薄膜コイル型マイクロモータの駆動原理と試作、性能評価

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平成20年度の交付申請書における研究実施計画は以下の2点である。(1) PZT一体型超音波マイクロモータの特性評価(2) 上記成果を取り入れた改良型モータの作成提案のモータは、超音波発振源-導波路-コイルステーターロータから構成され、平成19年度研究において、マイクロPZT素子をコイルステータに近接し、PZTから直接ステータに超音波を与えることにより、発振器なしで、かつ導波路を極短にできることに基礎的に成功した。20年度においては、この基礎成果を基に、外形が約D=2mm、L=20mmのPZT一体型超音波マイクロモータモータを試作、その特性を実験的に解明し、さらに回転駆動原理を理論的に明らかにした。更なるマイクロ化を目指し、ステータコイル自体をPZTで作成し、超音波発振源とモータ駆動源の一体化を試みた。このためには、薄膜コイルの外側にPZTを成膜するか、ないしはコイル自体をPZTで作成する必要がある。前者につき円筒リソグラフィー装置により薄膜コイルを作成し、蒸着法によりPZTの成膜を試みたが、目的とした機能を創出することはできなかった。理由は、成膜されたPZT薄膜が数μmと薄すぎ、かつコイル外円周上に均一に成長できなかったためである。次に、円筒形状のPZTバルクから、ねじ切りによりコイルを加工する装置を試作し、実際に外径3mm、長さ30mm程度でピッチを種々に変えたPZTコイルを作成し、これを組み込んだモータを試作した。回転駆動試験の結果、この全く新しい方式で駆動が可能なこと、このことにより、従来にも増してマイクロかつ高性能な超音波モータを創出できる可能性を明らかにした。