超クリーン・真空環境用高出力静電浮上リニアモータ

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12355011
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 樋口 俊郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10111569)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清原 正勝 東陶機器株式会社, 基礎研究所, グループリーダー(研究職) ; 山本 晃生 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (40313035)
• Keywords: 静電モータ / リニアモータ / 非接触浮上 / 静電浮上 / 真空 / クリーンルーム / アクチュエータ / シリコンウェハ

Research Abstract

超クリーン・真空環境用の静電浮上リニアモータの研究として,今年度は,高出力静電モータの真空中における性能評価,浮上駆動方式の考案,大型基板の静電浮上技術に関する研究,を行った.
高出力静電モータの真空中における性能評価としては,まず真空中への導入に適したモータの構成方法に関して検討を行った.従来,通常環境下で利用していた静電モータをそのまま真空中に導入した場合には,十分な性能が発揮できなかったのに対して,本年度,真空用リニアガイド等を用いて新たに構成したモータは,真空環境下においてもある一定の印加電圧までは通常環境下と同程度の推力特性を発揮した.
一方,真空中での実験により,モータの真空への本格導入には移動子の非接触浮上保持が不可欠であることも明らかとなった.本モータでは,移動子・固定子間のギャップを10〜20ミクロン程度の微小距離に保持しなくてはならないが,駆動電圧を印加することで移動子・固定子間にギャップを縮める向きの吸引力が強く働くため,単にリニアガイドで保持しただけでは,印加電圧の上昇に伴いギャップ保持が困難となる.そこで,このような問題点を解決する方法として,移動子を静電気力により非接触で浮上保持しつつ,同時にモータとしての駆動を行うモータ構成および制御方法を考案した.考案した方法では浮上と駆動を同一の電極で行うことができるため,簡易な構成で浮上モータを構成できる.本年度は基礎的検討やシミュレーションを行った段階であるが,次年度に実機の製作をめざす.
大型基板の静電浮上技術に関する研究としては,現状で入手可能な最大径のシリコンウェハである400mmシリコンウェハの非接触浮上に成功した.従来,大型ウェハはウェハ自身のたわみのため,安定な浮上が困難であったが,本研究では,多数に分割した電極を有効に用いることで安定浮上を実現した.

Research Products

• [Publications] 保井秀彦, 山本晃生, 樋口俊郎: "真空用静電リニアモータの駆動特性"計測自動制御学会SI2001講演論文集. 51-52 (2001)
• [Publications] 保井秀彦, 山本晃生, 樋口俊郎: "真空環境用静電リニアモータの開発"2O02年精密工学会春季大会学術講演会講演論文集 (発表予定). (未定). (2002)
• [Publications] 保井秀彦, 山本晃生, 樋口俊郎: "真空環境用静電リニアモータの位置決め制御"2002年精密工学会春季大会学術講演会講演論文集 (発表予定). (未定). (2002)
• [Publications] 保井秀彦, 山本晃生, 樋口俊郎: "静電浮上モータの浮上制御方法の検討"2002年精密工学会春季大会学術講演会講演論文集 (発表予定). (未定). (2002)
• [Publications] H.YASUI, A.YAMAM0T0, T.HIGUCHI: "Development of High-Power Electrostatic Linear Motor for Vacuum environment"Proceedings of ACTUATOR 2002(発表予定). (未定). (2002)
• [Publications] 山下典理男, 保井秀彦, 山本晃生, 樋口俊郎: "400mmシリコンウェハの非接触静電浮上"精密工学会2002年度学生会員卒業研究発表講演会講演集 (発表予定). (未定). (2002)