231 THIӂT Kӂ, CHӂ TҤO VI ӜNG CѪ QUAY KIӆU IӊN NHIӊT DӴA TRÊN CÔNG NGHӊ MEMS DESIGN AND FABRICATION OF A ROTARY MICROMOTOR USING ELECTRO- THERMAL ACTUATOR ON MEMS TECHNOLOGY NguyӉn TiӃn Dng TT Thực nghiệm - Trường H Kỹ thuật Công nghiệp TÓM TҲT Bài báo trình bày thiết kế, mô phỏng và chế tạo một mẫu vi động cơ quay sử dụng bộ kích hoạt nhiệt điện dạng chữ V. Vi động cơ có kích thѭớc ngoài 2,5mm, hoạt động với điện áp dẫn tối thiểu U min =17,5V trong dải tần số hàng trm Hz. Ѭu điểm nổi bұt cӫa loại vi động cơ này là tiêu thụ nng lѭợng ít (điện áp dẫn động thấp), hệ thống điều khiển đơn giản, có thể chế tạo hàng loạt dễ dàng dựa trên công nghệ vi cơ khối (Bulk-micromachining). Từ khóa: Vi động cơ; Bộ kích hoạt nhiệt điện; Công nghệ vi cơ khối… ABSTRACT We report a design, simulation and fabrication of a new Micro Rotational Motor (MRM) using V-shaped Electro-thermal Actuator. It has overall diameter of 2.5 mm, is operated at minimum 17,5V with different frequencies range up to hundreds of Hz. The outstanding advantage of this type motor consumes less energy (low driving voltage), simple control system, can be fabricated easily by Bulk-micromachining technology. Keywords: Micromotor; Electro-thermal Actuator; Bulk-micromachining Technology… 1. Giới thiӋu Trong khoảng 15 nm trӣ lại đây, với sự phát triển nhanh chóng cӫa công nghệ MEMS, các bộ vi kích hoạt, vi động cơ đã đѭợc nghiên cӭu, khai thác và ӭng dụng rất rộng rãi. Kích thѭớc và kết cấu cӫa các vi động cơ ngày càng nhỏ gọn, đơn giản trong khi lực tác động, vұn tốc và hiệu suất ngày càng nâng cao [1-2]. Các vi động cơ tuyến tính đã đѭợc nghiên cӭu, ӭng dụng rất thành công trên thực tế [3-8]. Tuy nhiên việc chế tạo và phát triển các vi động cơ quay vẫn gặp nhiều khó khn. ộng cơ bѭớc tnh điện truyền thống với rotor chuyển động tự do quanh trục stator là các điện cực cố định đã đѭợc đề cұp đến trong các tài liệu [9-11]. Gần đây các tác giả đã sử dụng bộ kích hoạt rng lѭợc để chế tạo thành công vi động cơ quay 1 chiều sử dụng hiệu ӭng tnh điện [12-14]. Các vi động cơ này có điện áp dẫn tѭơng đối cao (80 ÷ 100V) mà tỷ trọng công suất lại nhỏ (công suất sinh ra tính trên một đơn thể tích). Các vi động cơ ӭng dụng hiệu ӭng giãn nӣ nhiệt có thể đạt đѭợc tỷ trọng công suất cao hơn nhiều so với các hiệu ӭng dẫn động khác và có điện áp dẫn thấp hơn. Một số mẫu động cơ quay sử dụng hiệu ӭng này cng đã đѭợc công bố [15, 16]. Tuy nhiên kết cấu và công nghệ chế tạo tѭơng đối phӭc tạp. Trong bài báo này, nhóm tác giả đề xuất một mẫu vi động cơ quay một chiều ӭng dụng hiệu ӭng giãn nӣ nhiệt có thể chế tạo bằng công nghệ vi cơ khối chỉ sử dụng 1 mặt nạ giúp giảm giá thành khi gia công hàng loạt và tng độ chính xác. Bốn bộ kính hoạt hệ dầm chữ V kết hợp với các lẫy đàn hồi sử dụng để dẫn động vành rng bên ngoài, song song với đó là bốn cơ cấu chống đảo giữ vành rng trong chu k hồi vị. Mẫu vi động cơ này có tỷ trọng công suất lớn, điện áp dẫn nhỏ, điều khiển đơn giản, tng khả nng chống trѭợt rng cóc. 2. Cấu tҥo và hoҥt đӝng của vi đӝng cѫ Hình 1 chỉ ra nguyên tҳc hoạt động cӫa vi động cơ dựa trên lý thuyết giãn nӣ nhiệt với trung tâm là bốn bộ kích hoạt nhiệt dầm chữ V (1). Khi cấp điện cho các điện cực