Электростатический актюатор применяется в конструкциях микромеханических акселерометров, гироскопов, вибромоторов и других приборов. Изменение величины зазора между гребенками ротора и статора разных форм влияет на электростатическую силу. В микроэлектромеханических датчиках актюатор гребенчатой конструкции используется для возбуждения колебаний резонатора. В работе получено уточненное уравнение для расчета электростатической силы актюатора гребенчатой и балочной конструкций. С помощью моделирования в программе ANSYS исследовано влияние величины перекрытия между зубцами гребенок на электростатическую силу и емкость, а также изменение частоты колебаний резонатора при воздействии силы. Аналогичные исследования выполнены для резонатора балочной конструкции. Применение как балочной, так и гребенчатой конструкции с малым перекрытием зубцов гребенок позволяет уменьшить паразитные электростатические силы (по осям y , z ) и повысить чувствительность частотного микроакселерометра за счет большего изменения частоты колебаний резонатора при воздействии силы.
Аунг Тхура
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия
Литература
1. Микросистемная техника. Моделирование, технология, контроль: сб. научн. трудов / Под ред. С.П. Тимошенкова. – М.: МИЭТ, 2007. – 208 с.
2. Shai S., Inbar H., David E. An ideal MEMS parametric resonator using a tapered comb-drive, Eurosensors 2014, the XXVIII edition of the conference series, 2014 // Procedia Engineer-ing. – 2014. – Vol. 87. – P. 1481–1484.
3. Комченков В.И., Петров В.Ф., Симонов С.Б., Терентьев А.И. Методика построе-ния роботизированных безэкипажных объектов наземного базирования // Изв. ЮФН. Тех-нические науки. – 2013. – № 3 (140). – С. 140–146.
4. Исследование влияния эксплуатационных факторов на функциональные параметры и характеристики микроэлектромеханических устройств / С.П. Тимошенков, В.Ф. Шилов, А.Н. Бойко и др. // Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. – 2006. – № 2. – С. 7–12.
5. Тимошенков С.П., Бойко А.Н., Симонов Б.М. Методика оценки параметров чувст-вительных элементов микроакселерометров и микрозеркал // Изв. вузов. Электроника. – 2007. – № 5. – С. 23–29.
6. Тимошенков С.П., Бойко А.Н., Симонов Б.М. Чувствительные элементы МЭМС: технология определяет параметры // Электроника: Наука. Технология. Бизнес. – 2008. – № 1. – С. 80–82.
7. Wenjing Y., Subrata M., Noel C.M. Optimal shape design of an electrostatic comb drive in microelectromechanical systems. // J. of Microelectrical Systems. – 1998. – Vol. 7. – No.1. – P. 16–26.
8. Brian D., Jensen., Katsuo K., James J.A. Shaped comb fingers for tailored electrome-chanical restoring force // J. of Microelectrical Systems. – 2003. – Vol.12. – No.3. – P. 373–383.
9. Xiao-Ping S.S. Compliant leverage mechanism design for MEMS applications. – Berke-ley. – 2001. – 246 р.
10. Brian M., Reza G. Vertically-shaped tunable MEMS resonators // J. of Microelectrical Systems. – 2008. – Vol. 17. – No.1. – P. 85–91.
11. Bell D.J., Lu T.J., Fleck N.A., Spearing S.M. MEMS actuators and sensors: observa-tions on their performance and selection for purpose // J. of Micromechanics and Microengineering. – 2005. – J. Micromech. Microeng. 15. – P. 183–164.
12. Brian P.T. A survey and comparison of smart material linear actuators. – University of Michigan, 2001. – P. 1–18. – URL: http://www-personal.umich.edu/btrease/share/Trease_Actuator_Report.pdf (дата обращения: 11.01.2017).
13. Optimizing the performance of MEMS electrostatic comb drive actuator with different flexure springs / G. Shefali, P. Tanu, N. Rakesh et al. // Proc. of the 2012 COMSOL Conference in Bangalore. – 2012. – P. 1–6.
14. Chihchung C., Chengkuo L. Design and modeling for comb drive actuator with en-larged static displacement // Sensors and Actuators A 115. – 2004. – P. 530–539.
15. Rana I., Shakoor., Imran R., Chughtai., Shafaat A., Bazaz., Muhammad J. H. Nu-merical simulations of MEMS comb-drive using coupled mechanical and electrostatic analyses // IEEE. – 2005. – P. 344–349.
16. Design and implementation of a micromechanical silicon resonator accelerometer / H. Libin, Y. Hui, G. Yaung et al. // Sensor. – 2013. – Vol. 13. – P. 15785–15804.