宇宙ロボット用超磁歪アクチュエ-タの研究
【研究分野】機械要素
【研究キーワード】
ロボット / アクチュエ-タ / モ-タ / 超磁歪 / 圧電 / 圧電アクチュヒ-タ / サイクロイド減速機
【研究成果の概要】
超磁歪駆動要素の出力持性についての基礎実験と、回転型アクチュエ-タの回転性能に関する理論的検討および実験による実証を行った。
まず、超磁歪駆動要素について、静的変位特性、周波数特性等、その出力特性についていくつかの実験を行った結果、1)その最大ひずみ量は10^<ー3>程度の大きさであり、圧電素子より小さいこと、2)素材が金属であるため縦弾性係数が圧電素子の約2倍の大きさで、出力パワ-が期待できること、3)駆動コイルを使用するため高周波駆動には適さず又外形が大きくなることがわかり、大きな力で微小な変位を精度よく制御する必要のある超精密加工分野に向いていることが明らかとなった。
次に、高周波駆動に適さない超磁歪駆動要素のかわりに、積層圧電素子を用いた回転型アクチュエ-タを試作し、低い周波数からその駆動系の共振周波数を含む高い周波数で駆動する実験を行うとともに、出力持性について理論的に検討した。その結果、1)低い周波数から高い周波数まで全範囲にわたって、理論的に求められる回転数と1%以内の誤差で回転すること、つまり全回転数範囲で回転原理が成立すること、2)出力トルクは回転数とともに上昇し、共振周波数を越えても回転が停止する直前の回転数まで上昇すること、3)負荷トルクが増してもほとんど一定の回転数で回転すること、4)最大出力トルクは約0.07Nm,最高効率は約20%であったこと、などが明らかとなった。つまりこの回転型アクチュエ-タは、従来の電磁モ-タにない特長を有することがわかり、宇宙ロボット用小型アクチュエ-タとしての可能性を見出すことができた。
【研究代表者】