高温超電導体のマイスナ効果を利用した磁気浮上・駆動装置の研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550203
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 藤田 博之 東京大学, 生産技術研究所・第3部, 助教授 (90134642)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 生駒 俊明 東京大学, 生産技術研究所・第3部, 教授 (80013118)
• Keywords: マイクロアクチュエータ / 磁気浮上 / 高温超電導体 / マイスナ効果 / マイクロメカニズム / リニアアクチュエータ

Research Abstract

本研究では、超電導体のマイスナ効果によって生じる反発力を用い、ミリメートかそれ以下の大きさの物体を、浮上させ滑らかに駆動する機構を提案し、その特性を計算で予測した。更にこの機構の動作を実証するために、1mm程度の特性長のモデルアクチュエータを作り、実験を行った。
<1>特性の計算
右下の図に示すように、対向するステータとヒスライダーの表面に帯状の永久磁石と超電導体を、僅かに異なるピッチで付けた構造を考える。マイスナ効果により、永久磁石を持つスライダは浮上する。更に下の方の図に示す通り、ある超電導体を常電導状態に転位させると、水平方向の力のバランスが崩れて、スライダは横方向に動く。スライダの動きにつれて、常電導にする超電導体を切り替えてゆけば、連続的な駆動ができる。この時、スライダの動きにつれて駆動力と浮上力が周期的に変化すること、磁石と超電導体のピッチや帯の数の最適な値等を明らかにした。
<2>実験
上記計算では帯の幅を0.1mmとしたが、その十倍の幅1mmのモデルを試作した。スライダの磁石が2本のとき、180mgの自重を3mm浮上できた。また磁石1本についての駆動力は、約40mg重であった。更に、1本の磁石を、超電導体に加えた電流により駆動できることを確かめた。

Research Products

• [Publications] Y.Kim;M.Katsurai;H.Fujita: Proceedings of IEEE International Workshop on Micro Electromechanical Systems,Salt Lake City. 107-112 (1989)
• [Publications] 金容權,桂井誠,藤田博之: 電気学会論文誌. (1989)
• [Publications] Y.Kim;M.Katsurai;H.Fujita: Sensors and Actuators.
• [Publications] 工藤誠一,金容權,桂井誠,藤田博之: 平成元年度電気学会全国大会講演論文集. (1989)
• [Publications] 鈴木晃,金容權,桂井誠,藤田博之: 平成元年度電気学会全国大会講演論文集. (1989)
• [Publications] 前川高徳,金容權,桂井誠,藤田博之: 平成元年度電気学会全国大会講演論文集. (1989)