電界共役流体を応用した高パワー軽量な高集積化マイクロモータの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655063
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 横田 眞一 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (10092579)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 朴 重濠 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (30313373) ; 吉田 和弘 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (00220632)
• Keywords: 機能性流体 / モータ / マイクロ / 電界共役流体 / ECFジェット / ECF効果 / アクチュエータ / マイクロマシン

Research Abstract

本研究課題では,線状電極間で直流高電圧の印加により活発な流動(ジェット)を生じる電界共役流体(ECF)を応用した高パワー軽量な高集積化マイクロモータの実現を目的としている.本年度は主に,高集積化によるECFモータのさらなる高出力化を図るため,ディスクプレート形ロータ上に薄膜状電極を放射状に配置したDP-RE形ECFモータを新たに提案し,試作2層DP-RE形ECFモータを用いて電極形状および薄膜状電極厚さについて検討をおこなった.さらに,高集積化を図った内径9mm8層DP-RE形ECFモータを試作し,その特性評価をおこなった.実施結果の具体的内容は以下のとおりである.
試作した内径9mm2層DP-RE形ECFモータに異なる電極厚さを持つ数種類のロータを用いた特性実験の結果,正負電極厚さが250μmである場合,正負電極厚さが50μmである場合に比べ,印加電圧6kVにおいて,電流は4.0μAであり2.7倍,最大回転数は73rad/sであり1.8倍,最大出力トルクは20μNmであり1.8倍,最大出力パワーは0.24mWであり2.7倍に向上することが示され,薄膜状電極厚さの増加は高出力化に有効であることが確認できた.また,内径9mm4層DP-RE形ECFモータを同体積のもとで,層数を2倍にした内径9mm8層DP-RE形ECFモータ(高集積化積層DP-RE形ECFモータ)を試作した.特性実験の結果,セパレータ材質として同様のポリエーテルイミド樹脂を使用した内径9mm4層DP-RE形ECFモータの出力特性に比べ,印加電圧4kVにおいて,電流は1.4μAであり1.8倍,最大回転数は35rad/sであり1.8倍,最大出力トルクは27μNmであり3倍,最大出力パワーは0.26mWであり6.5倍に向上され,積層DP-RE形ECFモータの高集積化は高出力化に非常に有効であることが示された.

Research Products

• [Publications] 横田 眞一: "電界共役流体(ECF)を応用したマイクロモータ(積層ECFマイクロモータの特性実験)"日本機械学会2002年度年次大会講演論文集. No.02-1,VII. 235-236 (2002)
• [Publications] 横田 眞一: "電界共役流体(ECF)を応用したマイクロモータ(ECFマイクロモータの高出力化)"日本機械学会山梨講演会講演論文集. No.020-4. 265-266 (2002)
• [Publications] Shinichi YOKOTA: "Microactuators Using Functional Fluids (Invited)"Proc.of the 4th International Symposium on Fluid Power Transmission and Control (ISFP'03). (2003)
• [Publications] 横田 眞一: "DP-RE形ECFマイクロモータの多層化と高出力化"日本機械学会第3回機素潤滑設計部門講演会講演論文集. (2003)