THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN VI ĐỘNG CƠ TĨNH ĐIỆN TUYẾN TÍNH  SỬ DỤNG CÁNH DẪN ĐÀN HỒI

Phùng Tuấn Minh; Nguyễn Tiến Dũng; Phạm Hồng Phúc

doi:10.34238/tnu-jst.14488

THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN VI ĐỘNG CƠ TĨNH ĐIỆN TUYẾN TÍNH SỬ DỤNG CÁNH DẪN ĐÀN HỒI

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 09/01/26 Ngày hoàn thiện: 27/02/26 Ngày đăng: 27/02/26

Các tác giả

1. Phùng Tuấn Minh, Đại học Bách khoa Hà Nội
2. Nguyễn Tiến Dũng , Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên
3. Phạm Hồng Phúc, Đại học Bách khoa Hà Nội

Tóm tắt

Bài báo đề xuất một thiết kế vi động cơ tuyến tính bước kiểu mới sử dụng cơ cấu truyền động tĩnh điện răng lược kết hợp với cánh dẫn đàn hồi, cho phép thanh trượt chuyển động ổn định theo cả hai hướng. Cấu trúc vi động cơ gồm hai cặp vi chấp hành tĩnh điện răng lược bố trí đối xứng để tạo lực đẩy thanh trượt theo hai chiều ngược nhau, cùng một cặp vi chấp hành đặt tại vị trí trung tâm đảm nhiệm chức năng kẹp giữ, nhằm ngăn chặn hiện tượng chuyển động ngược sau mỗi chu kỳ dẫn động. Hệ thống răng cưa tam giác được bố trí trên bề mặt tiếp xúc giữa cánh dẫn và thanh trượt giúp tăng khả năng truyền lực, đồng thời tạo cơ chế khóa hãm hiệu quả trong quá trình làm việc. Trên cơ sở mô hình lực và phân tích chuyển vị, các điện áp dẫn và điện áp kẹp tối thiểu tương ứng với mỗi bước dịch chuyển y* = 6 µm được xác định lần lượt là 49,95 V và 42,23 V. Các mô phỏng kiểm chứng bằng phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng ANSYS cho thấy kết quả tính toán phù hợp và các phần tử đàn hồi trong vi động cơ làm việc an toàn, đảm bảo độ bền cơ học của hệ thống.

Từ khóa

Vi động cơ tuyến tính; Bộ chấp hành tĩnh điện răng lược; Cơ cấu kẹp vi mô; Phân tích phần tử hữu hạn; Độ bền phần tử đàn hồi

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] H. P. Pham, V. D. Bui, and M. C. Pham, “Study and Design of Micro Gripper Driven by Electrothermal V - Shaped Actuator,” JST: Smart Systems and Devices, vol. 31, no. 1, pp. 108-115. 2021, doi: 10.51316/jst.150.ssad.2021.31.1.14

[2] R. Toda and E. H. Yang, “A normally latched, large-stroke, inchworm microactuator,” Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 17, no. 8, pp. 1715-1720, 2007, doi: 10.1088/0960-1317/17/8/039.

[3] P. H. Pham and D. V. Dao, “A micro gearing system based on a ratchet mechanism and electrostatic actuation,” Microsystem Technologies, vol. 19, no. 2, pp. 261–267, 2013, doi: 10.1007/s00542-012-1625-7.

[4] P. H. Pham, T. K. Dinh, L. B. Dang, K. T. Nguyen, and D. V. Dao, “Micro cam system driven by electrostatic comb-drive actuators based on SOI-MEMS technology,” Microsystem Technologies, vol. 21, pp. 699–706, 2015, doi: 10.1007/s00542-014-2086-y.

[5] J. Briere, M. Y. Elsayed, M. Saidani, M. Bérard, P. O. Beaulieu, H. Rabbani-Haghighi, F. Nabki, and M. Ménard, “Rotating Circular Micro-Platform with Integrated Waveguides and Latching Arm for Reconfigurable Integrated Optics,” Micromachines, vol. 8, no. 12, 2017, doi: 10.3390/mi8120354.

[6] P. H. Pham, D. V. Dao, S. Amaya, R. Kitada, and S. Sugiyama, “Novel micro transportation systems based on ratchet mechanism and electrostatic actuators,” TRANSDUCERS 2007 - 2007 International Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems Conference, Lyon, France, 2007, pp. 451-454, doi: 10.1109/SENSOR.2007.4300165.

[7] J. M. Maloney, D. S. Schreiber, and D. L. DeVoe, “Large-force electrothermal linear micromotors,” Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 14, no. 2, pp. 226-234, 2004, doi: 10.1088/0960-1317/14/2/009.

[8] M. Buttery, R. Watters, and E. Roberts, “Piezo-Electric Linear Actuators in Vacuum,” 14th European Space Mechanisms and Tribology Symposium (ESMATS 2011), Constance, Germany, 2011, pp. 245-248. [Online]. Available: http://www.esmats.eu/esmatspapers/pastpapers/pdfs/2011/buttery2.pdf [Accessed November 18, 2025].

[9] X. Lv, W. Wei, X. Mao, J. Yang, and F. Yang, “A linear low driving voltage MEMS actuator with large lateral stroke driven by Lorentz force,” Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 25, no. 2, 2015, doi: 10.1088/0960-1317/25/2/025009.

[10] P. H. Pham, K. T. Nguyen, and L. B. Dang, “Design and performance of a high loading electrostatic micro linear motor,” Microsystem Technologies, vol. 21, pp. 2469–2474, 2015, doi: 10.1007/s00542-014-2392-4.

[11] D. J. Bell, T. J. Lu, N. A. Fleck, and S. M. Spearing, “MEMS actuators and sensors: observations on their performance and selection for purpose,” Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 15, no. 7, pp. S153–S164, 2005, doi: 10.1088/0960-1317/15/7/022.

[12] W. C. Tang, T. H. Nguyen, M. W. Judy, and R. T. Howe, “Electrostatic-comb drive of lateral polysilicon resonators,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 21, no. 1-3, pp. 328-331, 1990, doi: 10.1016/0924-4247(90)85065-C.

[13] R. Yeh, S. Hollar, and K. S. J. Pister, “Single mask, large force, and large displacement electrostatic linear inchworm motors,” Journal of Microelectromechanical Systems, vol. 11, no. 4, pp. 330-336, 2002, doi: 10.1109/JMEMS.2002.800937.

[14] I. Penskiy and S. Bergbreiter, “Optimized electrostatic inchworm motors using a flexible driving arm,” Journal of Micromechanics and Microengineering, vol. 23, no. 1, 2013, doi: 10.1088/0960-1317/23/1/015018.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.14488

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ