【摘要】：針對橫向加載單向變形MEMS靜電微驅動器位移過小或驅動電壓過大問題,提出一種基于縱橫彎曲變形原理的硅基大位移低驅動電壓靜電驅動器模型;基于拉格朗日-麥克斯韋機電動分析力學,建立軸向橫向同時加載的微驅動器動力方程;分析溫度應力、靜電調節(jié)力和軸向擠壓力對軸向載荷的影響;基于龍格-庫塔算法和有限差分法分別將橫向分布載荷和軸向載荷等效轉化為橫向集中載荷;仿真得到變形同驅動電壓、調節(jié)電壓、軸向擠壓量和溫差的關系;結果顯示當驅動電壓僅為16 V時,位移高達10.861μm,遠大于傳統(tǒng)橫向加載單向變形微驅動器的位移量.實驗驗證了仿真結果.
[Abstract]:In order to solve the problem of small displacement or too large driving voltage of MEMS electrostatic microdrive under transverse loading, a silicon based electrostatic actuator model with large displacement and low driving voltage based on the principle of longitudinal and transverse bending deformation is proposed. Based on the electroanalytical mechanics of Lagrangian-Maxway machine, the dynamic equation of micro-actuator loaded at the same time in axial and transverse direction is established, and the effects of temperature stress, electrostatic regulating force and axial extrusion pressure on axial load are analyzed. Based on Runge-Kutta algorithm and finite difference method, the transverse distributed load and axial load are equivalent to transverse concentrated load, and the relationship between deformation and driving voltage, regulating voltage, axial extrusion and temperature difference is obtained by simulation. The results show that when the driving voltage is only 16 V, the displacement is as high as 10.861 渭 m, which is much larger than the displacement of the traditional transverse loading unidirectional deformation microactuator. The simulation results are verified by experiments.
【作者單位】： 西安電子科技大學機電工程學院;
【基金】：國家自然科學基金(61176130)資助項目
【分類號】：TH703

【參考文獻】

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6 陸靜;韋笑梅;馬小強;;一種分析靜電驅動微懸臂梁變形的高精度算法[J];廣西工學院學報;2008年01期

7 ;Weighted Composition Operators of H~∞ intoα-Bloch Spaces on the Unit Ball[J];Acta Mathematica Sinica(English Series);2009年02期

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