駆動電圧最小化を目的とした静電駆動型ＭＥＭＳのトポロジー最適化

• 研究課題/領域番号: 24760065
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 工学基礎
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 山崎 慎太郎 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70581601)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 構造最適化 / トポロジー最適化 / 静電駆動MEMS / 低消費電力 / 静電駆動型MEMS

研究成果の概要

本研究の目的は，新しい機能，あるいは高機能を持ち革新的な低電圧駆動を実現する静電駆動型MEMSの構造創成設計を行う事である．この目的を達成するために，静電駆動型MEMSが静電場より静電引力を得る性能と，静電引力により所定の大変形を得る性能を，数値解析手法により同時に評価を行い，その解析結果に基づき，最適構造の創成設計を行う構造最適化法を開発した．

研究成果

• [雑誌論文] Driving force profile design in comb drive electrostatic actuators using a level set-based shape optimization method (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Kotani, T. Yamada, S. Yamasaki, M. Ohkado, K. Izui, and S. Nishiwaki
  • 雑誌名: Structural Multidisciplinary Optimization 巻: 51 号: 2 ページ: 369-383
  • DOI: 10.1007/s00158-014-1130-y
  • NAID: 120005623237
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A consistent grayscale-free topology optimization method using the level-set method and zero-level boundary tracking mesh (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Yamasaki, A. Kawamoto, T. Nomura, and K. Fujita
  • 雑誌名: International Journal for Numerical Methods in Engineering 巻: 101 号: 10 ページ: 744-773
  • DOI: 10.1002/nme.4826
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] レベルセット法に基づく静電アクチュエータの構造最適化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小谷高代，山崎慎太郎，山田崇恭，大門真，泉井一浩，西脇眞二
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集(C編) 巻: 79 ページ: 3234-3247
  • NAID: 130004555292
  • 査読あり
• [学会発表] レベルセット法とゼロレベル境界追跡型メッシュによる3次元問題を対象としたグレースケールフリートポロジー最適化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山中誠一郎，山﨑慎太郎，藤田喜久雄
  • 学会等名: 日本機械学会 第24回設計工学・システム部門講演会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] Level-set and ALE based topology optimization using nonlinear programming (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yamasaki, A. Kawamoto, and T. Nomura
  • 学会等名: 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
  • 発表場所: Orlando, USA
• [学会発表] Level-set and ALE based topology optimization using nonlinear programming (2013)
  • 著者名/発表者名: Shintaro Yamasaki, Atsushi Kawamoto and Tsuyoshi Nomura
  • 学会等名: 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization
  • 発表場所: Orlando, Florida, USA