to the great difference in the material constants between polymers and piezoelectric ceramics. Though the polymer-based thick vibrators can yield a force factor comparable to those of metal-based ones, the undesirable vibration components become large, and lead to the high frictional loss. To improve the motor performance, first, we introduced a triple-layered vibrator and optimally selected the vibration mode of the polymer-based vibrator. An alumina layer was sandwiched between the polymer vibrating body and the piezoelectric ceramic plate to enhance the force factor. Then, we excited a higher-order vibration mode exhibiting a higher electromechanical coupling factor than the commonly-used bending mode on the polymer-based motor. The experimental results indicate that the motor performance is improved by using the triple-layered vibrator and the higher-order mode. | |
| キーワード | （和） | 超音波モータ / ポリマー / 楕円運動 / 力係数 / 振動モード / / / |
| （英） | Ultrasonic motor / polymer / elliptical motion / force factor / vibration mode / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 117, no. 155, US2017-41, pp. 55-60, 2017年7月. | |
| 資料番号 | US2017-41 | |
| 発行日 | 2017-07-20 (US) | |
| ISSN | Print edition: ISSN 0913-5685 Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | US2017-41 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | US |
| 開催期間 | 2017-07-27 - 2017-07-27 |
| 開催地（和） | 岡山大学 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | 物性、一般 (共催：日本レオロジー学会ナノレオロジー研究会・音波と物性討論会) |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | US |
| 会議コード | 2017-07-US |
| 本文の言語 | 英語（日本語タイトルあり） |
| タイトル（和） | ポリマー振動子を用いた超音波モータの性能向上 |
| サブタイトル（和） | 三層構造を有する振動子と高次モードの利用 |
| タイトル（英） | Performance improvement of ultrasonic motor using polymer-based vibrator |
| サブタイトル（英） | Employment of triple-layered vibrator and higher-order vibration modes |
| キーワード(1)（和/英） | 超音波モータ / Ultrasonic motor |
| キーワード(2)（和/英） | ポリマー / polymer |
| キーワード(3)（和/英） | 楕円運動 / elliptical motion |
| キーワード(4)（和/英） | 力係数 / force factor |
| キーワード(5)（和/英） | 振動モード / vibration mode |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | ウー ジャン / Jiang Wu / ウー ジャン |
| 第1著者 所属（和/英） | 東京工業大学 (略称： 東工大) Tokyo Institute of Technology (略称： Tokyo Tech) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 水野 洋輔 / Yosuke Mizuno / ミズノ ヨウスケ |
| 第2著者 所属（和/英） | 東京工業大学 (略称： 東工大) Tokyo Institute of Technology (略称： Tokyo Tech) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 中村 健太郎 / Kentaro Nakamura / ナカムラ ケンタロウ |
| 第3著者 所属（和/英） | 東京工業大学 (略称： 東工大) Tokyo Institute of Technology (略称： Tokyo Tech) |
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| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2017-07-27 15:15:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | US |
| 資料番号 | US2017-41 |
| 巻番号（vol） | vol.117 |
| 号番号（no） | no.155 |
| ページ範囲 | pp.55-60 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2017-07-20 (US) |
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