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线性微电机制造技术

技术编号:22376262 阅读:88 留言:0更新日期:2019-10-23 07:48
本实用新型专利技术涉及一种线性微电机,该线性微电机包括:基底,所述基底上设置有滑轨,所述滑轨具有相对的第一表面和第二表面,所述第一表面与所述基底贴合,所述第二表面是具有原子级光滑且平整的表面;动子,所述动子设置在所述滑轨上,所述动子与所述滑轨配合的接触面与所述第二表面之间是原子接触,所述动子被配置为在所述第二表面上滑动;定子,两个所述定子设置在所述动子沿直线方向上的两侧,所述定子被配置为与所述滑轨和所述动子绝缘。本实用新型专利技术的一个效果在于,减少了线性微电机中动子和滑轨滑动时的摩擦力,显著提高直线电机的寿命。

【技术实现步骤摘要】
线性微电机
本技术涉及由静电力驱动的电机的
,更具体地,本技术涉及一种线性微电机。
技术介绍
微电机是一种重要的执行器,能够把电信号转换成机械运动,它在微机电系统中发挥着重要的作用,可用于驱动合页机构,也可用于微镜的驱动等。静电驱动微电机由于结构简单、易于制作、功耗低、兼容性好等优点而被广泛应用。现有技术中,为了降低电机中动子与滑轨之间的摩擦力,提高滑移界面的抗磨损能力,得到能长期工作的直线微电机。本领域技术人员提出了一系列降低摩擦的方法,如减少动子与滑轨之间的接触面积,采用硅和氮化硅作为摩擦副、或者设计结构更为复杂的线性微电机。但是这些方式存在着诸多缺陷,一方面不利于批量生产,另一方面极大限制了直线微电机的量程。因此,有必要提出一种新型的直线微电机,以克服上述缺陷。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种线性微电机的新的技术方案。根据本技术的一个方面,提供一种线性微电机,该线性微电机,包括:基底,所述基底上设置有滑轨,所述滑轨具有相对的第一表面和第二表面,所述第一表面与所述基底贴合,所述第二表面是具有原子级光滑且平整的表面;动子,所述动子设置在所述滑轨上,所述动子与所述滑轨配合的接触面与所述第二表面之间是原子接触,所述动子被配置为在所述第二表面上滑动;定子,两个所述定子设置在所述动子沿直线方向上的两侧,所述定子被配置为与所述滑轨和所述动子绝缘。可选地,所述滑轨的材料是层间具有范德华相互作用力的材料。可选地,所述动子与所述滑轨配合的接触面的面积等于所述动子朝向所述滑轨的面积。可选地,所述滑轨和所述动子的材料是石墨、石墨烯、氮化硼、过渡金属二硫化物、黑磷、或者硅烯中的任意两种。可选地,所述原子级光滑且平整的表面是由范德华层状材料构成的覆层。可选地,所述滑轨的长度等于两个所述定子之间的直线距离。可选地,所述接触面的形状是圆形、椭圆形或者多边形中的一种。根据本技术的第二方面,提供一种线性微电机,该线性微电机,包括:基底,所述基底上设置有多个电极,多个所述电极依次间隔的排布在所述基底上;滑轨,所述滑轨设置在多个所述电极上,所述滑轨具有相对的第一表面和第二表面,所述第一表面与所述电极贴合,所述第二表面是具有原子级光滑且平整的表面;动子组,所述动子组由两个动子单体组成,所述两个动子单体之间的间隔一定的距离,所述动子组与所述滑轨配合的接触面与所述第二表面之间是原子接触,所述动子组被配置为在所述第二表面上滑动。可选地,所述滑轨的材料是层间具有范德华相互作用力的材料。可选地,所述滑轨和所述动子单体的材料是石墨、石墨烯、氮化硼、过渡金属二硫化物、黑磷、或者硅烯中的任意两种。可选地,所述原子级光滑且平整的表面是由范德华层状材料构成的覆层。可选地,所述动子组还包括:桥接体,所述桥接体被配置为使两个所述动子单体间隔一定的距离,所述距离小于所述电极的宽度。本技术的一个技术效果在于,动子和滑轨相互配合的接触面为原子接触,两个接触面之间呈现超润滑状态,这样可以降低了直线电机中定子和滑轨之间的摩擦系数,在减少摩擦、降低磨损的同时还可以显著提高直线电机的寿命。通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述,本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本技术的实施例,并且连同说明书一起用于解释本技术的原理。图1是本技术提供的线性微电机的结构示意图;图2是本技术提供的线性微电机的俯视示意图;图3是本技术提供的另一线性微电机的结构示意图;图4是本技术提供的另一线性微电机的俯视示意图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的,决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。图1是本技术提供的线性微电机的结构示意图,图2是本技术提供的线性微电机的俯视示意图,图3是本技术提供的另一线性微电机的结构示意图,图4是本技术提供的另一线性微电机的俯视示意图。现在以图1至图4为例,对本技术线性微电机的结构、原理等进行详尽的描述。本技术提供一种线性微电机,该线性微电机包括:基底10、滑轨20、动子30、定子40等部件。如图1所示,所述基底10上设置有滑轨20,所述滑轨20具有相对的第一表面21和第二表面22,所述第一表面21与所述基底10贴合,所述第二表面22是具有原子级光滑且平整的表面。其中,滑轨20的第二表面22可以是由具有原子级层状材料构成覆层形成的,也可以利用由具有低摩擦的原子级光滑材料实现,本实施例对此不做限制。特别地,所述动子30设置在所述滑轨20上,所述动子30用于与所述滑轨20配合的接触面与所述第二表面22之间是原子接触。这样,当动子在所述第二表面滑动时,动子与所述滑轨之间的原子接触能够使二者处于超润滑状态,即两个原子级平整的表面相互平行,两层界面之间没有其他杂质,摩擦力几乎为零,无磨损或者只有微小的磨损存在。进一步地,两个所述定子40设置在所述动子30沿直线方向上的两侧。如图1和图2所示的实施方式中,所述动子30在两个所述定子40之间直线滑动,当所述动子30和所述滑轨20接电源负极,其中一个定子40接电源正极,另一个定子40接电源负极时,动子30将在电场力的作用下在两个定子40之间做往复的直线运动;通过调整定子40上的驱动电压,即可改变定子在滑轨上止动的位置。本技术提供的线性微电机,动子和滑轨相互配合的接触面为原子接触,即两个接触面之间呈现超润滑状态,这样可以降低了直线电机中定子和滑轨之间的摩擦系数,在减少摩擦、降低磨损的同时还可以显著提高直线电机的寿命。可选地,所述滑轨的材料是层间具有范德华相互作用力的材料。由于动子与所述滑轨配合的接触面与所述第二表面之间是原子接触,这种原子接触是异质范德华层状材料之间的滑动,可以使两个接触面之间呈现超润滑状态,有效的降低了线性微电机中运动部件之间的摩擦系数。本实施例中,所述动子30与所述滑轨20配合的接触面的面积等于所述动子30朝向所述滑轨20的面积。当所述动子在所述滑轨上滑动时,动子和滑轨的两个接触面之间依靠这种范德华作用力,使动子在滑轨上运动时,动子与所述滑轨配合的接触面的面积等于所述动子朝向所述滑轨的面积。当所述动子与所述滑轨之间的接触面积小于动子朝向所述滑轨的面积时,动子和滑轨之间的范德华作用力为F=-CdA/dx,其中,C为范德华系数,A为接触面积,x为滑动方向的位移。即在范德华作用力的约束下,动子始终保持与滑轨配合的接触面积等于动子朝向所述滑轨的面积。范德华层状材料的种类很多,可选地,所述滑轨和所述动子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性微电机,其特征在于,包括:基底,所述基底上设置有滑轨,所述滑轨具有相对的第一表面和第二表面,所述第一表面与所述基底贴合,所述第二表面是具有原子级光滑且平整的表面;动子,所述动子设置在所述滑轨上,所述动子与所述滑轨配合的接触面与所述第二表面之间是原子接触,所述动子被配置为在所述第二表面上滑动;定子,两个所述定子设置在所述动子沿直线方向上的两侧,所述定子被配置为与所述滑轨和所述动子绝缘。

【技术特征摘要】
1.一种线性微电机,其特征在于,包括:基底,所述基底上设置有滑轨,所述滑轨具有相对的第一表面和第二表面,所述第一表面与所述基底贴合,所述第二表面是具有原子级光滑且平整的表面;动子,所述动子设置在所述滑轨上,所述动子与所述滑轨配合的接触面与所述第二表面之间是原子接触,所述动子被配置为在所述第二表面上滑动;定子,两个所述定子设置在所述动子沿直线方向上的两侧,所述定子被配置为与所述滑轨和所述动子绝缘。2.根据权利要求1所述的线性微电机,其特征在于,所述滑轨的材料是层间具有范德华相互作用力的材料。3.根据权利要求1所述的线性微电机,其特征在于,所述动子与所述滑轨配合的接触面的面积等于所述动子朝向所述滑轨的面积。4.根据权利要求2所述的线性微电机,其特征在于,所述滑轨和所述动子的材料是石墨、石墨烯、氮化硼、过渡金属二硫化物、黑磷、或者硅烯中的任意两种。5.根据权利要求1所述的线性微电机,其特征在于,所述原子级光滑且平整的表面是由范德华层状材料构成的覆层。6.根据权利要求1所述的线性微电机,其特征在于,所述滑轨的长度等于两个所述定子之间的直线距离。7.根据权利要求1所述的线性微电机,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:宋一鸣刘炳彤马明
申请(专利权)人:清华大学
类型:新型
国别省市:北京,11

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