扁平駐極體微電機(jī)的研究與仿真.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)是指集微型結(jié)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及相應(yīng)的信號(hào)處理控制電路等于一體的微型器件或系統(tǒng),它是機(jī)械、材料、信息與自動(dòng)控制等多種學(xué)科相結(jié)合的產(chǎn)物.在微型執(zhí)行器中,通常采用靜電電動(dòng)機(jī)作為微機(jī)械動(dòng)力構(gòu)件,它負(fù)責(zé)將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng),其體積大小和性能優(yōu)劣直接影響到MEMS的整體品質(zhì).該文介紹了微機(jī)電系統(tǒng)和靜電電動(dòng)機(jī)的國(guó)內(nèi)外最新的研究動(dòng)態(tài)及其發(fā)展趨勢(shì),介紹了微機(jī)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論,并重點(diǎn)介紹了微機(jī)械制造技術(shù).通過(guò)對(duì)經(jīng)典駐極體電動(dòng)機(jī)進(jìn)行結(jié)

2、構(gòu)改造,提出了扁平駐極體微電機(jī)的模型,它具有經(jīng)典駐極體微電機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn).扁平駐極體微電機(jī)采用頂驅(qū)動(dòng)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),此結(jié)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩比側(cè)驅(qū)動(dòng)型靜電電動(dòng)機(jī)要大.扁平駐極體微電機(jī)的工作原理是電容可變?cè)?電機(jī)轉(zhuǎn)子采用駐極體材料制成,轉(zhuǎn)子表面電荷的衰減時(shí)間常數(shù)要比駐極體本身形成的周期長(zhǎng)得多.該文基于靜電學(xué)原理,進(jìn)行了扁平駐極體微電機(jī)的建模,對(duì)其定轉(zhuǎn)子間的靜電力進(jìn)行分析,導(dǎo)出了單定子微型靜電電機(jī)系列的輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式,完成了雙定子扁平駐極體

3、微電機(jī)的設(shè)計(jì),給出了2極-2極扁平駐極體微電機(jī)的輸出力矩計(jì)算公式.此外,運(yùn)用ANSYS軟件及其APDL編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了雙定子扁平駐極體微電機(jī)定轉(zhuǎn)子間靜電場(chǎng)的有限元分析,得到了電機(jī)轉(zhuǎn)子在靜電場(chǎng)中受到的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力,并將其與電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的理論值進(jìn)行了比較分析,其結(jié)果同理論值基本一致.最后,通過(guò)將雙定子扁平駐極體微電機(jī)與磁力泵進(jìn)行比較,探討了其作為駐極體微泵的可能性和優(yōu)勢(shì),并研究了其作為微型芯片冷卻風(fēng)扇的應(yīng)用.扁平駐極體微電機(jī)是未來(lái)微型執(zhí)行器的較