梳状致动
外观
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梳状致动是驱动器的一种,通常利用两导电梳齿的静电力来进行驱动。
原理
[编辑]对固定梳齿及移动梳齿施加电压时,两者之间会产生静电力而相互吸引。致动器产生的力量大小,与梳齿间的电容变化成正比;驱动电压的大小、梳齿数量与梳齿间的间隙亦会有所影响。梳齿被设计成不会相互接触 (因为那样就不会产生电压差)。一般来说, 会设计成每个齿都能滑过另一个齿并卡入到相对应的凹槽中。
若将马达的线性运转转换成旋转或其他运动,则可以操纵弹簧、杠杆及曲轴。
静电力可透过最初存储于电容内的电能生成,再进一步区分为斥力或引力。存储于电容中的电能可由以下公式求得:
若使用平行导电板作为电容,则产生的力F为:
=施加的电动势, =相对介电常数, =真空介电常数(8.85pF/m) =两侧电极的总齿数, =电极板的厚度, =电极之间的间隙。
梳状驱动器的结构
[编辑]- 可互相卡入的成排梳齿,一半固定,另一半为可移动,且为电隔离
- 静电引力/斥力
- CMOS驱动电压
- 增加齿数以产生更大的力量 (通常为10μm)
尺寸问题
[编辑]梳状致动器的应用尺度通常是微米或奈米等级,并透过由块体微加工或表面微加工生成的硅晶薄片加以制成。梳状致动器无法将间隙 (等同于驱动距离) 增加太多。因为间隙越大,所要求的驱动电压就越大。因此这部分会受到电击穿的限制。更重要的一点是,间隙大小的限制等同于对驱动距离的限制。
参见
[编辑]参考文献
[编辑]- Legtenberg, Rob; Growenveld, AW; Elwenspoek, M. Comb Drive Actuators for Large Displacements. J. Micromech. Microeng. 1996, 6 (3): 320–9. doi:10.1088/0960-1317/6/3/004.