電気粘性流体の利用による超音波モータの高効率・長寿命化に関する基礎的研究

使用电流变液提高超声波电机效率和寿命的基础研究

基本信息

批准号：
06750061
负责人：
中村健太郎
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、効率や寿命、振動系設計の複雑さのような従来の超音波モータの欠点を根本的に解決するために、研究代表者が提案する電気粘性流体を利用した新しい超音波モータの基礎的な特性を調べ、設計法について検討することであった。本モータでは従来の超音波モータにおける振動による摩擦力制御にかわって、印加電界によって粘性が変化する流体(電気粘性流体、ERF)をロータ・ステ-タ駆動面に導入しており、従来のようにロータとステ-タが直接接触しないので、効率や寿命を改善できる可能性がある。また、振動成分は駆動力源となるもの単一でよく、振動系の設計の自由度が増大する。ERFによる「ねじり振動-ロータ回転」変換機構の基礎的性質を検討するため、電磁式ねじり振動子とロータ、ERFからなるモータを試作して、その特性を測定し、以下のような結果を得た。1)ねじり振動をロータ回転に変換することに成功した2)ねじり振動とERF印加交番電界の位相差を変化することで回転方向を制御可能である3)ねじり振動速度の5割程度のロータ回転速度が実現できたさらに、本モータの最適な動作点を検討するために、電気等価回路モデルによる数値解析を行った。その結果、1)駆動周波数が高いほどすぐれた特性が得られる2)理想的にはねじり振動速度と同程度のロータ回転速度が得られるはずである3)以上を実現するためには高速なERFの開発が必要である4)既存のERFで従来の電磁型モータと同程度の出力トルクが得られるはずであることなどが明らかになった。

本研究的目的是通过开发一种使用电流变液的新型超声波电机，从根本上解决传统超声波电机的效率、寿命和振动系统设计复杂性等缺点。考虑设计方法。该电机取代了使用振动来控制摩擦力的传统超声波电机，而是使用粘度随转子/定子驱动表面上施加的电场（电流变流体，ERF）而变化的流体，因为转子/定子驱动表面之间没有直接接触。转子和定子，可以提高效率和寿命。此外，可以使用单个振动部件作为驱动力源，从而增加了设计振动系统的自由度。为了研究使用ERF的“扭转振动-转子旋转”转换机构的基本特性，我们原型制作了由电磁扭转振动器、转子和ERF组成的电机，并测量了其特性，并获得了以下结果。 1) 成功地将扭转振动转换为转子旋转 2) 通过改变扭转振动与 ERF 施加的交变电场之间的相位差来控制旋转方向 3) 转子以扭转振动速度约 50% 的速度旋转此外，为了检验最佳该电机的工作点，我们使用电气等效电路模型进行了数值分析。因此，1) 驱动频率越高，获得的特性越好。 2) 理想情况下，转子转速应与扭转振动速度相当。 3) 为了实现上述目标，需要高速 ERF。 4）很明显，现有的ERF应该能够获得与传统电磁电机相同的输出扭矩。