薄型超音波スピンドルモータの実用化に向けた高性能化と耐久性向上の研究

薄型超声波主轴电机实用化提高性能和耐用性研究

• 批准号: 19016001
• 负责人: 青柳 学
• 金额: $ 3.2万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19016001/
• 关键词: 超音波モータ; スピンドルモータ; 薄型; 耐久性; 非鉛; 高速回転; ジャイロモーメント; 圧電単結晶

1. 高速回転超音波スピンドルモータの回転軸の耐摩耗性の向上を検討した. 多孔性炭素系セラミックス製の回転軸に数種類のグリスを真空含浸し, 摩耗の低減効果を確認した. 動作初期に比較的大きな摩耗が存在したが, 回転軸の接触面が振動子により研磨され, 粗さが低減されたためである. その後の摩耗量は非常に少なく, 回転軸の直径が摩耗により細くなり, 横方向予圧により折れるまでを寿命とすると, 約7,000時間の寿命予測が得られた. 今後, 更に長時間の耐久試験を行い, 摩耗データの収集を行い正確な耐久性を把握する必要がある. また, 回転軸や振動片の材質を引き続き検討する.2. 非鉛である圧電単結晶・ニオブ酸リチウム(LiNbO3)を用いた薄型超音波モータの駆動特性を検討した. この振動子は負荷の影響を受けやすく, 駆動周波数に対して回転特性に大きな非線形象があった. また, 結晶の異方性を利用して矩形状で縦振動と曲げ振動を結合させる構成を考案し, 振動特性を明らかにした. 超音波モータのステータスとして使用した際に良好な回転特性が得られた. 更に, 電極パターンの工夫により, 2つの結合振動モードの振動特性を近接できることを見出した.3. 積層圧電斜対称振動子を用いて, 支持方法, 回転軸の接触位置, 回転軸直径の影響を実験的に検討し, 回転特性の改善を試みた. その結果, 少ない電力で高速回転が実象できた. また, 30%を超える高効率が得られた.4. 予圧用バネを内蔵したL字形超音波アクチュエータを予圧制御することで, 速い立ち上がりで高速回転が得られることを新しく考案した等価回路によって解析した. 立ち上がり時は予圧を大きくし, 高速回転時は予圧を減少させることで, 摩擦すべりが低減できる解析結果が得られた.

1. High speed ultrasonic return shaft friction resistance of the return shaft is discussed. Several types of porous carbon systems were investigated by vacuum impregnation, and the effect of friction reduction was confirmed. At the beginning of the operation, there is a large friction loss, and the contact surface of the return shaft is ground, rough and low. The friction loss is very small, and the diameter of the shaft is very small. The life of the shaft is estimated to be about 7,000 times. In the future, it is necessary to grasp the correct durability of the wear and tear collection during the long-term durability test. The material of return shaft and vibrating plate is discussed in the following paragraphs: 2. Non-lead alloy crystals (LiNbO3) are used to investigate the dynamic characteristics of thin ultrasonic waves. The vibration is affected by the load, and the number of vibration cycles is large. The crystal anisotropy is utilized to form a rectangular vibration and a curved vibration. The ultrasonic wave has good echo characteristics when it is used. In addition, the time of the electrode is not enough, 2. The vibration characteristics of the electrode are closely connected. 3. The application of multilayer voltage bias oscillator, support method, contact position of return shaft, influence of return shaft diameter, and improvement of return characteristics are discussed. As a result, less power and high-speed return are the most important factors. 30%, 30% and 30%, 30% and 30% respectively. For example, if you want to use a high speed ultrasonic generator, you can use an L shape ultrasonic generator to generate a high speed ultrasonic generator. The analysis results show that the pressure is high in the vertical direction, and the pressure is low in the high speed direction.

项目成果

Development of Thin-type Ultrasonic Motors for High-speed Applications,-Mainly Lead-free Single-Crystal-type

高速应用薄型超声波电机的开发，以无铅单晶型为主

• 发表时间: 2008
• 作者: 青柳学;他;Manabu Aoyagi et.al.
• 通讯作者: Manabu Aoyagi et.al.

LiNbO_3バルクモードの大振幅励振破壊限界に関する測定

LiNbO_3体模大振幅激励击穿极限的测量

• 发表时间: 2007
• 作者: 青柳学;他;Manabu Aoyagi et.al.;田村英樹;関 舞子;石崎雅人;田村英樹;田村英樹;岩瀬正志;柴田恭佑;田村英樹;高野剛浩;柴田恭佑;岩瀬正志
• 通讯作者: 岩瀬正志

薄型超音波スピンドルモータの実用化に向けた高性能化と耐久性向上の研究

薄型超声波主轴电机实用化提高性能和耐用性研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 青柳学;他
• 通讯作者: 他

LiNbO_3矩形板を用いた単相駆動型超音波モータの駆動特性の測定

LiNbO_3矩形板单相驱动超声波电机驱动特性测量

• 发表时间: 2008
• 作者: 石崎雅人;他
• 通讯作者: 他

高速回転型超音波アクチュエータの予圧制御と等価回路解析

高速旋转超声波执行器预载控制及等效电路分析

• 发表时间: 2008
• 作者: 青柳学;他
• 通讯作者: 他