電界共役流体(ECF)を応用した直径φ1mmマイクロモータの開発

使用电场共轭流体（ECF）开发直径1mm的微电机

• 批准号: 12875031
• 负责人: 横田 眞一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875031/
• 关键词: 機能性流体; マイクロ; モータ; 電界共役流体; アクチュエータ; 静電; ECF効果; マイクロマシン

本研究課題では新しい機能性流体として電界共役流体(ECF : Electro-Conjugate Fluid)に注目している.ECFは線状電極で直流高電圧を印加されると,活発な流動(ジェット)を生じる.この現象を応用し,電磁モータでは実環が困難な,直径φ1mmのマイクロモータを実現することを目的としている.本年度は主に,昨年度試作した内径φ2mmのマィクロECFモータの詳細な特性評価をしている.また,内径φ1mmのマイクロECFモータの試作に成功している.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φ2mmマイクロECFモータでは,最高値として,無負荷回転速度135rad/s(1300rpm),出力トルク7.5μNm、出力パワー0.57mW,効率15%,出力トルク密度5.3×10^2Nm/m^3,出力パワー密度4.0×10^4W/m^3を得た.ついで,内径φ1mmマイクロECFモータの試作をおこなっている.マイクロECFモータでは,ブラシなどの従来の方法でロータへ通電することは不可能である.本研究では,直径φ0.2mm鋼球を軸受けとして用いるとともに,鋼球を接点としてロータへ通電する方法を考案している.また,マイクロECFモータではロータ側面に微細電極を構成する必要がある.本研究では,ロータ外形を機械加工の後,スパッタで金コーティングし,ついで,FHG-YAGレーザー加工機でアブレーション加工を施すことで電極のパターニングを行う.これにより,直径がφ0.8mmのロータ側面に微細電極を構成している.試作したマイクロECFモータの大きさは,外径2mm内径1mm),高さ4.5mmである.質量は50mgである.試作したφ1mmマイクロECFモータが無負荷回転速度140rad/s(1330rpm)で回転することを確認している.

This research topic is a new functional fluid, Electro-Conjugate Fluid (ECF).ECF linear electrode has high DC voltage and active flow. This phenomenon is difficult to realize due to the electromagnetic field. The diameter of the electromagnetic field is φ1 mm. This year's main test, last year's test, diameter φ2mm, detailed characteristics evaluation. The inner diameter of the tube is φ1 mm. The specific content of the implementation results is as follows. The maximum value is 135rad/s(1300rpm), the output is 7.5μNm, the output is 0.57mW, the efficiency is 15%, the output density is 5.3×10^2Nm/m^3, and the output density is 4.0×10^4W/m^3. The inner diameter is φ1mm. It's impossible to turn on electricity. In this paper, the method of conducting current on the shaft of φ 0.2 mm steel liner is studied. It is necessary to form a fine electrode on the bottom surface of the electrode. In this study, after machining the shape of the electrode, the electrode is machined by FHG-YAG machining machine. The diameter of the electrode is φ0.8mm, and the bottom surface of the electrode is composed of fine electrodes. Try to make a big one, outside diameter 2mm inside diameter 1mm), height 4.5 mm. Mass 50mg. Test operation φ1mm ECF test run no-load return speed 140rad/s(1330rpm) return speed check.

项目成果

Shinichi YOKOTA: "Micro Motor Using Electroconjugate Fluids (Fabrication of Inner Diameter 2mm RE type ECF Motor)"Journal of Robotics and Mechatronics. 13-2. 140-145 (2001)

横田真一：“使用电共轭流体的微型电机（内径 2mm RE 型 ECF 电机的制造）”机器人与机电一体化杂志。