超高真空対応超音波モータの高度化に関する研究

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近年,半導体技術やナノテクノロジーの進展に伴い,真空環境下で物体をハンドリングする自動装置へのニーズが高まっている.真空環境下では電子線やイオン線などの荷電粒子応用機器が利用されることが多いが,そのような機器では非磁性が求められる.研究代表者らはこういったニーズに対応可能な機械要素として,超音波モータの真空適応性と非磁性に着目し,非磁性回転出力モータを開発している.これまでに,5.5x10^<-8>Paでの駆動に成功し,超高真空中において非磁性で駆動するという要件を満たしたが,振動源の圧電素子が破壊してしまうことや,振動子駆動面と回転子接触面の磨耗によって駆動できる130時間程度と短いことが実用化への障害となっていた.本研究では,平成17年度中に金属製の回転子と固定子の組み合わせにおいて,材質を最適化することにより,駆動時間を従来の3倍の400時間以上に向上することに成功した.本年度は,セラミックをロータ材料として用いた寿命向上の可能性を検討した.摩擦面からの摩耗を減少するため,セラミック材料として,気孔の少ないHIP(Hot Isostatic Pressing)材を用い,10^<-8>Paオーダの超高真空を維持したままのモータの運転を実現した.また,寿命においては,回転子に摩擦面に溝を加工することで,摩耗粉の排出を促進して固定子・回転子間の摩擦係数の低下を防止し,結果として,これまでで最長の510時間の駆動時間を得た.さらに19年度は,DLCコーティングステータとアルミロータの組み合わせを評価したが,長時間の回転は得られなかった.