Термомеханические актюаторы. Определение силы, создаваемой термоактюатором.  Приемы, используемые для усиления термических воздействий актюатора.

  Принцип работы основан на тепловом расширении структурных материалов элементов МСТ

Основное применение термоактюаторы нашли в механизмах горизонтального и вертикального поворота структур элементов МСТ

Определение силы, создаваемой термоактюатором

F_m=w*h*E*α*ΔT

Пьезоэлектрический актюатор

Принцип действия пьезоэлектрических актюаторов основан на использовании обратного пьезоэлектрического эффекта – возникновении механической деформации под действием электрического поля.

В качестве пьезоэлектрических материалов используются кварц, LiTaО3 и ZnO.

Данный тип актюаторных элементов изготавливается с использованием

технологии объемной микрообработки и LIGA–технологии.

Распространены следующие конструкции пьезоэлектрических микроактюаторов:
- блочные актюаторы,
- шаговые двигатели,
- биморфные актюаторы,
- цилиндрические,
- гибридные

Пьезоэлектрический актюатор содержит пьезоэлектрический диск и упругую мембрану

ε _k = d_ikEi + S^E_ikσ_k

E_i- напряжённость электрического поля,

ε _k - относительная деформация,

 σ_k -механическое напряжение.

Основными параметрами являются:

d_ik - пьезоэлектрические коэффициенты,

 S_ik - коэффициенты упругой деформации

Магнитный актюатор. Крутящий момент магнитного актюатора. Линейный двигатель на основе магнитного актюатора

Принцип их работы основан на деформации поликремниевых мембран с нанесенным на них слоем пермаллоя NiFe под действием магнитного поля

Основным компонентом большинства магнитных актюаторов является тонкоплёночная структура пластины, которая поддерживает электролитический пермаллоевый участок, генерирующий механическую силу и вращающий момент при условии помещения его в магнитное поле.

Различаются по виду механической поддержки, которая расположена либо на консольных балках (рис а), либо балках кручения (рис b)

Электростатический актюатор. Сила, действующая на подвижный электрод

В общем виде электростатический актюатор содержит подвижный и неподвижный электроды.

Гребенчатые микродвигатели. Виды.

Среди электростатических микроактюаторов, полученных поверхностной микрообработкой наибольшее распространение получили гребневые микродвигатели.

Они состоят из электродов с большим количеством штырей.

В результате приложения напряжения к неподвижным электродам между штырями возникают силы взаимодействия, и подвижный электрод смещается. Величина возникающих сил взаимодействия пропорциональна числу штырей.

Для плоского конденсатора накопленная энергия U может быть рассчитана                 

                   U = CV²/2

где C-ёмкость и V-напряжение между обкладками конденсатора.

Когда пластины конденсатора перемещаются навстречу друг другу, работа, совершаемая силой взаимодействия между ними, может быть рассчитана, как изменение U в зависимости от изменения расстояния (x).

Сила рассчитывается

Существует несколько вариантов реализации электростатических актюаторов на основе плоскопараллельных конденсаторов

Перпендикулярное движение                        Боковое движение

Перпендикулярное движение                        Боковое движение