基于電水動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的微馬達(dá)的基礎(chǔ)研究.pdf

1、微機(jī)械電子系統(tǒng)(MEMS)是集微型傳感器、微型機(jī)構(gòu)、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路等于一體的微型系統(tǒng)，其特點(diǎn)可歸結(jié)為體積小、質(zhì)量輕、功耗低。微馬達(dá)是微機(jī)械電子系統(tǒng)重要的執(zhí)行器件之一，對(duì)整個(gè)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(dòng)形式的微馬達(dá)問(wèn)世，但不免有其各自的缺點(diǎn)。近幾年，一種百年前就被發(fā)現(xiàn)但一直認(rèn)識(shí)不足的一種驅(qū)動(dòng)方法—電水動(dòng)力越來(lái)越受到各國(guó)科學(xué)家的關(guān)注，并將其應(yīng)用到微泵、生物粒子分離芯片等各個(gè)領(lǐng)域。目

2、前，國(guó)際對(duì)電水動(dòng)力微泵的研究較多，對(duì)電水動(dòng)力微馬達(dá)的研究甚少，而國(guó)內(nèi)研究對(duì)電水動(dòng)力微泵、微馬達(dá)的研究尚屬空白。電水動(dòng)力微馬達(dá)的具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可動(dòng)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(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行研究具有很大的理論與現(xiàn)實(shí)價(jià)值?；谏鲜鲈?，本課題在理論、仿真、實(shí)驗(yàn)方面對(duì)電水動(dòng)力微馬達(dá)進(jìn)行了初步的研究與探索，為后續(xù)工作的展開(kāi)奠定了基礎(chǔ)。本文共分六章進(jìn)行闡述。
　　 第一章介紹了微機(jī)械電子系統(tǒng)這一大背景的研究現(xiàn)狀，分析了電

3、水動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的微泵、微馬達(dá)研究現(xiàn)狀，闡明了電水動(dòng)力微馬達(dá)的研究目標(biāo)及研究?jī)?nèi)容。
　　 第二章詳細(xì)研究了電水動(dòng)力驅(qū)動(dòng)理論，包括直流電場(chǎng)下的電水動(dòng)力—電體積力和交流電場(chǎng)下的電水動(dòng)力—交流動(dòng)電。本章對(duì)它們的各種作用形式和機(jī)理進(jìn)行了深入的探討。
　　 第三章對(duì)直流和交流電壓作用下的各種電極結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)和力場(chǎng)進(jìn)行了仿真和對(duì)比分析，增進(jìn)了對(duì)電水動(dòng)力理論的認(rèn)識(shí)，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)的限制于與不足，得出了一系列有助于指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)的結(jié)論。
　　

4、 第四章根據(jù)理論及仿真設(shè)計(jì)制作了交流電場(chǎng)作用下的電水動(dòng)力微馬達(dá)和直流電場(chǎng)作用下的其他實(shí)驗(yàn)裝置。其中，對(duì)交流電場(chǎng)作用下的電水動(dòng)力微馬達(dá)設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比研究。
　　 第五章對(duì)實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了敘述和分析。從實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)小齒輪轉(zhuǎn)子啟動(dòng)時(shí)的不穩(wěn)定性等現(xiàn)象，而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比與分析可得出電壓、液體、電極內(nèi)徑和電極個(gè)數(shù)與交流電場(chǎng)作用下電水動(dòng)力微馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速的關(guān)系。