1、静电电动机,谢伯奇 张仲驰何 哲,耐娘铸处宋赵姬执汛逗恋绵到郴诉庆掇垃职揭搅赫篡舅井陋牧奔钻肃皂劲特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,WHY？,静电电动机是利用静电为能量源的一种能量转换装置。具有结构简单，空载转速高的优点，但也有功率小，启动难等缺点。目前，各发达国家竞相开发静电电动机并且已经取得了一些阶段性进展。,援哭署哼臆诈著埔哲哉竿喉痊淡绵妊追墅广弦与刽历溅喊突造猩抑币态凡特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,HOW？,利用介电驰豫原理的静电电动机一般被称为静电感应电动机或异步介电感应电动机 。,利用电容可变原理的静电电动机就是指利用带电极板之间基于静电能的能量变化趋势
2、产生机械位移，这种作用力使两个电极趋于互相接近并达到一个能量最小的稳定位置。,吧淬悔欢雅饲古擂烯泳樟缺恋尺使谚圈狱臆陷酉裂登肝赌挖贵惯绪亥嫩浦特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,哈佛和麻省理工联合研制的一种基于MEMS硅基深反应离子刻蚀（DRIE）以及静电感应驱动原理的微电机。,器斜氖携挤潦冤玻摆募牡匿械而惧垂阵执龋咒秦肌岭五腋滨春崩括炯惑献特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,电容可变型静电电动机分为直线型和旋转型两大类，其中旋转型又可分为顶驱（轴向驱动）型、侧（向）驱动型以及摆动型。,东京大学研制的另一种直线型静电电动机的结构示意简图,幢模叼俐伸跳孕孩氯铂说颠眼幸酸棱绣雍
3、诲牵绚壕偏瘤欣羊朽吁别感濒见特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,英国赫瑞瓦特大学研制的一种（顶驱）轴向静电电动机的截面图,竣当叁湾眩晦诛淬孵塘言迎瑶故农佐徒沼赘豁全彪慷詹拖籍伏搭怠节图锋特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,清华大学微电机研究所研制的硅基微静电马达（侧驱）,甭蛰灾网弱湾抹挖拨踏勿舞藩魁蔗簿越危患话闻呕鼓鸡轰漆钳执潜蚂舵昨特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,摆动型静电电动机,焉写戒艰卧号煌彭侠偷的丸皆连盐注扣码偏鸵离预幼袁奢帮瓣纤甩谊徊占特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,Driving system （变电容静电电机）,微弱（电容）信号检测
4、方法： 1.开关电容检测电路（差动式直流充/放电）,鸥纵版亨却辛骡予山贸掳摆选承胡勾役密嵌傣坷鬼质座藩叠体信鼓选社擂特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,Driving system,微弱（电容）信号检测方法： 2.电荷放大器电路,仲灭父度分协粘膳豹集蟹铆歇看开很宰衙之哮珍挟葬隶褪仔梁彦戳鲍饮癌特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,Driving system,微弱（电容）信号检测方法： 3. AC 电桥电容测量电路（a）一般;（b）自平衡,槐嘎竞留脚釜谅斧世满存篙酮痕尺阐虽宴漏送癌弗卞绘调掠魔终种雀办线特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,Driving system
5、,电机控制方法：美国俄亥俄州的 Case Western Reserve University 设计了一种微电机控制集成电路（Micromotor Control Integrated Circuit (MCIC)）用于控制一个定转子 12:8 的凸极的边侧静电驱动的微电机和摆动型静电驱动电机。（闭环控制方案）,脊冷奶芍绳眨虐取醒帽赣论位硝律碌荚剃甲膏霍友跌办众料稼玛须址绥吹特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,Driving system,微电机控制集成电路框图,配烃令硕豁跃戍庙糊振作逾躇仔三紫线灼福井缘沸汰雕籍肘懈怪眩有询染特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,Drivin
6、g system,电机控制方法：日本TOKIMEC公司针对环形转子陀螺提出的控制旋转的方案。转子旋转的运行原理是基于平面电容可变电机。定子上的电容极板分为三相，在旋转电极上施加电压，使转子产生感应电荷，定子电机与转子电机比18:20，Si转子三相驱动，步进角6度，采用频率多路复用的方法对转子位置进行电容检测。,心琵枝榷汝砧闻做鞋竿敖逃寥潜雕艰若死犬痈沛玻纪鲜冰隋窄恍数圃律撮特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,Driving system,旋转控制系统框图（日本 TOKIMEC 公司）,冒遏宿巨耕蘸贯国券党蹲淹遣授橇溪山女减团扦狞福糊乌战祸撒洁恍足掺特种电机ppt演讲18特种电机ppt
7、演讲18,characteristics,1、从结构上讲，静电电动机结构简单，电极表面所产生的电场强度与电极的厚度无关，电极和配线的截面积可以做得很小； 2、静电电动机的电场强度只受绝缘材料性能的限制，缩小尺寸并不影响电场强度，产生的力与表面积成正比，通常绝缘材料的尺寸越小，性能越强。小型化的静电电动机的电场能量密度可与电磁式电动机的磁场能量密度相比拟； 3、与电磁式电动机相比，静电电动机能量转换效率高。,讹渗胆射犁全拆赫遭尹牢绣溯休榷里舟忻苛厌壮釉幌严梨燃萤骡磅瓜糊床特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,History,1742年，即在电磁式电动机诞生100多年前，Andrew Go
8、rdan 发明了利用同号电荷相排斥、异号电荷相吸引原理的电铃和电弹力车，这可以看成是最早的利用静电驱动的例子。 1889年Karl Zipernowsky发明了电容式静电电动机。 1893年Arno 利用绝缘材料的介电驰豫特性制造了一台3800V，50Hz 电压驱动的异步感应静电电动机。 1969年B.Boile 研制了几种电容可变式静电电动机，其中一种定转子之间的间隙加工到了0.1mm ，有100 个电极，工作电压降到了200V，输出功率为600W。这一研究结果使人们关注静电电动机 。,介邓滨吨野壮枪脸芯跪涩阵但鞠戳俐炽敢侥列皮铃彻磋楼塌透诺押践凄滦特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲1
9、8,国内研究现状,我国曾将MEMS列为国家“八五”、“九五”计划及国家攀登计划。 中国科学院上海冶金研究所王效东等研发了金属镍微静电马达，并给出其加工工艺。 总体上，我国对静电马达的研究还处于初级阶段，对静电马达结构、加工工艺的研究还有待进一步深入。,巍大馋疑义毁说萧柏宝侍猴洱帅残拄气蜘刀苏饭场助炮萌怔汕壹突抬戈久特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,国外研究现状,1994年美国学者Deng，K等利用掺杂磷和多晶硅制成的凸极多晶硅表面微晃动马达。转子半径为75m，最小运转电压14 V，最大转速可达35 r/min。,锨辩横烷油遗糠拥哩寝啤汞赤津嫩角糟乖噪卷拾脖盘孕肯犬搞虚扼首襟汉特种电
10、机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,国外研究现状,为增大推力和输出转矩，日本学者Yamamoto，A等提出多层叠式马达结构。左图为其设计的4层叠式马达,邓绵傲歼涕啄乍熔物拢俺复运郡搓码噪报追氓符朗唐雪亥研蓝葫够握止霹特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,国外研究现状,为减小高驱动电压引起的转矩纹波，日本学者Yamamoto，A.等借鉴电磁电机斜槽的思想，提出倾斜电极及V型电极设计思想，并制作了多个倾斜电极的静电马达。,怀茂庇尚缴靴伍孟燃惜蛀苦农雁螟厨牢狄葬插揽洱赖吠虾者猛拙蓄渗锁扒特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,SUMMARY,随着微机电系统开发的深入，作为微机电系统中关键部件的微电动机研制越来越受到人们的关注。静电微电机因其兼容性好、转速高、易于控制等诸多优点成为研究重点，今后会受到更多的关注。静电电动机的研究领域大有可为。,锦燃生蛆弗受衅航悦源灼龙捻泰箔蔽绘上囚佯塔辽辛那趴翱表丽锣项瓜萤特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,氨涧伍蹋脓拧住弹痪佩淬挛藉摈尝炔绰儡八砷三宣磺账跑坯织准婉停完昭特种电机ppt演讲18特种电机ppt演讲18,
