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セラミック系超電導体のマイナス効果を利用した浮上型真空中マイクロ搬送装置

研究課題

研究課題/領域番号 03555049
研究種目

試験研究(B)

配分区分補助金
研究分野 電力工学
研究機関東京大学

研究代表者

藤田 博之  東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (90134642)

研究分担者 谷川 絋  日本電気(株), 生産材料技術本部, 部長代理
生駒 俊明  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (80013118)
谷川 紘  日本電気(株), 生産材料技術本部, 部長代理
研究期間 (年度) 1991 – 1992
研究課題ステータス 完了 (1992年度)
配分額 *注記
13,800千円 (直接経費: 13,800千円)
1992年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
1991年度: 11,000千円 (直接経費: 11,000千円)
キーワードマイクロマシン / 真空 / 超電導 / マイスナ効果 / ピン止め / 磁気浮上
研究概要

本研究では、超電導体と永久磁石の間に働く反発力を用い、真空中で小型の物体を浮上しながら搬送する装置の開発を行っている。この装置の応用として、真空連結した超清浄半導体プロセス内での搬送装置などを考え、半導体微細加工で作る超小型の浮上装置を用いることで、マイクロマシンにおける摩擦の問題と接触面からの発塵やガス送出の問題の抜本的解決を図っている。
(1)マイスナ効果による浮上型搬送機構の設計:この様な浮上型搬送装置として、永久磁石をつけたスライダーを浮上用の超電導体で非接触支持し、更に下面に帯状に配置した駆動用電極に電流を流すことでスライダーを水平方向に駆動する構造を考案した。すなわちこの装置は、マイスナ効果による反発磁気浮上装置と、同期式リニアステップモータを組み合わせたものである。最適な駆動用電極配置と永久磁石配置により、浮上力と駆動力を最大にしつつ、駆動精度を高めるような構造を設計した。更に、超電導体と磁石の間に働く浮上力と運動を妨げる制動力との関係を調べ、Y系の超電導体を選んだ。
(2)浮上型X-Y2方向搬送機構の製作と性能評価:超電導体として、イットリウム系の焼結バルク材を用いた。その上に駆動電極として、ポリイミドの絶縁膜上に銅フィルムを圧延し、それをフォトリソグラフィーとエッチングで180μmピッチの帯状に加工したものを2枚、電極が互いに直交するように重ねた。スライダー(浮上して動く部分)は、希土類磁石の粉末をエポキシ樹脂で固めたボンド磁石(1mm立方)を4つ、3mm角の銅薄板に貼り付けたものを用いた。超電導体を冷やす閉ループの冷却系を付加し、真空容器内で実験を行った。最小500〜65mAの電流でスライダーを動かし、ループや階段状など任意の二次元的軌跡を実現した。700mAでの瞬間最大速度は33mm/sだった。1ステップ(180μm)動かすときのステップ応答時間は20msであった。
(3)応用の検討:上記の結果より、本装置は例えば半導体製造用の真空装置内でのウェーハの搬送装置に応用するのに十分な基本性能を満足することが分かった。

報告書

(3件)
  • 1992 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1991 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (23件)

  • [文献書誌] 金 容權,桂井 誠,藤田 博之: "77KにおけるY-Ba-Cu-O超電導体の磁界中での反発力" 低温工学. vol.25.No.5. 331-337 (1990)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y-K.Kim,M.KATSURAI,H.FUJITA: "A Linear Synchronous Micro Actuator Levitated by the Meissner Effect of High Tc Superconductor" Technical Digest of the 9th Sensor Symposium. 121-124 (1990)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 前田 吉彦,合原 一幸,藤田 博之: "セラミック系超電導体における制動力と反発力の関係" 電気学会論文誌D. 111巻7号. 590-591 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y-K.Kim,M.KATSURAI,H.FUJITA: "A levitation-type linear synchronous microactuator using the Meissner effect of high-T_c superconductors" Sensors and Actuators A. vol.29. 143-150 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 金 容權,桂井 誠,藤田 博之: "Y-Ba-Cu-O超電導体を利用した浮上型リニアアクチュエータの基礎研究" 低温工学. Vol.26No.1. 37-45 (1991)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤田 博之: "真空中のマイクロアクチュエータ" 「真空」(日本真空協会). 35巻7号. 631-636 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.K. Kim, M. Katsurai, H. Fujita: "Repulsive Force of Y-Ba-Cu-O Superconductor at 77 K in Magnetic Fields (in Japanese)" Cryogenic Engineering. volume 25. 331-337 (1990)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.K. Kim, M. Katsurai, H. Fujita: "A Liner Synchronous Micro Actuator Levitated by the Meissner Effect of High To Superconductors" Technical Digest of the 9th Sensor Symposium. 121-124 (1990)

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    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Maeda, K.Aihara, H. Fujita: "The Relation between Repulsive Force and Drag Force in Ceramic Superconductors (in Japanese)" Trans. of Inst. Elect. Engin. Japan:D. volume 111, No. 7. 590-591 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.K. Kim, M. Katsurai, H. Fujita: "A Levitational-type Linear Synchronous Microactuator using the Meissner Effect of High-Tc Superconductors" Sensors & Actuators:A. volume 29. 143-150 (1991)

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    • 関連する報告書
      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.K. Kim, M. Katsurai, H. Fujita: "Basic Studies of Levitational Linear Actuators using a Y-Ba-Cu-O Superconductor (in Japanese)" Cryogenic Engineering. volume 26, No.1. 37-45 (1991)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Fujita: "Microactuators for the Vacuum Environment (in Japanese)" Vacuum. volume 35, No. 7. 631-636 (1992)

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      1992 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 藤田 博之: "超電導のマイクロマシンへの応用" 日本応用磁気学会、第75回研究会資料、超電導のトピックス. 23-28 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 前田 吉彦、藤田 博之: "真空用超電導マイクロアクチュエータ" 日本機械学会、機械力学・計測制御講演論文集(B). 920-55. 102-105 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 藤田 博之: "真空中のマイクロアクチュエータ" 「真空」(日本真空協会). 35巻7号. 631-636 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Maeda,K.Aihara,H.Fujita: "A Vacuum-compatible X-Y Microactuator using the Levitational Effect of a Superconductor" Proc.of the IMACS/SICE ISRMMS'92,Kobe,Japan. (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 前田 吉彦、合原 一幸、藤田 博之: "Y系超電導体を用いた真空用Y-X2自由度マイクロアクチュエータ" 電気学会論文誌A. 112巻12号. 1007-1014 (1992)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 前田 吉彦、合原 一幸、藤田 博之: "超電導磁気浮上マイクロアクチュエータ-真空用XY搬送デバイスへの応用" 機械学会第70期通常総会講演会. 論文2536. (1993)

    • 関連する報告書
      1992 実績報告書
  • [文献書誌] 金 容權、桂井 誠、藤田 博之: "77KにおけるY-Ba-Cu-O超電導体の磁界中での反発力" 低温工学. vol.25 No.5. 331-337 (1990)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Y-K.Kim,M.Katsurai,H.Fujtia: "A Linear Synchronous Micro Actuator Levitated by the Meissner Effect of High Tc Superconductor" Technical Digest of 姿he 9th Sensor Symposium. 121-124 (1990)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 前田 吉彦、合原 一幸 藤田 博之: "セラミック系超電導体における制動力と反発力の関係" 電気学会論文誌D. 111巻7号. 590-591 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] Y-K.Kim,M.Katsurai,H.Fujita,: "A levitation-type linear synchronous microactuator using the Meissner effect of high-To superconductors" Sensors and Actuators A. No.29. 143-150 (1991)

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      1991 実績報告書
  • [文献書誌] 金 容權、桂井 誠、藤田 博之: "Y-Ba-Cu-O超電導体を利用した浮上型リニアアクチュエ-タの基礎研究" 低温工学. vol.26 No.1. 37-45 (1991)

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      1991 実績報告書

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公開日: 1991-04-01   更新日: 2016-04-21  

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