内視鏡用極細高出力・高トルクマイクロ超音波モータ

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本研究の目的は直径数mmの高出力・高トルクマイクロ超音波モータを実現ことであり、従来のマイクロ超音波モータより高出力、高精度のマイクロ超音波モータを実現することである。本年度の研究では、最初に試作したマイクロ超音波モータの性能改善を目標として、有限要素法を用いた解析を行い、振動振幅の拡大や低電圧駆動が可能な構造の設計について検討した。有限要素法を用いた解析により駆動に最適なモータ形状の検討を行った結果、最初に提案したマイクロモータの2倍程度の振動振幅が得られた。また、振動子自体の弾性を予圧印加に使用することで構造が従来のマイクロモータに比べ簡単な構造が可能になった。今回設計したモータは、三角構造と電極版はリン青銅版を厚さ100μm、幅1mmで、その両端に厚さ100μm、長さ2mm、幅1mmの一様厚み分極したPZT素子を接着しタ構造である。モータ全体は長さ7.5mm、幅1mm、高さ約0.8mmである。このモータは駆動電圧を大幅に下げることが可能であり、振動子の両端を接着して簡単に支持できる新しい構造である。また、振動子自体の弾性を予圧印加に使用するので、システム全体がコンパクトになる。この新たの構造のモータでは、低電圧駆動で高出力が可能であると考えられる。本研究で提案・試作したマイクロリニアモータは今までなかった超小型のリニアモータである。初期試作機の形状の改良と駆動方法を確立することで、より大きな出力のマイクロリニアモータが可能であった。本研究を行うことで、今までなかった高出力のマイクロリニアモータが実現され、内視鏡用に限らず、他の分野へのマイクロ超音波リニアモータの採用が期待される。