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*CN102769408A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102769408A(43)申请公布日2012.11.07(21)申请号201210241601.2(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)31205代理人何文欣(51)Int.Cl.H02N2/06(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书55页页附图附图33页(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。CN10276948ACN102769408A权利要求书1/1页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)。2CN102769408A说明书1/5页一种基于电热驱动及齿轮传动的往复直线微马达技术领域[0001]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[0002]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。这是因为虽然传动功能的