高性能化可能な非鉛圧電単結晶を用いた正方形板・非接触駆動超音波モータの実現

使用高性能无铅压电单晶实现方板非接触驱动超声波电机

• 批准号: 24918021
• 负责人: 山吉 康弘
• 金额: $ 0.38万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24918021/
• 关键词: 超音波モータ; 非鉛; LiNbO_3

○研究目的:鉛を含まず,かつ大振幅励振特性に優れた,圧電単結晶材料であるLiNbO_3を使用して,定在波で屈曲振動する2枚の正方形板状の固定子(ステータ)を構成し,回転子(ロータ)をステータと非接触で回転させる,非鉛圧電単結晶を用いた非接触駆動超音波モータを実現する。○研究方法:1.有限要素法を用いて,屈曲振動を効率よく励振できるLiNbO_3の切り出し角度,LiNbO_3や金属板の厚さに対する屈曲振動モードの共振周波数を解析した。2.上記の解析で得た結晶方位角や厚さをもつLiNbO_3とステンレス板を用いてステータを作製し,非鉛圧電単結晶を用いた屈曲振動子としての特性を評価した。3.上記のステータを用いて非接触駆動超音波モータを作製し,ステータの駆動電気端子から,ロータ径やギャップ長に対するギャップの音響インピーダンスを実測した。4.回転速度や起動トルク特性のロータ径やギャップ長依存性を測定し,上記3の結果と比較検証した。5.境界要素法を用いて,空気の粘性の影響とギャップ間の音響結合を考慮した音場解析を行った。○研究成果:1.有限要素法解析結果から,X30゜回転Y板のLiNbO_3を用いると容量比が最小になり,厚さ0.35mmのLiNbO_3板と厚さ0.6mmのステンレス板を用いたときに約19kHzの共振周波数が得られることを明らかにした。2.ステータの共振尖鋭度は従来よりも約2倍の値が得られ,低損失化を実現した。3.LiNbO_3を使用した正方形板状ステータを用いてロータの非接触回転に成功し,非鉛圧電単結晶を用いた非接触駆動超音波モータを実現した。約5,000rpmの高速回転を実現した。4.ギャップ空間の音響インピーダンスの測定結果との比較から,ステータの共振周波数とギャップの音響的な共振周波数を近づけた時にモータ特性が高くなることを明らかにした。5.境界要素法による音場解析結果から,駆動電圧の位相を90。とした2つのステータの定在波振動によって,ロータ上下の2つのギャップ内に進行波音場が発生することを実証した。

Research purposes: lead を ま ず, か つ large amplitude LiZhen features に optimal れ た, 圧 electric 単 crystalline materials で あ る LiNbO_3 を use し て, set in the wave vibration buckling で す る two の square plate の stator (ス テ ー タ) を し, son back to the planning (ロ ー タ) を ス テ ー タ と non-contact で back planning さ せ る, non lead 圧 electricity 単 crystallization を use い た non-contact Youdaoplaceholder0 dynamic ultrasound モ タを タを occurrence する. Research methods: 1. The finite element method を with い て, buckling vibration を sharper rate よ く LiZhen で き る LiNbO_3 の り し Angle, cutting LiNbO_3 や の thick metal plate さ に す seaborne る buckling vibration モ ー ド の resonance frequency count を parsing し た. 2. Written の parsing で た crystal with azimuth や thick さ を も つ LiNbO_3 と ス テ ン レ を ス boards with い て ス テ ー タ し the を cropping systems, the lead 圧 electricity 単 crystallization を use い た buckling vibrator と し て の features を review 価 し た. 3. Written の ス テ ー タ を with い て non-contact dynamic ultrasound モ 駆 ー タ を as し, ス テ ー タ の 駆 galvanic 気 terminal か ら, ロ ー タ diameter や ギ ャ ッ プ long に す seaborne る ギ ャ ッ プ の sound イ ン ピ ー ダ ン ス を be measured し た. 4. Back to the planning speed や starting ト ル ク features の ロ ー タ diameter や ギ ャ ッ プ long dependence を determination し, written 3 の results と 検 card し た. 5. The method of realm elements: を uses を て, and the influence of air, <s:1> viscosity, and <e:1> on the <s:1> sound field is considered in combination with を. The analysis of the <s:1> sound field and the を line った. Research results: 1. The analytical results of the finite element method か ら, X30 ゜ planning Y back plate の LiNbO_3 を with い る と capacity than が minimum に な り, 0.35 mm thick さ の LiNbO_3 plate と さ 0.6 mm thick の ス テ ン レ を ス boards with い た と き に about 19 KHZ の resonance frequency count が ら れ る こ と を Ming ら か に し た. 2. Youdaoplaceholder0 タ タ <s:1> the resonant sharpness of タ 従 is about twice the <s:1> value が of られ and the low-loss を actual occurrence is た た. 3. LiNbO_3 を use し た square plate ス テ ー タ を with い て ロ ー タ の non-contact back planning に し success, not lead 圧 electricity 単 crystallization を use い た non-contact dynamic ultrasound モ 駆 ー タ を be presently し た. Approximately 5,000rpm <s:1> high-speed return 転を actually results in た. 4. ギ ャ ッ の プ space stereo イ ン ピ ー ダ ン ス の determination results と の is か ら, ス テ ー タ の resonance frequency count と ギ ャ ッ プ な の acoustics resonance frequency count を nearly づ け た when に モ ー タ features high が く な る こ と を Ming ら か に し た. 5. The result of the による sound field analysis by the boundary element method is ら,駆 dynamic voltage <s:1> phase を90. と し た 2 つ の ス テ ー タ の on wave vibration に よ っ て, ロ ー タ fluctuation の 2 つ の ギ ャ ッ プ に in Boeing field が 発 raw す る こ と を card be し た.

项目成果

円筒に励振される減衰屈曲進行波による音響流の発生(第2報)

通过在圆柱体中激发的阻尼弯曲行波产生声流（第二次报告）

• 发表时间: 2013
• 作者: 高野剛浩;田村英樹;青柳学;山吉康弘;広瀬精二
• 通讯作者: 広瀬精二

LiNbO_3正方形屈曲振動子を用いた非接触型超音波モータの特性

采用LiNbO_3方形弯曲振子的非接触式超声波电机特点

• 发表时间: 2012
• 作者: 八嶋剛弘;山吉康弘;広瀬精二
• 通讯作者: 広瀬精二

ギャップ内の水の音響流を利用したフレーム付屈曲振動円板構造の超音波モータに関する研究

利用间隙水声流的框式弯曲振动盘结构超声波电机研究

• 发表时间: 2013
• 作者: 高木一樹;山吉康弘;広瀬精二
• 通讯作者: 広瀬精二

進行波モード超音波振動板による砥粒集中度の制御

利用行波模式超声波膜片控制磨料浓度

• 发表时间: 2012
• 作者: 鈴木庸久;村岡潤一;横山和志;山吉康弘
• 通讯作者: 山吉康弘

ダブルディスクロータをもつ非接触型超音波モータのエアギャップの音場特性

双盘转子非接触式超声波电机气隙声场特性

• 发表时间: 2013
• 作者: 山吉康弘;山崎雄太;広瀬精二
• 通讯作者: 広瀬精二