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高性能永久磁石薄膜マイクロアクチュエータの基礎研究

Research Project

Project/Area Number 20656029
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Design engineering/Machine functional elements/Tribology
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

進士 忠彦  Tokyo Institute of Technology, 精密工学研究所, 准教授 (60272720)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 桜井 淳平  東京工業大学, 精密工学研究所, 助教 (40345385)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2009: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Keywords薄膜永久磁石 / ネオジム / マイクロアクチュエータ / MEMS
Research Abstract

半導体プロセスを用いたMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)研究において,未開拓領域である高性能永久磁石薄膜を用いたマイクロアクチュエータの実現を目的とし,研究を実施した.具体的には,永久磁石薄膜として,従来にない高い保磁力と残留磁束を有するNdFeB/Ta多層膜を利用したボイスコイルモータタイプMEMSアクチュエータの提案と製造方法の検討,ならびにその性能評価を実施した.
本年度は,1)昨年度試作した片持ちはりの先端に多層膜永久磁石をスパッタで堆積し固定部の空心コイルに電流を通電することではりが変位するマイクロアクチュエータに,薄膜コイルなどを導入するなど,MEMSプロセスに適する構造に変更した.2)はり先端変位測定のため,片持ちはり根元にPt製のひずみケージを製作する手法を開発し,変位測定を実施した.3)上記の変位信号を用いてフィードバック制御することにより,高速・高精度な位置決めを実現した.4)矩形の永久磁石薄膜を,ヒンジで4方向より支持し,その下面に配置した,2個1組の空心コイルを用いて,永久磁石を面外並進・傾き方向に駆動可能な新たな2自由度アクチュエータを提案・試作した.
なお,これらのアクチュエータの試作工程において,薄膜永久磁石堆積後の残留変形が問題となった.このため,Cr膜を薄膜永久磁石と貼り合わせ,残留応力を相殺する方法を提案した.単純な片持ちはりを用いた予備実験では有効性を示せたが,より構造が複雑な2自由度アクチュエータ場合は,十分な効果を示すことができず,今後の検討が必要となった.

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2009 2008

All Presentation (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Presentation] SiN-based Micro Cantilever Actuators Using NdFeB/Ta Permanent Magnetic Thin Film2009

    • Author(s)
      Sen Yao
    • Organizer
      IEEE-NEMS
    • Place of Presentation
      中国シンセン
    • Year and Date
      2009-01-06
    • Related Report
      2008 Annual Research Report
  • [Presentation] Nd2Fe14B基永久磁石薄膜の内部応力低減化技術の検討2009

    • Author(s)
      上原稔, 田辺亮, 櫻井淳平, 進士忠彦
    • Organizer
      第33回日本磁気学会講演会
    • Place of Presentation
      長崎
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Positioning Control of a Cantilever Type Micro Actuator Using High-performance NdFeB/Ta Thin Film Magnets and Built-in Displacement Sensor2009

    • Author(s)
      Sen Yao, Shunji Goto, Ryo Tanabe, Tadahiko Shinshi, Minoru Uehara, Hitoshi Yamamoto
    • Organizer
      the 2009 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment
    • Place of Presentation
      Tsukuba, Ibaraki
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 高性能薄膜ネオジム永久磁石を用いた2自由度駆動型マイクロアクチュエータ2009

    • Author(s)
      田辺亮, 後藤駿治, YaoSen, 進士忠彦, 上原稔, 山本日登志
    • Organizer
      第21回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
    • Place of Presentation
      長野
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 電磁駆動型アクチュエータ及び電磁駆動型アクチュエータの製造方法2008

    • Inventor(s)
      進士ほか2名
    • Industrial Property Rights Holder
      日立金属
    • Industrial Property Number
      2008-195367
    • Filing Date
      2008-07-29
    • Related Report
      2008 Annual Research Report

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Published: 2008-04-01   Modified: 2016-04-21  

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