超微电动机发展综述

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1、万方数据⋯⋯堕堕妻理⋯．竺．曼苎-4塑⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．。乡乏：塞／三一⋯：超微电动机发展综述李翠萍，柴风，宫海龙，程树康(哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001)摘要：超微电动机能够满足电机向微型化、低速和高精度等方面的发展需要，因而近年来成为国内外学者的研究热点。文章综述了各种超微电动机的原理、发展现状及碰用领域，详细比较和分析_r各种超微电动机的优缺点。超微电动机的研发和优化，对医学、航天和机器人等领域的研究具有重要的意义和价值。关键词：超微电动机；静电；电磁；压电超声波；磁致伸缩；形状记忆合金中图分类号：TM38

2、文献标识码：A文章编号：10舛一7018(2009)04一∞57一惦Review蚰DeveIOpmentofMicromotoruC越一p漉g，CHA

3、Feng。GoNGH越一10ng，CHENGS}m—k。叽g(HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)iaturizati。n，lowspeed明dhigIlprecisi。nelc．Theprinciple，devel。pmemstatusandapplicati。nofv“。usmicm瑚torswerel之summanized，andtheadva

4、ntagesanddisadvantages0fdi能rentmicromotorswere蛐alyzedindetail明dcompared．ne渺协searchand。ptimizati。nofmicrom。torisofgreatimp。rtanceformedicine，aemspace，rob。t矗elds．i耄Key啪rds：IIlic舢otor；electmstatjc；elec昀mgnetic；piezoeIectricult脚0nic；magnet08triction；8hapememoryalloy奉u儆还于表面力，与器件尺寸的二次方成

5、反比，在尺寸微小i乏1超微电动机的驱动机理及研究现状篓篡：蠢雯磊薏勰量言蔫鬻囊}蓁一———型静电电动机，而美国等国家主要研究旋转型电机；收稿日期：2008一08—29加工方式上，日本主要采用传统机械加工手段(如■57_广射磐iilI萝母卦茹嗲剧I舟譬主黟小誊芦万方数据超微电动机发展综述金属与塑料部件的切削、研磨)；美国主要采用硅表面微细加工技术；而德国则以uGA(德文Lithograp—ie，Galvanofo珊ung，Abfo彻ung光刻、电铸、塑铸)技术为代表，采用电铸成型和铸塑的方法形成深层微结构。静电力与尺寸的平方成反比，随着尺寸的减小而增大。根据

6、静电力的这种特性，各国学者纷纷致力于超微静电电动机的研究，电机尺寸一般为毫米或亚毫米。美国学者研制出转子半径75～125斗m的凸极多晶硅表面晃动超微电动机"1，最大转速可达35r／min；加拿大学者研制出转子直径约60斗m的静电步进超微电动机H。，其结构如图l所示；日本学者MatsuzakiK．等研制出转子半径为300斗m的毫米尺寸电机。但这些电机存在的最大问题是输出转矩过小，约为1×10胡N·m数量级，定转子(对直线型电机为动子)间摩擦较大、寿命短，离实用化有很大差距。为此，各国学者开始研发高转矩、大的力体积比、小摩擦、高可靠性的静电电动机。这些性能的改

7、进，主要通过开发新型结构的电机来实现。为提高电机的输出转矩，提出双定子结构的静电电动机，目前研究的静电电动机输出转矩可达到1×10。6～1×10。N·m数量级；为提高力体积比，日本学者提出多层多元件叠式结构超微电动机，通过多个小元件集成，电机输出推力可随任何一个元件尺寸的减小及数量的增加而增大，获得的高力体积比可与常规电机相比拟，日本研制出推力可到达几十至几百牛的静电电动机；为减小摩擦；瑞士、日本等的学者提出静电悬浮结构的电机，使转子悬浮于定子上面或下面，从而减小接触摩擦；日本学者还提出在直线薄膜静电电动机的定子和动子间分散地放置直径为几微米的玻璃珠减小摩

8、擦的方法。图2为日本学者HigtlchiT．等研制双激励多相静电驱动的薄膜直线电机结构示意图H1，电机可产生4．4N的推力，当将电机制成50层薄膜电机组成的叠式结构时，可产生320N的推力。顶视图图l步进超微电动机的顶视图及横截面图⋯电极图2双激励多相静电驱动电机结构示意图川我国的清华大学、上海交通大学等单位对静电58电动机进行了一定的研究，但还处于初级阶段，对电机制作技术及结构设计有待进一步的深入。1．1．2．2应用超微电动机作为驱动器能满足人们对小型化、多功能以及高可靠性的要求。将静电电动机运用于航空、医学、军事、机器人领域是目前各国研究的重点。据报道

9、日本东北大学未来科学技术研究中心开发出一种小型的悬浮型静电电动机，