超音波モータの極低温環境における駆動

点击翻译按钮获取中文摘要

極低温環境内において、高速回転操作を実現するアクチュエータが求められている。本研究の目的は、狭隘な極低温環境に設置可能な超音波モータの性能向上、および駆動源であるボルト締めランジュバン型振動子における予圧特性の温度依存性の低下である。本研究で得られた成果を要約すると、以下の通りである。1、ニオブ酸リチウムについて、極低温環境に共振・反共振法を適用することにより、極低温環境における圧電定数の測定を行った。ニオブ酸リチウムの圧電定数は小さいが、温度による依存が小さいことを確認した。2、室温から極低温までの温度低下により生じる熱応力を減少させることを目的とし、構造材料に純チタン、圧電材料にマグネシウムニオブ酸・チタン酸鉛固溶体(PMN-PT)を使用したボルト締めランジュバン型振動子を試作した。有限要素法解析および、極低温環境における駆動実験を通して、熱応力に関する評価を行った。これより、温度による温度依存性が減少し、使用温度に合わせた組み立て条件の調整が不要となった。3、上記、ボルト締めランジュバン型振動子を駆動源とする超音波モータの試作・評価を行った。90K以下の温度において、駆動実験を行い、いずれの温度においても回転を確認した。これより4.5Kにおいて印加電圧100Vp-p時に、1100rpmの回転数を実現した。4.5Kにおいて1000rpmを超える回転数を有する小型駆動源はこれまでになく、固体NMR分析をはじめ様々な分析機器に適用することで、装置の小型化・高性能化などが期待される。