シミュレーションに基づく積層型静電アクチュエータの特性改善とその試作

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20560048
• Research Institution: Suzuka National College of Technology
• Principal Investigator: 奥田 一雄 Suzuka National College of Technology, 電気電子工学科, 准教授 (00214057)
• Keywords: 静電アクチュエータ / マイクロマシン

Research Abstract

本研究は「軽量かっ応答性に優れた積層型静電アクチュエータ」を開発し、これを人工筋肉に応用することを主な目的としているが、本年度は以下の事項を実施した。
1.ANSYSを用いたアクチュエータのバネ特性解析
(1)電極層数の影響調査と規格化バネ特性
電極層数の異なるアクチュエータモデルのバネ特性を計算し、電極層数の違いに依らない「1ギャップ当たりのバネ特性」を導出し、これをアクチュエータのバネ特性を評価するための指標として規格化した。
(2)電極サイズの影響調査とアクチュエータの微細化効果
電極サイズの異なるアクチュエータモデルのバネ特性を計算し、電極サイズに対する電極およびヒンジ厚さの影響調査を行ったところ、アクチュエータを微細化することによってバネ特性が改善されることが判明した。
2.アクチュエータの試作と特性評価
(1)リボン状フィルムの改良
フィルム厚さを約5μm以下にすることによって、アクチュエータの駆動領域のバネ特性を大幅に改善した。
(2)試作
電極の層数や厚さ、ヒンジの長さや厚さなどを変化させたアクチュエータを試作し、それらのバネ特性を測定するとともに上記解析結果と比較することによって、本研究におけるシミュレーション方法の妥当性を検証した。
3.リボン状フィルムの折り込み作業の自動化の検討
東京工業大学バイオ研究基盤総合支援センターアイソトープ分野実吉研究室と共同で2mm幅リボン状フィルムの自動折り込み装置を試作し、厚薄構造を有する四角形状および三角形状アクチュエータの折り込み作業を行った。