一种刚度可定制的微作动器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109802593A(43)申请公布日2019.05.24(21)申请号201910088243.8(22)申请日2019.01.29(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人戴旭涵向小健王凯丁桂甫赵小林(74)专利代理机构上海恒慧知识产权代理事务所(特殊普通合伙)31317代理人徐红银(51)Int.Cl.H02N1/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种刚度可定制的微作动器(57)摘要本发明提出一种刚度可定制的微作动器，包括外框、第三锚点、第四锚点、第一顶杆、第二顶杆，其中，第一顶杆和第二顶杆对称设置于动极板的两侧，第一顶杆、第二顶杆的长度方向与动极板运动方向平行；外框的一侧连接动极板，外框的上、下两端分别对称设置第一预定制曲线轮廓和第二预定制曲线轮廓，第一预定制曲线轮廓和第二预定制曲线轮廓的曲面分别对应第一顶杆和第二顶杆的自由端，当动极板在静电力作用在水平方向运动时，使第一顶杆的自由端和第二顶杆的自由端分别沿外框上的第一预定制曲线轮廓、第二预定制曲线轮廓滑动，产生水平方向的作用力。本发明可以针对不同驱动方式的工况特点，满足微作动器件对特定刚度-位移特性的灵活需求。CN109802593ACN109802593A权利要求书1/2页1.一种刚度可定制的微作动器，其特征在于：所述微作动器包括：动极板、定极板、折叠弹簧、止挡块、第一锚点、第二锚点，其中，所述动极板通过所述折叠弹簧固定于所述第一锚点上，所述定极板连接所述第二锚点；所述微作动器还包括外框、第三锚点、第四锚点、第一顶杆、第二顶杆，其中，所述第一顶杆和所述第二顶杆对称设置于所述动极板的两侧，所述第一顶杆、所述第二顶杆的长度方向与所述动极板运动方向平行，所述第一顶杆、所述第二顶杆的一端分别固定于所述第三锚点、所述第四锚点；所述第一顶杆和所述第二顶杆的另一端为自由端，所述自由端上设置圆角曲面；所述外框的一侧连接所述动极板，所述外框的上、下两端分别对称设置第一预定制曲线轮廓和第二预定制曲线轮廓，所述第一预定制曲线轮廓和所述第二预定制曲线轮廓的曲面分别对应所述第一顶杆和所述第二顶杆的自由端，当所述动极板在静电力作用在水平方向运动时，使所述第一顶杆的自由端和所述第二顶杆的自由端分别沿所述外框上的所述第一预定制曲线轮廓、所述第二预定制曲线轮廓滑动，产生水平方向的作用力。2.根据权利要求1所述的一种刚度可定制的微作动器，其特征在于，所述第一顶杆和所述第二顶杆分别由第一悬臂梁、第二悬臂梁并联组成，所述第一悬臂梁、所述第二悬臂梁的所述自由端通过粗短梁连接，所述粗短梁上设置圆角曲面。3.根据权利要求1所述的一种刚度可定制的微作动器，其特征在于，所述折叠弹簧对称设置于所述外框内，用于支撑所述外框；所述折叠弹簧的一端连接所述第一锚点，另一端连接所述外框。4.根据权利要求3所述的一种刚度可定制的微作动器，其特征在于，所述折叠弹簧由多个悬臂梁通过粗短梁并联或串联组成。5.根据权利要求1所述的一种刚度可定制的微作动器，其特征在于，所述第一预定制曲线轮廓和所述第二预定制曲线轮廓的厚度与所述动极板的厚度相同，所述第一预定制曲线轮廓和所述第二预定制曲线轮廓的初始曲率大于零。6.根据权利要求5所述的一种刚度可定制的微作动器，其特征在于，所述第一预定制曲线轮廓和所述第二预定制曲线轮廓的起始位置分别与所述第一顶杆和所述第二顶杆的下边缘对齐，使所述动极板运动时，所述第一顶杆和所述第二顶板的自由端的圆角曲面分别沿所述第一预定制曲线轮廓和所述第二预定制曲线轮廓上滑动。7.根据权利要求1所述的一种刚度可定制的微作动器，其特征在于，所述第一顶杆、所述第二顶杆的自由端的圆角曲面的曲率分别小于所述第一预定制曲线轮廓和所述第二预定制曲线轮廓的初始曲率，使圆角曲面与预定制曲线轮廓在初始接触时不发生干涉。8.根据权利要求7所述的一种刚度可定制的微作动器，其特征在于，所述第一顶杆和所述第二顶杆的长度与所述第一预定制曲线轮廓和所述第二预定制曲线轮廓在垂直方向的高度比大于40倍以上，使所述第一顶杆和所述第二顶杆的自由端的挠度相对于其长度变形小，所述第一顶杆和所述第二顶杆在垂直方向的刚度为一个常数。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种刚度可定制的微作动器，其特征在于，所述微作动器的刚度通过定制曲线轮廓调节，其中：所述第一预定制轮廓和所述第一预定制轮廓的形状确定所述水平方向的作用力与所述动极板位移的关系，即通过改变预定制曲线轮廓形状定制水平方向所需要的力-位移曲线。2CN109802593A权利要求书2/2页10.根据权利要求1-8任一项所所述的一种刚度可定制的微作动器，其特征在于，具有