Vi động cơ có thanh trượt chuyển động do ma sát: Trong các dạng bộ vi kích hoạt/chấp hành nhiệt, có thể nói thông 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 nguyên vị trí, không 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
Hình 1.21 Vi động cơ tịnh tiến với các bộ vi kích hoạt/chấp hành chữ V
Vi động cơ tịnh tiến dạng sâu đo: Đây là cơ cấu truyền động đƣợc ứng dụng phổ biến trong các vi động cơ kiểu nhiệt điện. Trong [58], các tác giả sử dụng hai cặp các bộ vi kích hoạt/chấp hành nhiệt dạng chữ V để kẹp và đẩy, qua đó đảm bảo chuyển động tịnh tiến một chiều của thanh trƣợt. Làm việc ở mức điện áp dẫn 12 V, rotor có vận tốc lên đến 1 mm/s, tạo đƣợc lực 6,7 mN và đạt đƣợc hành trình 2000 m (hình 1.22).
Hình 1.22 Vi động cơ dạng sâu đo với các bộ vi kích hoạt/chấp hành chữ V
Kolesar sử dụng các bộ vi kích hoạt/chấp hành dạng hai nhánh khác tiết diện “hot arm - cold arm”, thay cho các bộ vi kích hoạt dạng chữ V thông thƣờng, để thiết kế vi động cơ tịnh tiến hai chiều [59-61]. Trên hình 1.23a là sơ đồ kết cấu của bộ kích hoạt/chấp hành dạng “hot arm - cold arm” với chiều dài nhánh “lạnh” 250 m. Vi động cơ trên hình 1.23b
(a)
(c) (b)
23 dùng hai nhóm gồm 8 bộ kích hoạt/chấp hành để dẫn động hai chiều thanh rotor. Hai nhóm gồm 3 bộ kích hoạt/chấp hành có tác dụng kẹp tạo nên tiếp xúc giữa răng của má kẹp và thanh rotor đề đảm bảo chuyển động của rotor. Các tác giả cũng đề xuất ứng dụng của vi động cơ trong bộ truyền thanh răng - bánh răng kích thƣớc micro.
Hình 1.23 Vi động cơ tịnh tiến với các bộ kích hoạt/chấp hành dạng “hot arm - cold arm”
Trong [62], để dẫn động của thanh trƣợt, các tác giả sử dụng cơ cấu khớp mềm (compliant mechanism) gồm 5 khâu đƣợc nối với nhau bởi các khớp đàn hồi. Khi dòng điện chạy qua, các khâu trong cơ cấu dƣới ảnh hƣởng của giãn nở nhiệt sẽ thay đổi độ dài và tạo ra chuyển động. Các cơ cấu khớp mềm cũng đƣợc sử dụng trong [63], điểm khác biệt là vi động cơ có thêm các cơ cấu chống đảo chủ động hoặc bị động để đảm bảo thanh truyền sau khi di chuyển không chuyển động ngƣợc lại.
Vi động cơ tịnh tiến dạng bóp kẹp có nguyên lý hoạt động tƣơng tự nhƣ [20], cũng có thể đƣợc thực hiện cùng với các bộ vi kích hoạt/chấp hành nhiệt dạng chữ U [64]. Vi động cơ đƣợc thử nghiệm ứng dụng trong các thiết bị quang học.