Hiệu ứng điện từ cũng đƣợc ứng dụng để thiết kế các vi động cơ có rotor lắc (wobble motor). Trong [54] là vi động cơ với rotor lắc với biên dạng rotor và stator đƣợc tạo thành bởi các cung cong, với mục tiêu khắc phục hiện tƣợng trƣợt trong các vi động cơ loại này. Động cơ đƣợc chế tạo có đƣờng kính 10 mm, ứng với dịng 240 mA sẽ có mơmen xoắn đầu ra 350 Nm, và có tiềm năng ứng dụng trong micro robot nội soi (hình 1.20)
21 Nhóm nghiên cứu trong [55] giới thiệu vi động cơ với đĩa rotor đƣờng kính 2500 m lắc ngoài mặt phẳng chứa 12 cực stator với ứng dụng là con quay hồi chuyển.
1.5 Vi động cơ kiểu nhiệt điện (Electrothermal micro motor)
Một trong những hiệu ứng dẫn động đƣợc sử dụng phổ biến trong MEMS là hiệu ứng nhiệt điện (Electrothermal effect). Khác với các động cơ sử dụng hiệu ứng tĩnh điện và hiệu ứng điện từ phải hoạt động với điệp áp dẫn cao để đạt đƣợc chuyển vị và lực lớn, các vi động cơ nhiệt điện chỉ cần điện áp tƣơng đối nhỏ để thu đƣợc hiệu quả tƣơng tự. Mặc dù vẫn có các nhƣợc điểm nhƣ nhiệt sinh ra lớn, hiệu suất không cao, tốc độ đáp ứng thấp…, nhƣng nhìn chung, các vi động cơ kiểu nhiệt điện có tiềm năng lớn trong nghiên cứu và ứng dụng thực tế. Do đặc thù của dẫn động nhiệt, đa phần các vi động cơ nhiệt đều sử dụng nguyên lý chuyển động dạng sâu đo hoặc ma sát, với nhiệm vụ dẫn động do các bộ vi kích hoạt/chấp hành nhiệt dạng chữ V, chữ Z, dạng hot arm – cold arm, hoặc do các cấu trúc đàn hồi (compliant mechanism) ... đảm nhận.
1.5.1 Các vi động cơ tịnh tiến kiểu nhiệt điện
Vi động cơ có thanh trượt chuyển động do ma sát: Trong các dạng bộ vi kích hoạt/chấp
hành nhiệt, có thể nói thơng dụng nhất là dạng chữ V (V-shape/chevron). Sử dụng ba bộ vi kích hoạt/chấp hành chữ V này, thanh trƣợt với chiều dài 750 m trong động cơ [56] có
thể di chuyển với vận tốc 250 m/s và tạo ra lực đẩy lớn hơn 14 N. Trên hình 1.21 lần
lƣợt là sơ đồ cấu trúc và ảnh SEM chụp vi động cơ. Nguyên lý làm việc của động cơ khá đơn giản, với bƣớc đầu tiên là cả 3 bộ vi kích hoạt/chấp hành VTA đều đƣợc cấp điện và đẩy thanh trƣợt tịnh tiến. Trong bƣớc tiếp theo, bộ VTA thứ 3 trở về vị trí ban đầu. Do ma sát giữa hai bộ VTA còn lại với thanh trƣợt lớn hơn ma sát giữa bộ VTA thứ 3 với thanh trƣợt, nên thanh trƣợt vẫn giữ ngun vị trí, khơng bị đẩy ngƣợc lại vị trí lúc trƣớc. Tiếp theo VTA2 và 3 lặp lại các bƣớc tƣơng tự.
Ali Khiat và nhóm nghiên cứu dùng nguyên lý dẫn động tƣơng tự nhƣng với các bộ vi kích hoạt/chấp hành nhiệt dạng thanh đơn giản có chiều dài 550 m với cổ đàn hồi [57]. Các bộ kích hoạt/chấp hành này đƣợc bố trí theo từng nhóm dọc theo thanh trƣợt. Cả hệ thống đƣợc chế tạo trên tấm silic kép với chiều dày lớp thiết bị và lớp nền lần lƣợt là 50 m và 350 m.
22