内視鏡用極細高出力・高トルクマイクロ超音波モータ

超薄型高输出/高扭矩内窥镜微型超声波电机

• 批准号: 02F00070
• 负责人: 上羽 貞行
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02F00070/
• 关键词: 超音波モータ; マイクロ; たわみ振動; ユニモルフ; 三角形状構造

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。

The purpose of this study is to realize high output and high precision ultrasonic wave with diameter of several mm. This year's research is aimed at improving the performance of ultrasonic vibration. The finite element method is used to analyze the vibration amplitude and low voltage vibration. The finite element method is used to analyze the vibration, optimize the shape of the vibration, and obtain the vibration amplitude of twice the original design. The vibration of the oscillator itself can be reduced by using the structure of the oscillator. This time, the design of the electrode plate is based on the triangular structure. The thickness of the bronze plate is 100μm, the width is 1mm, and the thickness of the end is 100μm, the length is 2mm, and the width is 1 mm. The overall length is 7.5mm, the width is 1mm, and the height is about 0.8mm. This is a new structure that can be used to reduce the voltage of the oscillator greatly. The nature of the oscillator itself is to be used as a whole. This new structure is possible with low voltage and high output. This study proposes a trial for ultra-compact vehicles. The shape of the initial test machine is improved and the driving method is established. This study is aimed at realizing the application of high power ultrasonic wave in endoscope and other fields.