基于電水動力驅(qū)動的微馬達的基礎(chǔ)研究.pdf

1、微機械電子系統(tǒng)(MEMS)是集微型傳感器、微型機構(gòu)、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路等于一體的微型系統(tǒng)，其特點可歸結(jié)為體積小、質(zhì)量輕、功耗低。微馬達是微機械電子系統(tǒng)重要的執(zhí)行器件之一，對整個系統(tǒng)的性能有舉足輕重的影響。目前雖已有電磁、靜電、壓電、超聲等多種驅(qū)動形式的微馬達問世，但不免有其各自的缺點。近幾年，一種百年前就被發(fā)現(xiàn)但一直認識不足的一種驅(qū)動方法—電水動力越來越受到各國科學家的關(guān)注，并將其應用到微泵、生物粒子分離芯片等各個領(lǐng)域。目

2、前，國際對電水動力微泵的研究較多，對電水動力微馬達的研究甚少，而國內(nèi)研究對電水動力微泵、微馬達的研究尚屬空白。電水動力微馬達的具有結(jié)構(gòu)簡單、可動部件很少、能量密度大、尺寸可以做到很小且成本低等優(yōu)點，對其進行研究具有很大的理論與現(xiàn)實價值?；谏鲜鲈颍菊n題在理論、仿真、實驗方面對電水動力微馬達進行了初步的研究與探索，為后續(xù)工作的展開奠定了基礎(chǔ)。本文共分六章進行闡述。
　　 第一章介紹了微機械電子系統(tǒng)這一大背景的研究現(xiàn)狀，分析了電

3、水動力驅(qū)動的微泵、微馬達研究現(xiàn)狀，闡明了電水動力微馬達的研究目標及研究內(nèi)容。
　　 第二章詳細研究了電水動力驅(qū)動理論，包括直流電場下的電水動力—電體積力和交流電場下的電水動力—交流動電。本章對它們的各種作用形式和機理進行了深入的探討。
　　 第三章對直流和交流電壓作用下的各種電極結(jié)構(gòu)的電場和力場進行了仿真和對比分析，增進了對電水動力理論的認識，彌補了實驗的限制于與不足，得出了一系列有助于指導實驗臺設(shè)計的結(jié)論。
　　

4、 第四章根據(jù)理論及仿真設(shè)計制作了交流電場作用下的電水動力微馬達和直流電場作用下的其他實驗裝置。其中，對交流電場作用下的電水動力微馬達設(shè)計了六種電極結(jié)構(gòu)并選取了包括液晶在內(nèi)四種液體以對其進行詳細的對比研究。
　　 第五章對實驗流程、實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果進行了敘述和分析。從實驗中可以發(fā)現(xiàn)小齒輪轉(zhuǎn)子啟動時的不穩(wěn)定性等現(xiàn)象，而對實驗結(jié)果的對比與分析可得出電壓、液體、電極內(nèi)徑和電極個數(shù)與交流電場作用下電水動力微馬達輸出轉(zhuǎn)速的關(guān)系。