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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

研究課題

研究課題/領域番号 20656029
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関東京工業大学

研究代表者

進士 忠彦  東京工業大学, 精密工学研究所, 准教授 (60272720)

研究分担者 桜井 淳平  東京工業大学, 精密工学研究所, 助教 (40345385)
研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2009年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2008年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード薄膜永久磁石 / ネオジム / マイクロアクチュエータ / MEMS
研究概要

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.

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2009 2008

すべて 学会発表 (4件) 産業財産権 (1件)

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

    • 著者名/発表者名
      Sen Yao
    • 学会等名
      IEEE-NEMS
    • 発表場所
      中国シンセン
    • 年月日
      2009-01-06
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Nd2Fe14B基永久磁石薄膜の内部応力低減化技術の検討2009

    • 著者名/発表者名
      上原稔, 田辺亮, 櫻井淳平, 進士忠彦
    • 学会等名
      第33回日本磁気学会講演会
    • 発表場所
      長崎
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Positioning Control of a Cantilever Type Micro Actuator Using High-performance NdFeB/Ta Thin Film Magnets and Built-in Displacement Sensor2009

    • 著者名/発表者名
      Sen Yao, Shunji Goto, Ryo Tanabe, Tadahiko Shinshi, Minoru Uehara, Hitoshi Yamamoto
    • 学会等名
      the 2009 JSME-IIP/ASME-ISPS Joint Conference on Micromechatronics for Information and Precision Equipment
    • 発表場所
      Tsukuba, Ibaraki
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      田辺亮, 後藤駿治, YaoSen, 進士忠彦, 上原稔, 山本日登志
    • 学会等名
      第21回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム
    • 発表場所
      長野
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [産業財産権] 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

    • 発明者名
      進士ほか2名
    • 権利者名
      日立金属
    • 産業財産権番号
      2008-195367
    • 出願年月日
      2008-07-29
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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