TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VI CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ MOTOR QUAY SỬ DỤNG HIỆU ỨNG TĨNH ĐIỆN RĂNG LƯỢC Đề tài: Giáo viên hướng dẫn: TS. PHẠM XUÂN KHẢI Nhóm sinh viên thực hiện: 1. TRẦN TRỌNG ĐỨC (C) 2. BÙI TUẤN ANH 3. TRẦN TRUNG THẾ Hà Nội, 3/2014 NỘI DUNG BÁO CÁO TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MEMS ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CHẾ TẠO VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT KẾT LUẬN TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MEMS  Khái niệm về vi cơ điện tử - MEMS Hệ thống vi cơ điện tử-MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) là hệ thống tích hợp các phần tử cơ khí, cảm biến, bộ kích hoạt, các cấu kiện điện tử và được sản xuất bằng công nghệ micro. Hai dòng sản phẩm chính của công nghệ MEMS là cảm biến (sensor) và bộ kích hoạt (actuator). Sensor Sensor lực Sensor vận tốc Sensor gia tốc Sensor nhiệt Actuator Actuator nhiệt Actuator điện Actuator tĩnh điện Actuator hợp kim  Ứng dụng của MEMS TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ MEMS MEMS Điện tử gia dụng Trong lĩnh vực y sinh Trong giao thông Trong vũ trụ, quân sự MỘT SỐ CƠ CẤU SỬ DỤNG HIỆU ỨNG TĨNH ĐIỆN RĂNG LƢỢC  Nguyên lý hoạt động: • Sử dụng nguồn động học chính là lực được tạo ra từ cơ cấu tĩnh điện răng lược.  Ưu điểm: • Nguyên lý hoạt động đơn giản  Nhược điểm: • Lò xo có thể mất đàn hồi MỘT SỐ CƠ CẤU SỬ DỤNG HIỆU ỨNG TĨNH ĐIỆN RĂNG LƢỢC  Nguyên lý hoạt động: • Dựa trên hiệu ứng tính điện răng lược  Ưu điểm:  Nhược điểm: • Nguyên lý hoạt động đơn giản • Chi phí chế tạo cao MỘT SỐ CƠ CẤU SỬ DỤNG HIỆU ỨNG TĨNH ĐIỆN RĂNG LƢỢC  Nguyên lý hoạt động: Hai đầu cần được nối với hệ thống Actuator tĩnh điện răng lược và chuyển động qua lại làm cho hai răng gán trên cần ăn khớp với hệ thống bánh răng có trên bánh răng do đó mỗi lần cần chuyển động qua lại làm bánh răng phía trong dịch đi 1 bước răng. Nếu tăng tần số chuyển động của cần lên nhanh hơn sẽ làm cho bánh răng trong chuyển động nhanh hơn kéo theo bánh răng ngoài chuyển động  Ưu điểm: • Kết cấu đơn giản • Nguyên lý hoạt động đơn giản  Nhược điểm: • Sự ăn khớp liên tục dễ gây mòn răng  Cấu tạo chi tiết: • Cơ cấu dẫn động stator và roto • Bốn cơ cấu hãm sử dụng hiệu ứng nhiệt • Thanh di trượt • Bánh răng ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC  Cấu tạo chi tiết: Cơ cấu dẫn động stator và roto • Phần stator ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC  Cấu tạo chi tiết: Cơ cấu dẫn động stator và roto • Phần roto [...]... hãm sử dụng hiệu ứng nhiệt ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC  Cấu tạo chi tiết: • Thanh di trƣợt ĐỀ XUẤT CẤU TRÚC  Nguyên lý hoạt động: • Dựa trên hiệu ứng tĩnh điện răng lược, ta biến đổi từ năng lượng điện thành lực cơ học để tạo thành mô men quay cho actuator này • Ta cấp điện cho các cặp bản cực là trái dấu nhau, và thanh gạt chính là một bộ phận mang điện không đổi để tạo lực hút, đẩy giúp làm quay bánh răng THIẾT... kiểu răng lược nên ta có lực tiếp tuyến: • Lực tĩnh điện tác dụng vào thanh gạt chính • Momen mà lực điện tác dụng lên 1 thanh gạt chính Tổng momen lên 4 thanh gạt chính: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN Momen thực tế mà bánh răng nhận được: Lực thực tế mà bánh răng nhận được Tại một vị trí, lực thực tế mà bánh răng nhận được: Với vòng răng trong: Với vòng răng ngoài: • Khi thanh gạt di chuyển theo chiều làm quay. .. răng THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN  Lý thuyết tĩnh điện • Điện dung của bản tụ song song: C= 𝐴×𝜀×𝜀0 𝑥 • Lực pháp tuyến trên bản cực di động: 1 𝜕𝐶(𝑥) 𝐴×𝜀×𝜀 𝐹 𝑛 = 2 𝜕𝑥 × 𝑉 2 = − 2𝑥 2 0 × 𝑉 2 (1) • Lực tiếp tuyến trên bản cực di động: F t= ℎ×𝜀×𝜀0 2𝑔0 × 𝑉2 (2) 𝐹𝑛 𝑦0 = 𝐹𝑡 𝑔0 Nhận xét Fn>Ft do y0>go THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN • Tính chuyển vị của cơ cấu hãm Độ dãn dài của dầm: Chuyển vị của dầm đẩy : THIẾT KẾ VÀ TÍNH... bánh răng THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN • Khi thanh gạt di chuyển theo chiều không làm quay bánh răng Để đũa gạt có thể trượt trên bề mặt răng cóc thì: Tính đường kính đũa trượt D>Dgh Chọn D=20µm (theo sức bền vật liệu silicon) • Lực pháp tuyến trong cơ cấu mới: CHẾ TẠO VÀ GIA CÔNG CHI TIẾT  Quy trình chế tạo: Chuẩn bị tấm nền wafer SOI Chuẩn bị lớp mặt nạ Tiến hành quá trình quang khắc Gia công răng lược. .. khắc Gia công răng lược Tiến hành ăn mòn bằng HF Chi tiết Gia công bánh răng KẾT LUẬN Qua thời gian tìm hiểu về các lĩnh vực vi cơ điện tử chúng em có những hiểu biết nhất định về ngành mà mình đang theo học, thông qua bài tập lớn chúng em đã đạt được kết một số kết quả nhất định: • Đề xuất ý tưởng thiết kế được một cơ cấu micro motor • Tìm hiểu về các phương gia công MEMS • Bất đầu tính toán được cơ... cấu micro motor • Tìm hiểu về các phương gia công MEMS • Bất đầu tính toán được cơ cấu và mô phỏng trên phần mềm solid Tuy nhiên bên cạnh những gì đạt được chúng em vẫn còn nhiều thiếu sót • Khả năng ứng dụng cơ cấu vào thực tế còn hạn chế • Việc tính toán các kích thước còn hạn chế chưa thật chính xác Định hƣớng phát triển: • Tiếp tục hoàn thiện cơ cấu • Tối ưu hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Phuc Hong Pham,... Phuc Hong Pham, Lam Bao Dang and Hung Ngoc Vu, “Micro Robot System with Moving Micro-car Driven by Electrostatic Comb-Drive Actuators”, Microsystem Technologies (SCI), Vol 16, No 4 (2010), pp 505-510 4) Motor tuyến tính hai chiều dẫn động bằng bộ kích hoạt nhiệt (Nguyễn Tuấn Khoa 1, Đặng Bảo Lâm1, Nguyễn Đình Hướng2, Phạm Hồng Phúc) 5) Cơ học kĩ kĩ thuật- Gs.Đỗ Sanh 6) Vật liệu học (Nhà xuất bản khoa . HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VI CƠ ĐIỆN TỬ THIẾT KẾ MOTOR QUAY SỬ DỤNG HIỆU ỨNG TĨNH ĐIỆN RĂNG LƯỢC Đề tài: Giáo viên hướng dẫn: TS. PHẠM XUÂN KHẢI. trụ, quân sự MỘT SỐ CƠ CẤU SỬ DỤNG HIỆU ỨNG TĨNH ĐIỆN RĂNG LƢỢC  Nguyên lý hoạt động: • Sử dụng nguồn động học chính là lực được tạo ra từ cơ cấu tĩnh điện răng lược.  Ưu điểm: • Nguyên. điểm: • Lò xo có thể mất đàn hồi MỘT SỐ CƠ CẤU SỬ DỤNG HIỆU ỨNG TĨNH ĐIỆN RĂNG LƢỢC  Nguyên lý hoạt động: • Dựa trên hiệu ứng tính điện răng lược  Ưu điểm:  Nhược điểm: • Nguyên lý