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講義No.06671

「超音波」を利用したモーターの可能性を探る

人には聞こえない「超音波」を利用する

 「超音波」とは、人には聞こえない周波数20キロヘルツ以上の高い振動数をもつ音波のことです。この超音波の振動を利用して、デジタル機器用の正確な時間を作り出したり通信機に不可欠な電子部品、モーターや加工機などが作られたりしています。
 圧電素子(振動や圧力などが加わると電圧が発生する部品)によって超音波を作り出す「超音波モーター」は、従来のモーターに比べて小型化・軽量化しやすいので、今後技術が進めば、さまざまな分野に応用することができます。

自由度が高く、小型化・軽量化しやすい

 モーターというと、回転する円筒状のイメージがあると思いますが、超音波モーターは、形の自由度が高く、リング状や直線などさまざまな形にすることができます。また、従来のモーターより薄く、小さくできるのも、大きな特長です。例えば、一眼レフやミラーレスカメラのレンズは、焦点を合わせる時にレンズが回転しながら動きますが、製品の中には、リング状になった超音波モーターが使われているものがあります。動きに遊びがなく摩擦でピタっと止まり、従来のモーターのようなギアによる回転音もしないので、静かで、従来のモーターを使っていた時よりも、レンズ全体が軽量化しています。

スマートでシンプル、静かなものづくりに応用可能

 超音波モーターは、まだコストが高く、現在のところ利用分野は精密機器など一部に限られています。もう少し使いやすいモーターが開発されれば、世界的にも日本が強いとされるロボットやラジコンなどの分野でも応用できるようになるでしょう。例えば、現在ラジコンの飛行機に使われているサーボモーターはある程度の大きさなので胴体部分に入れる場合が多いですが、面積は大きくても薄い超音波モーターができれば、羽の部分に入れて、よりシンプルな構造で高度を上げたり下げたりすることに利用できます。
 超音波モーターを使うと、全体的にスマートに、シンプルに、そして静かにものを動かすことができるのです。

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この学問が向いているかも 情報通信工学

東北工業大学
工学部 情報通信工学科 准教授
田村 英樹 先生

メッセージ

 私自身がそうでしたが、「ものづくりができそうだ」と雰囲気で選んだ大学の研究室で、全く知らなかった「超音波」という分野に出合いました。さまざまな分野に関わることを総合的に学んでから、一つのことを突き詰めていくと、得た知識を違った分野にも応用することができます。
 「こんな研究がしたい」というモチベーションはもちろん大切ですが、大学に入ったら広い分野を受け入れ、学ぶ余裕を持ってほしいと思います。

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