静电电动机结构分类

目前各国以电容可变型静电电动机的研究最为普遍广泛,电容可变型静电电动机分为直线型和旋转型两大类。

直线型电动机结构简单,易采用多种制作方法和多种材料。

所示的是1996 年由东京大学研制的一种直线型静电电动机的结构示意简图,定子和动子上都沉积有电极,通过对定子与动子间施加一系列电压可以使动子产生一步步的直线运动,运动速度的控制可以通过调节电极上施加的电压来达到,这台电动机动子电极分为四相,定子电极分为三相,采用矩形波电压驱动。

旋转型静电电动机一般是以多晶硅材料制成,形状为扁平。

旋转型静电电动机可以分为三种:顶驱动型、侧驱动型以及摆动型。顶驱动型旋转静电电动机的结构是定子在转子的上面,定子电极与转子电极之间形成电容,电容中电场变化产生一个相对轴承为切向的静电力,直接驱动电动机旋转。图4 所示的是一个顶驱型静电电动机的部分截面图。侧驱型静电电动机转子在定子的里面,电能储存在定转子电极间的气隙中,产生的静电力的方向相对轴承也为切向。

图5 所示的是加利福尼亚大学Berkeley 分校在1989 年采用IC 工艺用多晶硅制作的步进式静电电动机的俯视图与截面图。摆动型静电电动机也称为行波型静电电动机。转子的外径比定子的内径小一些,

电动机的运行依靠径向静电力吸引转子向被激励的定子电极方向运动,当按一定顺序激励定子电极,就可以实现转子在定子直径内滚动。图6 所示的是一种带有中心轴承的摆动型静电电动机的结构简图。

在这三种旋转型静电电动机中,顶驱型静电电动机由于它的定转子之间的电容变换较大,[1]所以它的输出转矩是比较大的,但是在运行过程中会产生一个与转子电极相垂直的静电力将转子箝住推向定子电极,所以转子的稳定性是一个非常严峻的问题,对于侧驱动型静电电动机,通过轴承来确保转子在被激励的定子电极之间,于是转子的不稳定性就得到了结构性的补偿。但是对于扁平结构的侧驱型静电电动机,由于定转子电极重叠形成的电容小,导致其输出转矩过小;对于摆动型静电电动机,可以通过将电动机做得长一些来获得较大的输出转矩,但是由于转子在定子电极内作滚动运行,所以这种结构会导致所带负载摆动较大 。针对上述结构的静电电动机的缺点,为了提高输出转矩、解决转子的稳定性等问题,目前又有人提出了双定子结构静电电动机、静电悬浮式静电电动机、外转子静电电动机等新结构。

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2015-12-25 8:37:00

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