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

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電界共役流体(Electro-Conjugate Fluid, ECF)は,流体中に配置した電極対に直流高電圧を印加することにより活発な流動(ジェット流)を生じる機能性流体である.本研究では,このジェット流を工学的に応用した高パワーで軽量なECFマイクロモータを開発する.本年度は,円筒状ロータに線状電極を配置したC-RE形ECFモータの出力特性の測定,および電極対を放射状に配置した円盤状ロータを複数枚積層した積層DP-RE形ECFモータに関する出力パワーの向上を実現した.はじめに,ECFマイクロモータの小径化に関する検討を行った.ECFマイクロモータはステータ内部に充填した電界共役流体に,ロータ上の電極によってジェット流を発生させ,この反力でトルクを得るニューアクチュエータである.これまでの研究からECFジェットを応用したモータでは,小形化するほど出力パワー密度が上昇することがわかっている.このため,内径2mmのC-RE形ECFモータのトルク-スピード特性を明らかにした.また,内径5mm(従来モータの約1/2)の8層DP-RE形ECFモータを開発した.この結果,内径9mmの8層DP-RE形ECFモータと比較して,出力パワー密度が約2.3倍に向上することを実験的に明らかにした.つぎに,従来研究で使用していたECF(デカン二酸ジブチル)よりも高速なジェットを発生することが知られている高性能ECF(FF-1)を使用して,モータ性能の向上を目指した.この結果,8層DP-RE形ECFモータにおいて,出力パワー密度が約5倍になることを実験的に明らかにした.なお,内径2mmのC-RE形ECFモータに関する研究により,台湾大学で開かれた国際会議7^<th> Int.Conf.Mechatronics TechnologyにおいてBest Paper Awardを受賞した.