3286

3286

مدلسازي و شبيه سازي ميكروموتور الكترواستاتيكي MEMS و بررسي تاخير ساختار هندسي روي مشخصه هاي آن

كارشناسي ارشد

1383

دكتر ابوالفضل واحدي

08

تكنولوژي MEMS امكان مجتمع سازي المانهاي مكانيكي ، الكتريكي ، نوري و سيالاتي را بر روي يك تراشه در كنار مدارت ميكرو الكترونيك ،بعنوان مغز ميكروسيستم فراهم مي آورد . عمده ترين ويژگي تكنولوژي ميكروسيستمها ، توليد حركت مكانيكي در مقياس ميكروني مي باشد . هر چند مكانسيم هاي متفاوتي نظير الكترومغناطيسي ،هيدروليكي ،پنوماتيكي ،اولتراسونيكي و حرارتي براي توليد حركت در مقياس ميكروني توسعه داده شده اند . اما ، ميكروموتورهاي الكترواستاتيكي به سبب تطابق پذيري زياد فرايند ساخت آنها با فرايندهاي ساخت مدارات مجتمع ،متداولترين و توسعه يافته ترين بخش ميكرو موتورهاي MEMS را تشكيل مي دهند . هر چند ، ساير ميكرو موتورها نيز جايگاه خاص خويش را دارند . ميكرو موتورهاي الكترواستاتيكي از اثر مقياس ، تاثير پذيري كمتري دارند و از انجاييكه فرايند ساخت آنها تشابه زيادي با فرايند ساخت تراشه هاي ميكروالكترونيك دارد . براحتي مجتمع سازي مي شوند . و بر روي تراشه كار گذاشته مي شوند . ميكروموتورهاي الكترواستاتيكي در ادوات گوناگوني ، نظير ميكرورله ها ، ميكروپمپ ها ، ميكروولوها ، ميكروپروبها ، و ميكروسوييچ هاي نوري بكار ميروند وص در شبكه هاي نوري روز به روز گسترده تر مي شود . استخراج مشخصات ماشين كه در مرحله طراحي از اهميت شاياني برخوردار است با استفاده از نرم افزارهاي قدرتمند المان محدود امكانم پذير است . دراين مطالعه يك طرح عملي از ميكروموتور الكترواستاتيكي با استفاده از روش المان محدود دو بعدي مورد تحليل قرار گرفته است . ميكرو موتود در محيط نرم افزار ANSYS مدلسازي و شبيه سازي شده است و برخي مشخصه هاي آن نظير ميدان الكتريكي ، توزيع ولتاژ ،چگالي شار و گشتاور الكترواستاتيك بدست آمده است . گشتاور الكترواستاتيكي بصورت تابعي از موقعيت روتور محاسبه شده و به دو مولفه مقدار متوسط وريپل تجزيه شده است .مولفه ريپل گشتاور ميكروموتور الكترواستاتيكي مقدار قابل توجهي دارد كه همين امر باعث شده است گشتاور محرك ماشين كه عامل انجام كار مكانيكي است . مقدار كمي داشته باشد . براي رفع اين مشكل ، ساختار هندسي ميكروموتور و نحوه تحريك آن بهينه شده اند . الگوريتم هاي تحريك زيادي مطالعه شده اند و در نهايت الگوريتم بهينه تحركي براي تغذيه ميكروموتور انتخاب شده است. گشتاور محرك ميكروموتور الكترواستاتيكي تاثير پذيري زيادي از ساختار هندسي آن دارد .در اين مطالعه نحوه تغيير گشتاور ميكروموتورالكترواستاتيكي بازاي تغيير ساختار هندسي آن نمايش داده شده است و در نهايت مقادير بهينه برخي پارامترهاي هندسي ميكروموتور ، بدست آمده است .