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シリコンのマイクロマシーニングを応用した超小型静電リニアアクチュエータの研究

利用硅微机械加工的超紧凑静电线性致动器的研究

基本信息

批准号：
62550195
负责人：
藤田博之
金额：
$ 1.28万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1987
资助国家：
日本
起止时间：
1987 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-62550195/
关键词：
静電気アクチュエータ微細加工小型化シリコン精密運動

项目摘要

本研究では, 超小形の操作機構に用いるアクチュエータの開発を行った. このアクチュエータは, 絶縁基板上に形成した複数の短冊状電極を絶縁薄膜で覆い, その上に置かれた円筒電極と短冊状電極の間の静電引力により円筒を回転させる構造である. 今年度は, 以下の点について研究した.1.アクチュエータの設計静電アクチュエータの性能を計算するには, 電極間に生ずる電界を決定する必要がある. このため, まず本アクチュエータの構造を簡単化したモデルについて解析的な解を求めた. これを用い, 円筒の半径を小さくすると円筒を回転させる力はあまり減少しないのに対し, それを平板に押付ける力は半径の2分の1乗に反比例して減少することがわかった. 押付け力は駆動特性に良い影響を与えないので, 小形化すると本アクチュエータの特性が良くなることが示された. また, 数値電界計算法の一種である表面電荷法を用いてより詳細な計算を行った. 円筒電極と短冊状電極の相対的な位置により駆動力が大きく変化することが分かった. これを改善するには, 短冊状電極の間の空きを狭くすれば良いことを, 計算で確かめた.2.アクチュエータの製作シリコンの加工プロセスを用いて, 実際にアクチュエータを製作した. 短冊状電極の幅は34μm, 円筒電極の半径は200μm, 絶縁薄膜の厚さは350nmとした. 短冊状電極は全部で40本, 円筒の動く範囲は2.4mmである.3.アクチュエータの性能試験2.で製作したアクチュエータの駆動実験を行った. 印加電圧が50V以上で, 連続的な駆動ができた. また発生する力は円筒1cm当り10mg, 駆動速度は毎秒1mm程度であった.

In this study, the development of ultra-small operating mechanism was carried out. A plurality of short book-shaped electrodes are formed on the insulating substrate, and an insulating thin film is formed on the insulating substrate. This year, the following points are studied: 1. Design of electrostatic properties, determination of the electrical boundary between electrodes. The structure of this article is simplified and the solution of this article is solved. The radius of the cylinder is small, and the force of the cylinder is reduced by 2 minutes. The impact of pressure on the dynamic characteristics is good, and the shape is small. A method of calculating the electric field of numerical value by surface charge method. The position of the cylindrical electrode and the short cylindrical electrode is opposite to each other. The gap between the short book-shaped electrodes is narrow, and the calculation is accurate. 2. The production of the short book-shaped electrodes is accurate. The width of short electrode is 34μm, the radius of circular electrode is 200μm, and the thickness of insulating film is 350nm. Short book electrode all 40, cylinder movement range 2.4mm 3. Performance test 2. Fabrication of the cylinder movement range 2.4mm. Inch voltage is more than 50V, even the power of the circuit is not stable. When the force is 1 cm, the speed is 1mm per second.