電磁・圧電ハイブリット・アクチュエーション・システムの研究

电磁/压电混合驱动系统研究

• 批准号: 15760145
• 负责人: 青柳 学
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760145/
• 关键词: 圧電アクチュエータ; 圧電ブレーキ; 変位拡大; ハイブリッド; ドラム型; 自己倍力作用; 微小変位; 弾性梁; ブレーキ; 変位拡大機構; ハイブリット; ピエゾドライバー; 高速応答

本研究で最も重要な要素である、高速で動作する圧電ブレーキの検討を中心に行った。本年度計画していたディスクブレーキを検討したが、実現可能な変位と発生力を得るためには積層圧電アクチュエータ(MPA)が多数必要で実現性の乏しい大型構造になることがわかった。そのため、小さな接触力でも自己倍力作用によって大きなブレーキトルクが望めるドラムブレーキの検討を、昨年度までの研究で明らかになっていた問題点の改善を中心に試みた。1つのMPAと変位拡大機構からなるブレーキアクチュエータ(BA)と回転ドラムを接触させブレーキトルクを発生する構成である。改善点を以下に示す。1.MPAが発生できる変位は微小であるため、本年度は弾性ヒンジと剛体梁を用いて2段階に変位を拡大する、従来の変位拡大機構より効果的な構造を考案した。2.また、BAに取り付けたブレーキシューを摩擦力の大きな材質に変更し、接触面の加工精度を向上させた。予圧による引っ張り力に耐えられるMPAを用いて直径10cm程度のネガティブ・ドラム型圧電ブレーキを有限要素法解析により設計・試作した。実験の結果、変位拡大機構は計算どおりに動作し、高速応答性に優れていた。残留振動が大きかったが駆動波形により低減できた。しかし、ブレーキトルクは僅かにしか変化しなかった。変位拡大機構で拡大された変位が摩擦面で吸収されたことが原因であった。また、組立精度も精密に要求されるため、直径が10cm程度の圧電ブレーキの実現は容易でないと思われる。しかし、小型なブレーキであれば実現の可能性が高いと考えられ、マイクロ・電磁・圧電ハイブリット・アクチュエーション・システムの発想に至った。また、ACサーボモータと超音波モータのダイナミックスを考慮して、購入したDSPにより制御システムの構築を試みたが圧電ブレーキ/クラッチが実現していないため、有効性は確認できていない。

我们专注于考虑高速压电制动器，这是本研究中最重要的因素。我们检查了今年计划的磁盘制动器，但发现需要大量层压压电执行器（MPA）以获得可行的流离失所和产生力，并且它变成了较大的结构，可行性差。结果，我们检查了鼓制刹车，这些制动器可以在大型刹车扭矩中以较小的接触功率出现，这是由于自相模式的，重点是改善去年研究中揭示的问题。它是一种配置，其中通过接触由一个MPA和一个位移机构组成的制动执行器（BA）来产生制动扭矩。改进点如下所示。 1。由于可以生成MPA的位移很小，因此今年，结构比常规位移更有效，该结构使用弹性铰链和刚性梁将位移增加到两个阶段。 2。此外，附着在BA上的制动鞋被更改为具有大摩擦力的大型材料，并提高了接触表面的加工精度。设计并使用有限元法分析的MPA设计并对直径约为10 cm的直径约为10 cm进行负鼓压电制动器进行了原型，该制动器使用MPA进行了原型制动，该分析使用MPA可以承受初步压力的拉力。由于实验，流离失所的机制是计算出来的，并且具有出色的高速度响应。残留振动很大，但可以通过驱动波形减少。但是，制动扭矩略有变化。这是由于吸收在摩擦上的移位机构的位移。此外，由于精确地需要组装精度，因此很容易意识到直径约为10厘米的刺鼠制动器。然而，小制动器被认为是实现的，导致了微型，电磁和压电角质的概念。此外，考虑到AC伺服电动机和超声电机的动力学，购买了购买的DSP的购买是为了构建控制系统，但是由于尚未实现Piletelectric刹车/离合器，因此尚未确认该有效性。