摘要：超微电动机能够满足电机向微型化、低速和高精度等方面的发展需要，因而近年来成为国内外学者的研究热点。文章综述了各种超微电动机的原理、发展现状及应用领域，详细比较和分析了各种超微电动机的优缺点。超微电动机的研发和优化对医学、航天和机器人等领域的研究具有重要的意义和价值。
    关键词：超微电动机，静电，电磁，压电超声波，磷致伸缩，形状记忆合金
   
0概述
    随着超微电动机技术、电力电子技术的高速发展及集成电路制造技术的日趋成熟，可应用集成电路制造技术加工微型可动构件并将其应用于微系统中，逐步形成微机电系统。微机电系统主要包括微型结构、控制器、动力源、传感器以及微执行器等部分。微执行器是微机电系统重要的动力构件，可通过静电力、电磁力、压电力、热膨胀力、磁致伸缩、电液驱动、超声波以及形状记忆合金膜片等驱动。微执行器的核心部件是超微电动机，在微执行器中占主导地位。1988年加利福尼亚大学巴库勒依学院开发出一个仅有头发丝直径大小的静电超微电动机，立即引起了国内外对超微电动机的广泛关注。近年来，包括我国在内的许多国家在超微电动机领域中进行了大量的研究，各国科学家相继研发出具有多种驱动力输出形式和用于各种微机械系统的超微电动机”。本文对各种驱动形式的超微电动机的原理、性能及应用做了较详尽的分析和比较。
1超微电动机的驱动机理及研究现状
l 1静电电动机
1 1 1工作原理及特性
  静电电动机是利用电荷间的引力和斥力的相互
收稿日期：2008．08．29作用顺序驱动电机产生平移或旋转运动。静电力属
于表面力，与器件尺寸的二次方成反比，在尺寸微小化时，能产生很大的能量。其结构简单，没有磁性材
料和线圈。采用电压或电荷控制，器件的制作工艺
与集成电路工艺相兼容，便于实现系统集成，目前已成为微机电系统微驱动器发展的重要趋势。静电电动机按照电动机运动部分材料和设计特点可分为介质电机和导电极板电机(即变电容型电机)，变电容型电机包括顶驱动电机、侧驱动电机、摆动电机及法兰盘电机，按照运行方式的不同可分为旋转电机和直线步进电机，根据电机运动部分所处的媒质不同可将电动机分为液体驱动电机和气体驱动电机变电容型静电电动机因其结构和原理简单，备受人们关注。
1 1 2研究现状及应用
1 1 2 1研究现状
    静电电动机具有漫长的发展历史。在电磁电机
诞生一百多年前，爱尔福特的哲学教授(抽r-don发明龟铃巢置，这可看作是静电电动机的雏形”之后很长一段时间静电电动机的研究进展缓_Lv 20世纪90年代，美国、德国、意大利、英国等欧美国家及日本、韩国、中国等都大力开展静电电动机的研究。日本和美国是目前静电电动机研发最为先进的国家。电机结构上，日本主要研究直线型静电电动机，而美国等国家主要研究旋转型电机，加工方式上，日本主要采用传统机械加工手段金属与塑料部件的切削、研磨)：美国主要采用硅表面微细加工技术：而德国则以L IGA德文光刻、电铸、塑铸)技术为代表，采用电铸成型和铸塑的方法形成深层微结构。
    静电力与尺寸的平方成反比，随着尺寸的减小而增大。根据静电力的这种特性，各国学者纷纷致力于超微静电电动机的研究，电机尺寸一般为毫米或亚毫米。美国学者研制出转子半径75、125 pm的凸极多晶硅表面晃动超微电动机，****转速可达35 ：加拿大学者研制出转子直径约60 pm
的静电步进超微电动机，其结构如图l所示；日本学者MatSuzaki K等研制出转子半径为300 pm的毫米尺寸电机。但这些电机存在的****问题是输出转矩过小，约为l×10州Nm数量级，定转子耐直线型电机为动子)问摩擦较大、寿命短，离实用化有很大差距。为此，各国学者开始研发高转矩、大的
力体积比、小摩擦、高可靠性的静电电动机。这些性能的改进，主要通过开发新型结构的电机来实现。为提高电机的输出转矩，提出双定子结构的静电电动机，目前研究的静电电动机输出矩可达到l×10～、l×10。Nm数量级：为提高力体积比，日本学者提出多层多元件叠式结构超微电动机，通过多个小元件集成，电机输出推力可随任何一个元件尺寸的减小及数量的增加而增大，获得的高力体积比可与常规电机相比拟，日本研制出推力可到达几十至几百牛的静电电动机：为减小摩擦：瑞士、日本等的学者提出静电悬浮结构的电机，使转子悬浮于定子上面或下面从而减小接触摩擦：日本学者还提出在直线薄膜静电电动机的定子和动子问分散地放置直径为几微米的玻璃珠减小摩擦的方法。图2为日本学者Higu等研制双激励多相静电驱动的
薄膜直线电机结构示意图M，电机可产生4 4 N的推力，当将电机制成50层薄膜电机组成的叠式结构时可产生320N的推力。