/p>
З цієї причини, накопичена енергія та/або щільність енергії має ключове значення для оцінки працездатності будь-якого актюатора. Так як будь-яке перетворення енергії пов'язано з втратами, то і працездатність також пропорційна коефіцієнту корисної дії О·, з яким одна форма енергії може бути перетворена в іншу. Потужність і працездатність системи характеризується також часом, який необхідно для отримання та ізрасходиванія запасу енергії. Цей часовий інтервал може бути оцінений по тимчасової константі, яка є характерною для конкретного принципу активації. Рішення, який принцип активації використовувати, має прийматися, враховуючи досяжну щільність енергії, швидкість зміни стану (тимчасова константа П„) і ефективність використання енергії О·. Залежно від цих величин потужність системи можна виразити таким чином:
[Формула 7 (Рис.1)]
Слід зауважити, що запас енергії збільшується з збільшенням обсягу, таким чином, ми маємо третю ступінь величини, яка характеризує розмір О», (наприклад, м 3 ) а коли ми маємо справу з силою, то у нас друга ступінь (м 2 ). Однак, так як в деяких важливих випадках досяжна щільність енергії також залежить від розміру, то ця залежність - третя ступінь величини характеризує розмір - не завжди правильна. Для мікросистем це призводить до такого важливого факту: стануть привабливими для використання ті принципи перетворення енергії, які не відповідають макродіапазоні. Взагалі зв'язок між силою і величиною характеризує розмір може бути описана співвідношенням F ~ О» n . Типові значення показника ступеня n для різних принципів перетворення енергії зведені в таблиці. br/>
Ефект
Щільність енергії [Вт * с/м 3 ]
Перерахунок сили F ~ О» n з n =
Константа часу [мс]
ККД О·
П'єзоелектричний
2 В· 10 5
2
<< хутро
0,3
Електромагнітний
10 5
від 2 до 4
<< хутро
<0,01
Електростатичний
10 4
2
<< хутро
0,5
Біметалічний
10 6
2
<50
10 -4
Термопневматіческій
<5 В· 10 5
2
10
0,1
Сплавів, запам'ятовуючих форму
3,5 В· 10 5
2
<50
0,01
Перераховані принципи відрізняються за досяжною щільності енергії, тимчасової константі, і по виходу енергії. Ці співвідношення визначають досяжну силу і щільність енергії. Типова щільність енергії для основних принципів перетворення, що використовуються сьогодні, лежить всередині діапазону w = 10 5 -10 6 Вт * с/м 3 . Однак, так як швидкодія, виражене через тимчасову константу, відрізняється сильно, то щільність енергії w/змінюється в більш широкому діапазоні, від 10 -6 -10 0 Вт/см 3 . Гідравлічні і пневматичні актюатори досягають самої високої щільності енергії, можна навіть сказати, що не існує в мікродіапазоне актюаторів з більш високою щільністю енергії. Придатну до використання механічну енергію отримуємо з твору щільності енергії і коефіцієнта корисної дії. Ефективність (ККД) залежить від принципу дії і розміру, отже, в мікродіапазоне деякі принципи активації мають однакову працездатність.
В
6. Електростатичні актюатори
Для плоского конденсатора накопичена енергія U може бути розрахована за формулою [Формула 8 (Рис.1)], де C -ємність і V -напруга між обкладками конденсатора. p> Коли пластини конденсатора переміщуються назустріч один одному, робота, здійснюються силою взаємодії між ними, може бути розрахована, як зміна U в залежності від зміни відстані ( x ). Сила розраховується за формулою [Формула 9 (Рис.1)]
Існує кілька варіантів реалізації електростатичних актюаторів на основі плоскопараллельних конденсаторів:
Однак для генерації великих сил, які будуть здійснювати корисну роботу такого пристрою, необхідно, щоб при зміні відстані сильно змінювалися ємності. Це і є керівництво до дії для отримання електростатичних гребеневих мікродвигунів (рис.2). <В
Рис. 2
В
Гребньова мікродвигуни складаються з великої кількості встречностерж...
