環境に優しい自動車の為の超音波モータの研究

环保汽车用超声波电机的研究

• 批准号: 07750251
• 负责人: 青柳 学
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750251/
• 关键词: 大口径捩り振動子; ボルト締め振動子; 強力屈曲振動子; 短円筒振動子; 高トルク超音波モータ

本年度では、超音波のモータのディーゼル車の発進補助や電気自動車への応用を目的とした研究のうち、大口径・大トルク超音波モータ用の捩り振動子の製作まで行った。新しく考案した捩り振動子は通常使用される捩り振動子と比べて多くの特徴を持ち、その解析・試作・検討に多くの時間を要した。その結果より、以下のことがわかった。新規購入したPCを端末としてワークステーションで様々な振動子形状について有限要素解析した結果、良好な特性が得られる形状と傾向、また、捩り振動の励振限界の形状がわかった。この結果、過去に例のない、直径が長さよりも3倍程度大きい短円筒の捩り振動子が実現できることがわかり,試作を行った。製作する際には、圧電セラッミクスのボルト締め方法に工夫が必要であり、振動子の性能を大きく左右することもわかった。実際には4本のボルトを放射状に締め付ける方法が最も良好であった。振動子の性能指数の一つであるQ/γとトルク係数が大きい振動子が得られた。これにより、新しい励振方法の捩り振動子が大口径・大トルクの超音波モータに適していることがわかり、今後の大口径超音波モータの実現に有効であると考えられ、本研究の目的に合致する方向に向かっている。さらに、本研究の本来の目的とは異なるが、副産物として、新たな強力屈曲超音波振動子の実現が可能である事がわかった。つまり、直径よりも長さが短い円板に似た形状になると、円板の屈曲振動が同時に生じ、捩り振動と結合する。さらに振動子の長さを短くすると、屈曲振動のみが生じ、本研究で試作した構造の振動子は新たな強力屈曲振動子となり得る。ボルト締めの強力屈曲円板振動子がこの世に実現していないことから、非常に期待される興味深い結果である。

今年，作为将超声波电机应用于柴油车启动辅助装置和电动汽车的研究的一部分，我们甚至生产了用于大直径、高扭矩超声波电机的扭转振荡器。新设计的扭转振荡器与通常使用的扭转振荡器相比具有许多特征，并且花费了大量时间对其进行分析、原型设计和研究。结果显示如下。使用新购买的 PC 作为终端，在工作站上对各种振动器形状进行有限元分析，结果发现了产生良好特性的形状和趋势，以及扭转振动的激励极限形状。结果发现，可以制造出直径约为其长度三倍的短圆柱形扭转振荡器，这是以前从未见过的，并生产出了原型。生产过程中发现，必须设计压电陶瓷螺栓的紧固方法，这极大地影响了振动器的性能。实际上，最好的方法是径向拧紧四个螺栓。获得了具有大扭矩系数和Q/γ（振动器性能指标之一）的振动器。结果发现，采用新激振方式的扭转振子适用于大直径、大扭矩超声波电机，被认为对实现未来大直径超声波电机有效，这就是目的我们正朝着匹配的方向前进。此外，虽然与这项研究的最初目的不同，但我们发现有可能创造出一种新的强大的弯曲超声波换能器作为副产品。换句话说，当形状类似于长度小于其直径的盘时，盘的弯曲振动同时发生并且与扭转振动结合。如果进一步缩短振子的长度，则只会发生弯曲振动，而本研究原型结构的振子可以成为一种新型的强大的弯曲振子。这是一个备受期待且有趣的结果，因为世界上从未实现过坚固的螺栓紧固弯曲盘谐振器。