摘要：以新型功能材料为驱动元件的微执行器是精密加工、超精密加工和微机械发展的关键技术之一,对其驱动元件、结构设计、加工制造和精密测控等方面的研究具有重要的科学意义和实用价值。分析了国内外研究热点和具有代表性的压电、形状记忆合金和磁致伸缩材料等功能材料的优异性能及其微执行器的驱动原理和结构特点,阐述了功能材料驱动的微执行器技术的发展趋势,指出了功能材料驱动微执行器技术发展的关键技术。

摘要：针对电热微执行器和柔性微杠杆位移放大机构连接时二者刚度失配会严重影响工作性能的问题,将微执行器和微杠杆机构等效成两个弹簧连接的模型,对其刚度关系进行了理论分析,并用有限元方法进行了仿真。结果显示,执行器和微杠杆机构的刚度比值极大地影响整个机构的输出特性。用负载线方法给出了两种柔性机构连接时进行刚度匹配设计的直观解释。最后,用深层反应离子刻蚀(DR IE)技术在硅隔离衬底(SOI)上成功制作了微执行器和组合机构样机,并对其进行了测试,测试结果与理论分析结果符合很好。

摘要：基于多次压电效应理论提出一种有别于传统压电执行器驱动方式的微执行器,且可实现弹性位移与多次逆压电位移的两级定位功能。详细地分析了基于多次压电效应的微执行器的原理,并采用PZT-5压电陶瓷叠堆进行实验,通过改变压电叠堆的边界条件得到了基于多次压电效应的微执行器的位移量,实验结果表明该微执行器产生的弹性位移、多次逆压电位移及总位移均与所施加外力具有较好的线性关系。实验结果不仅验证了理论分析的正确性,而且证明了基于多次压电效应的微执行器的可行性,同时,通过实验间接地量化出PZT-5的二次逆压电系数约为9.46×10-12m2/N。多次压电效应研究为压电执行器的设计提供了一条新途径。

摘要：随着电热驱动MEMS器件尺寸进一步缩小,传统热对流系数的取值已无法满足微系统分析建模需求。针对电热型Bimorph结构的MEMS微镜驱动器,通过分析其温度分布,并以其平均温度为参考指标建立简单热阻和对流热阻分段模型,推算出微尺度下精确的对流系数,提高了微执行器设计模型的驱动性能。经理论计算和实验测试验证,对流系数值的误差在8.1%以内,满足实际设计需求,验证了该方法的合理性和可行性。

摘要：在MEMS执行器的设计中,求出准确的pull-in参数是至关重要的。在过去的研究中,在准静态假设下,电压控制的MEMS微执行器的pull-in模型已经被提出,并且还提出了一些拓宽微执行器稳定行程的方法。在动态条件下,电压控制的MEMS微执行器的pull-in模型也已经被提出。但是,还没有人研究如何提高微执行器动态稳定行程。采用串联电容的方法来拓宽MEMS执行器的动态稳定行程,提出了串联电容后的动态pull-in模型。最后,采用数值解法模拟了串联电容后的动态pull-in现象,并同时考虑了阻尼的影响。

摘要：在MEMS执行器的设计中,求出准确的Pull-in参数是至关重要的。在过去的研究中,对于漏电场不能忽略的平行平板式静电微执行器,通常只能采用有限元法数值求解。但是,有限元法繁琐、费时而且不直观。平行平板电容器的漏电容解析模型通常有两种:一种简单的;一种详细的。基于这两种漏电容解析模型,分别导出了漏电场不能忽略的平行平板式微执行器的Pull-in失稳方程,并将求解结果与ANSYS耦合场分析结果做了对比。结果表明,基于详细漏电容模型的结果精度良好,而且相对误差不随着极板间距的增大而增大。基于简单漏电容模型的结果精度太低,尤其在极板间距较大时。

摘要：与静电微执行器类似,磁微执行器中也存在重要的Pull-in失稳问题。但相对于静电微执行器详尽的模型相比,研究磁微执行器的文献很少。对于宏观器件,由于磁芯磁阻可以忽略,所以可利用电磁类比,得到Pull-in失稳参数。而对于微观器件,磁芯磁阻不可以忽略,不可利用电磁类比。基于小信号模型对衔铁平行运动的磁微执行器Pull-in的失稳现象首先进行了分析和建模,考虑了微磁芯磁阻,在建立磁微执行器动态小信号模型的基础上,分析发现衔铁平行运动的磁微执行器中不存在Pull-in现象。然后又采用能量法研究了同样的Pull-in失稳问题,得出了和力法相同的结论。最后,给出了一个分析实例,以反映微磁芯磁阻对Pull-in的影响,同时证实了衔铁平行运动的磁微执行器中不存在Pull-in现象的结论。结论对于磁微执行器的设计具有重要意义。

摘要：Pull-in失稳现象是MEMS/NEMS微执行器中的一种常见现象,容易引起执行器件产生电流击穿,直接影响到器件的稳定性和寿命。需要根据不同的应用场合避免或利用该效应。针对Pull-in失稳现象,研究了失稳机理,从拓宽和调整其行程范围的角度,综述了各种抑制和控制Pull-in失稳现象的方法。总结对比了各种方法的原理、从相关技术角度讨论各方法优缺点,其中涉及工艺技术有MUMPS工艺、BiCMOS工艺和LPCVD工艺,这三种技术在向着低成本、高性能、高产量等方向更新工艺标准。未来拓宽微执行器稳定行程范围方法主要在电路设计、优化结构,且向着可行性、可靠性方向发展。

摘要：应用一种演化计算技术——微粒群优化算法(PSO),对所设计的惯性式压电执行器进行求解。为进一步提高算法性能,又提出用模糊逻辑在线调整PSO的惯性权值。结果表明,优化后执行器的速度大大提高,该算法是行之有效的。

摘要：与静电微执行器类似,磁微执行器中也存在重要的Pull-in失稳问题.对于宏观器件,由于磁芯磁阻可以忽略,所以可以利用电磁类比,得到Pull-in失稳参数.但对于微观器件,磁芯磁阻不可以忽略,也不可以利用电磁类比.文中首先采用力法对磁微执行器Pull-in的失稳现象进行了分析和建模,考虑了微磁芯磁阻,在建立磁微执行器动态小信号模型的基础上,导出了两个Pull-in失稳方程.通过求解这两个方程,可以得到Pull-in失稳电流和位置两个重要参数.然后又采用能量法研究了同样的Pull-in失稳现象,得出了和力法相同的结论.最后,给出了一个分析实例,以反映微磁芯磁阻对Pull-in的影响.文中的结论对于磁微执行器的设计具有重要意义.