梳狀致動

梳狀致動

梳狀致動是驅動器的一種,通常利用兩導電梳齒的靜電力來進行驅動 。梳狀致動器的套用尺度通常是微米或奈米等級,並透過由塊體微加工或表面微加工生成的矽晶薄片加以製成。

原理

對固定梳齒及移動梳齒施加電壓時,兩者之間會產生靜電力而相互吸引。致動器產生的力量大小,與梳齒間的電容變化成正比;驅動電壓的大小、梳齒數量與梳齒間的間隙亦會有所影響。梳齒被設計成不會相互接觸 (因為那樣就不會產生電壓差)。一般來說, 會設計成每個齒都能滑過另一個齒並卡入到相對應的凹槽中。

若將馬達的線性運轉轉換成旋轉或其他運動,則可以操縱彈簧、槓桿及曲軸。

靜電力可透過最初存儲於電容內的電能生成,再進一步區分為斥力或引力。存儲於電容中的電能可由以下公式求得:

梳狀致動 梳狀致動
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若使用平行導電板作為電容,則產生的力F為:

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=施加的電動勢, =相對介電常數, =真空介電常數(8.85pF/m)=兩側電極的總齒數, =電極板的厚度, =電極之間的間隙。

梳狀驅動器的結構

•可互相卡入的成排梳齒,一半固定,另一半為可移動,且為電隔離

•靜電引力/斥力

•CMOS驅動電壓

•增加齒數以產生更大的力量 (通常為10μm)

尺寸問題

梳狀致動器無法將間隙 (等同於驅動距離) 增加太多。因為間隙越大,所要求的驅動電壓就越大。因此這部分會受到電擊穿的限制。更重要的一點是,間隙大小的限制等同於對驅動距離的限制。

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