一种基于电热驱动及齿轮传动的往复直线微马达.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN102769408A
(43)申请公布日2012.11.07

(21)申请号CN201210241601.2

(22)申请日2012.07.13

(71)申请人上海大学
地址200444上海市宝山区上大路99号

(72)发明人沈雪瑾周玲王振禄陈晓阳胡懿

(74)专利代理机构上海上大专利事务所(普通合伙)

代理人何文欣

(51)Int.CI

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称
一种基于电热驱动及齿轮传动的往
复直线微马达

(57)摘要
本发明涉及一种基于电热驱动及齿
轮传动的往复直线微马达。它包括左侧和
右侧两个驱动装置，一个传动装置。所述

驱动装置利用V型电热致动器阵列控制啮
合状态及推动齿轮。所述传动装置包括两

对齿轮传动，齿轮浮动在Poly0上，作为
可动件，放大输出位移。所述输出装置为
齿条滑槽，可接微操作平台，具有往复大
位移运动的功能。所述测试装置利用微弹
簧和标尺测试输出力和输出位移等静态特
性。因此，本发明设计的往复直线微马
达，具有与集成电路制造工艺相兼容、输
出位移大、实用性强，易于控制、输出效
率高、可测试静态特性等优点。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种基于电热驱动及齿轮传动的往复直线微马达，包括左侧和右侧两个驱动装置
和一个传动装置，其特征在于：

1）所述右侧驱动装置是两个水平并列的由六个V型电热硅微致动器并列而成的电
热致动器阵列a(1a，1b)的中部与一个推杆齿a(3a)相连，而两端分别各连接一个负
电极(5a，5b)和一个正电极(4a，4b)；一个与电热致动器阵列相垂直方向设置的由
三个V型电热硅微致动器并列而成的啮合控制器a(2a)的两端分别连接一个正电极
(6a)和一个负电极(6b)，而中部连接所述推杆齿a(3a)；

2）所述左侧驱动装置与右侧驱动装置结构相同而对称设置：包括两个由六个V型
电热硅微致动器并列而成的电热致动器阵列b(1c，1d)，一个啮合控制器b(2b)，两
个电热致动器阵列a(1a，1b)与两个电热致动器阵列b(1c，1d)的一端共同连接一个
负电极(5a，5b)，两个电热致动器b(1c，1d)的另一端分别各连接一个正电极(4c，
4d)，啮合控制器b(2b)的两端分别各连接一个正电极(6c)和一个负电极(6d)，两个
电热致动器阵列b(1c，1d)和啮合控制器b(2b)的中部连接一个推杆齿b(3b)；

3）所述传动装置是：位置中央垂直方向设置一个固定的导块(12)，一个齿条滑槽

(11)与该导块(12)滑配，两个左右大齿轮(9a，9b)分别置于齿条滑槽(11)的左右侧而
齿条啮合，两个左右小齿轮(7a，7b)分别于左右大齿轮(9a，9b)啮合，两个左右小
齿轮(7a，7b)所处位置能分别与推杆齿a(3a)和推杆齿b(3b)之间进行受控啮合与分
离；所述两个大齿轮(9a，9b)和两个小齿轮(7a，7b)分别活动套装在固定的大齿轮
轴(10b，10a)和小齿轮轴(8b，8a)上。

2.根据权利要求1所述的基于电热驱动及齿轮传动的往复直线微马达，其特征在于
包含一个检测机构，该检测机构是：两个弹簧(13)分别安装在两个共用的负电极(5a，
5b)旁，用于测量齿条滑槽(11)向上向下的输出力，六个分别设置在齿条滑槽(11)上
下端旁、左右两个电热致动器阵列a、b(1a，1b，1c，1d)中部旁和两个啮合控制器
a、b(2a，2b)旁的标尺(14)，用于测量两个电热致动器阵列a、b(1a，1b，1c，1d)
和两个啮合控制器a、b(2a，2b)的中部位移。

3.根据权利要求1所述的基于电热驱动及齿轮传动的往复直线微马达，其特征在于：
所述左侧和右侧两个驱动装置和传动装置制备在硅基板的氮化层上，该氮化层上有

固定结构层Poly0，在Poly0上固定的结构层Poly2构成大齿轮轴和小齿轮轴(8b，
10b，10a，8a)及导块(12)，Poly0上有活动结构层Poly1构成大齿轮和小齿轮(9b，
9a，7b，7a)及齿条滑槽(11)。

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS领域马达，特别是一种基于电热驱动及齿轮传动的往复直线微
马达，该装置利用电热驱动及齿轮传动，实现大位移的直线往复运动。

背景技术

随着MEMS技术的快速发展以及MEMS应用领域的扩展，对具有实用性的MEMS
马达的研究和需求日益增多。在宏观机械运动中，往复直线运动和旋转运动之间的

转换较为常见，通过凸轮、曲柄连杆、齿轮等就能实现转换。在MEMS领域，往
复直线运动与旋动运动的转换较宏观相比，比较难实现