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磁微执行器的特性与应用

2013-11-27 sensor 886

静磁力虽然已经统治了宏观世界,但它在微小世界中(如在MEMS中),还没有得到广泛的应用。这主要是因为静磁MEMS(主要是磁微执行器)有一些特殊的要求:

首先,为了在某个位置产生磁力,磁微执行器应当有一个产生磁通量的感应部分;其次,还要有一个传输磁通量到偏移端的磁芯;再次,一个完全集成化的磁微执行器还必须具备材料的一些特殊性能。

例如:磁芯和可偏移部分都应具有高的磁导率和良好的机械特性。磁微处理执行器

随着磁场沿线圈的移动,永磁体将会同步地在轨道中滑动,这种执行器的磁感应部分和传统的螺线管原理相同,但与传统的螺线管相比又有两个优点:

传统螺线管结构的层与层之间的通孔的阻抗增加了整个导体线圈的阻抗。而多层弯曲磁芯结构没有通孔,不会增加导体线圈的阻抗;多层弯曲磁芯结构的磁芯在两层上生成,这样可以很容易地得到表面可动磁芯微执行器。并且磁芯和线圈结合非常紧密。多层磁芯弯曲结构的缺点主要是磁芯的长度过长。

磁微执行器的应用

在实际的应用中,当选择执行器时,有两个重要的因素应当考虑:可靠性和成本。继电器的开关过程中容易产生灰尘,因此,执行器必须能抵制灰尘等杂质。由于静电驱动器容易吸附一些杂质,因此不宜采用。在成本方面,通常将继电器和相应的电路一起考虑,静磁驱动器只需一个低成本的驱动电路,而静电驱动器需要一个高电压(通常100V),这样就需要特殊电路来提供这个高电压,因此从这两方面来看静电驱动器不适合于做微继电器。热驱动器由于其响应速度较慢,也不适合应用于一些要求较高的场合。因此,磁微执行器是作为微继电器的最佳选择。

近年来磁微执行器得到了广泛的研究。由于磁微执行器通常需要线圈、磁芯、永磁体等,因此,金属线圈、软磁材料(如用作磁芯)、硬磁材料(如用作永磁体)和一些特殊材料(如具有较大磁致伸缩效应的材料)都必须以薄膜形式制作在基片上(如电镀技术),并且希望这些技术尽可能与IC技术兼容。因此,这些材料的制备技术、材料的特性仍需进一步研究。

同时,由于微执行器的尺寸较小,一些边缘效应、二维甚至三维效应非常明显,要想较为准确或精确预知微执行器的性能,设计出符合要求的微执行器,采用CAD技术显得必要。相信,随着MEMS制造工艺的不断发展,磁微执行器将会有更加广泛的应用。

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