斜梁型电热微致动器的输出位移计算及实验

摘要

为了计算斜梁型电热微致动器的输出位移,基于电-热分析和热平衡原理建立了电热微致动器的电热耦合稳态传热方程.对热-结构进行了分析,运用力法原理建立了微致动器的位移计算模型.然后,用有限元法和实际测试对比验证了温度分布和输出位移的理论值,得到了一致性很好的结果.最后,分析了微致动器输出位移的保持性和重复性,以及结构参数和工艺对微致动器输出位移的影响.分析表明:斜梁的长宽比和倾角是影响微致动器输出位移的主要参数,工艺对输出位移有影响.实验结果表明:9V和18V电压下,微致动器的最大位移分别为0.85 μm和2.3 μm,与理论计算结果相对误差为2.2％和12.8％,实测值与理论值误差较小,表明本文推导的斜梁型电热微致动器的输出位移计算公式合理,能够为该类微致动器的设计和计算提供理论依据.