磁性流体を用いたマイクロマシン用ポンプシステム

高出力密度の流体パワーを用いたマイクロマシンのパワー源として,磁界に吸引される磁性流体を用い,流体でシールすることで漏れがなく容積効率が高い新しいマイクロポンプを考案し,その実現のための基礎的な検討をおこなった.(1)磁性流体シール特性の検討:磁性流体のシール特性について,磁性流体を用いたマイクロ切換弁を試作し,実験的に検討した.試作弁は,永久磁石および電磁石の磁界で管路中に保持した磁性流体により流路の開閉および切換えをおこなうものであり,一辺20mmの立方体形状である.検討の結果,漏洩磁束の影響を低減するマイクロ磁気回路の一改良法を示すとともに,印加圧力8kPa,切換え周波数7Hzの切換え動作を確認した(研究発表1)).(2)磁性流体分布形状の数値解析法の検討:流れ場内に磁界により保持された磁性流体の2次元分布形状の数値解析手法について検討した.磁性流体の比透磁率が小さいことを利用し,数値流体解析と磁性流体分布形状解析を分離した手法を提案し,解析例を示した(研究発表1)).(3)電磁形振動マイクロアクチュエータの最適設計法の検討:電磁形振動アクチュエータで駆動するピストンを磁性流体でシールする構造のマイクロポンプの実現のため,電磁形振動アクチュエータの最適設計法について検討した.直径9mm,長さ9mmの円筒形で発生力を最大とする,永久磁石を用いた電磁形振動アクチュエータの最適設計を試みるとともに,アクチュエータを試作し,吐出圧力50kPaに相当する発生力が得られることは実験的に確認した.以上の結果により,磁性流体を用いたマイクロポンプ実現のための基礎的知見が得られた.

高出力密度の流体パワーを用いたマイクロマシンのパワー源として,磁界に吸引される磁性流体を用い,流体でシールすることで漏れがなく容積効率が高い新しいマイクロポンプを考案し,その実現のための基礎的な検討をおこなった.(1)磁性流体シール特性の検討:磁性流体のシール特性について,磁性流体を用いたマイクロ切換弁を試作し,実験的に検討した.試作弁は,永久磁石および電磁石の磁界で管路中に保持した磁性流体により流路の開閉および切換えをおこなうものであり,一辺20mmの立方体形状である.検討の結果,漏洩磁束の影響を低減するマイクロ磁気回路の一改良法を示すとともに,印加圧力8kPa,切換え周波数7Hzの切換え動作を確認した(研究発表1)).(2)磁性流体分布形状の数値解析法の検討:流れ場内に磁界により保持された磁性流体の2次元分布形状の数値解析手法について検討した.磁性流体の比透磁率が小さいことを利用し,数値流体解析と磁性流体分布形状解析を分離した手法を提案し,解析例を示した(研究発表1)).(3)電磁形振動マイクロアクチュエータの最適設計法の検討:電磁形振動アクチュエータで駆動するピストンを磁性流体でシールする構造のマイクロポンプの実現のため,電磁形振動アクチュエータの最適設計法について検討した.直径9mm,長さ9mmの円筒形で発生力を最大とする,永久磁石を用いた電磁形振動アクチュエータの最適設計を試みるとともに,アクチュエータを試作し,吐出圧力50kPaに相当する発生力が得られることは実験的に確認した.以上の結果により,磁性流体を用いたマイクロポンプ実現のための基礎的知見が得られた.