梳状致动

✍ dations ◷ 2025-06-23 13:17:38 #梳状致动

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。

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:

E = 1 2 C V 2 {displaystyle E={frac {1}{2}}CV^{2}}

F = 1 2 C d x drive V 2 {displaystyle F={frac {1}{2}}{frac {partial C}{partial dx{scriptstyle {text{drive}}}}}V^{2}}

若使用平行导电板作为电容,则产生的力F为:

F = 1 2 n t ϵ 0 ϵ r V 2 d {displaystyle F={frac {-1}{2}}{frac {ntepsilon _{0}epsilon _{r}V^{2}}{d}}}

V {displaystyle V} =施加的电动势, ϵ r {displaystyle epsilon _{r}} =相对介电常数, ϵ 0 {displaystyle epsilon _{0}} =真空介电常数(8.85pF/m) n {displaystyle n} =两侧电极的总齿数, t {displaystyle t} =电极板的厚度, d {displaystyle d} =电极之间的间隙。

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。

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