磁性流体を用いたマイクロマシン用ポンプシステム

使用磁流体的微机械泵系统

基本信息

批准号：
08750191
负责人：
吉田和弘
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

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.

作为使用高输出密度的流体动力的微型机械的动力源，我们设计了一种新型微型泵，该微型泵使用由磁场吸引的磁性流体，通过与流体密封而无泄漏和高容积效率，并开发了开展了无泄漏、高容积效率的新型微型泵的基础研究。（1）磁性流体密封特性的研究：针对磁性流体的密封特性，对采用磁性流体的微型开关阀进行了原型设计和实验研究。流路通过石头和电磁铁的磁场保持在管道中的磁性流体来打开、关闭和切换，其形状为边长为 20 mm 的立方体。研究结果表明，开发微磁系统是为了减少漏磁通的影响。除了展示磁路的改进方法之外，我们还确认了在 8 kPa 的施加压力和 7 Hz 的开关频率下的开关操作（研究演示 1）。研究了磁性流体二维分布形状的数值分析方法。利用磁性流体相对磁导率较小的特点，提出了一种将数值流体分析与磁性流体分布形状分析分开的方法，并提出了一种磁性流体二维分布形状的数值分析方法。（研究报告1））（3）电磁振动微致动器的优化设计方法的研究：为了实现电磁振动致动器驱动的活塞被磁流体密封的结构的微型泵，我们研究了电磁振动致动器的优化设计方法。我们尝试对使用永磁体的电磁振动致动器进行优化设计，该永磁体具有最大的产生力，直径为9毫米，长度为9毫米的圆柱形形状，并制作了原型实验证实，可以获得相当于50kPa排出压力的产生力。上述结果为利用磁流体实现微型泵提供了基础知识。