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

基本信息

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

项目摘要

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.

在这个研究项目中，我们将开发一种称为电共轭流体（ECF）的新型功能流体。当高直流电压施加到线性电极上时，ECF会产生剧烈的流动（射流）。通过应用这种现象，我们专注于微型电机今年，我们主要对去年试制的内径2毫米微型ECF电机进行详细的特性评估。我们还成功制作了内径1毫米的微型ECF电机原型。实现结果的具体细节如下：内径为2mm的原型微型ECF电机的最大空载转速为135rad/s（1300rpm），输出扭矩为7.5μNm，输出功率为 135 rad/s（1300 rpm）。我们获得了0.57mW的功率，15%的效率，5.3×10^2Nm/m^3的输出扭矩密度，4.0×10^4W/m^3的输出功率密度。内径φ1mm的微型ECF电机。在微型ECF电机中，无法使用电刷等传统方法为转子通电。在本研究中，我们使用直径为0.2毫米的钢球作为轴承，并使用钢球作为触点来为转子通电。另外，在微型ECF电机中，需要在转子的侧面配置精细的电极。在本研究中，在加工转子外形后，我们通过溅射在其上涂金，然后在其上涂上FHG-YAG。使用激光加工机对电极进行烧蚀加工，在转子侧面形成直径为 φ0.8mm 的精细电极。原型微型 ECF 电机的尺寸如下：直径为2mm，内径为1mm），高度为4.5mm。质量为50mg。我们已经确认原型φ1mm微型ECF电机的空载转速为140rad/s（1330rpm）。