高速高刚度静电悬浮电机技术的研究

微电机是微机电系统（MEMS）的核心部件。在电机尺寸小于1mm的场合，微型静电电机在能量密度、工艺、体积等方面具有明显得的优越性。当电机的尺寸越来越小时，采用接触支承方式使得摩擦力矩变得十分显著，成为制约电机寿命与性能的关键因素。考虑到与微静电电机的工艺兼容性，开展无机械摩擦的静电悬浮轴承研究很有必要。鉴于我国目前的MEMS工艺水平，本项目拟研究采用精密机械加工手段的静电悬浮电机，以便为今后研制基于MEMS技术的超微静电电机打下基础。研究对象为采用五自由度静电悬浮轴承的旋转型静电电机，重点研究高真空环境下可变电容式静电电机的结构与运行特性，目标是消除电机的机内摩擦力矩，提高驱动转矩、电机转速与轴承刚度，延长电机工作寿命。研究内容包括：1）静电场的有限元分析与电机优化设计；2）五自由度静电悬浮轴承技术；3）真空实验系统与测试技术；4）高真空环境下静电悬浮电机的特性研究。