本发明专利技术公开了一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达，包括压电薄膜芯片，一组转子齿轮，以及中心齿轮和/或内齿圈；所述的压电薄膜芯片上包含一组薄膜压电马达的定子，所述的定子与转子齿轮底部的转子平台形成旋转式压电马达单元；所述转子齿轮，中心齿轮和/或内齿圈的旋转轴相互平行且轴心位置固定，任一转子齿轮与中心齿轮和/或内齿圈相互啮合，转子齿轮的旋转方向相同，所述的薄膜压电马达的力矩由中心齿轮或内齿圈输出。本发明专利技术将压电薄膜芯片与减速器集成，充分利用压电薄膜芯片的潜能，设计得到大体积、大力矩、高旋转精度的新型薄膜压电马达。
【技术实现步骤摘要】
一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达
本专利技术属于微电子机械系统(MEMS)
，涉及一种压电马达，特别是涉及一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达。
技术介绍
压电马达是由电路驱动压电材料振动与转子摩擦而运动的。因此压电马达力矩密度高，保持力矩大，旋转精度高，电磁兼容性好，而广泛用作为各类旋转平台，搭载精密器件。压电材料按形体可分为块状压电材料和薄膜压电材料。块状压电材料一般体积较大，但是无法进行精细加工，且不能与微电子工艺集成。薄膜压电材料可以采用微电子工艺进行精密加工并与微电子电路集成，这是保证压电马达性能及批量化生产的关键。但是单个薄膜压电马达体积却不能做的很大(因为薄膜材料缘故，薄膜容易断裂)，导致即使力矩密度大，而薄膜压电马达总的输出力矩较小。这限制了薄膜压电马达在大体积，大力矩方向上的应用。减速器是通过一些齿轮结构相互啮合，达到降低转速以及提高力矩的装置(同时提高旋转精度)。通过多个齿轮组组成的减速器还可以把多个输入力矩一起放大并汇合起来，对外输出力矩。输出力矩通过某种结构作用在旋转平台上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种集成式薄膜压电马达，利用压电薄膜晶片可制造出多个小压电马达结构的优点，结合减速器结构，将包含多个小马达结构的压电薄膜芯片与齿轮组减速器结构进行集成，从而制造一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达，可以把多个输入力矩放大并汇合输出，具有输出力矩大，旋转精度高的优点。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达，其特征在于，所述的薄膜压电马达内包含压电薄膜芯片，一组转子齿轮，以及中心齿轮和/或内齿圈；所述的压电薄膜芯片上包含一组薄膜压电马达的定子结构，任一所述的转子齿轮通过底部的转子平台与对应的定子结构摩擦联接，所述的定子结构与转子平台形成旋转式压电马达单元；所述的转子齿轮和中心齿轮是外齿轮，内齿圈是内齿轮，转子齿轮及中心齿轮和/或内齿圈的旋转轴相互平行且轴心位置固定，所述的转子齿轮与中心齿轮和/或内齿圈相互啮合，任一转子齿轮的旋转方向相同，所述的薄膜压电马达的力矩由中心齿轮或内齿圈输出。压电薄膜晶片可以利用微电子工艺在一个器件中制造出包含多个压电马达单元(小马达结构)的芯片，并保证精度。该芯片上的压电马达单元可与转子相互配合，在电路驱动下压电马达单元产生振动，依靠摩檫力带动转子旋转。本专利技术所述的薄膜压电马达将压电薄膜芯片和减速器进行集成设计，一个压电薄膜芯片上的多个压电马达单元与转子齿轮相互配合，摩擦产生多个输入力矩并带动转子齿轮旋转，多个输入力矩通过齿轮组(减速器)的放大和汇合作用后在中心齿轮或内齿圈输出力矩，从而得到体积扩展，大力矩，高旋转精度的新型薄膜压电马达。所述的薄膜压电马达中，转子齿轮，中心齿轮和/或内齿圈的齿形可同时采用正齿，或同时采用斜齿。本专利技术所述的薄膜压电马达中，在包含中心齿轮的情况下，中心齿轮可以选择性地产生或不产生输入力矩。当中心齿轮产生输入力矩时，所述压电薄膜芯片上增加的一个定子结构与中心齿轮的转子平台形成压电马达单元，且中心齿轮旋转方向与转子齿轮相反。本专利技术所述的薄膜压电马达，根据力矩的输入输出方式，可以采用以下各种不同的结构方式之一：所述的薄膜压电马达包括一组转子齿轮和中心齿轮，任一所述的转子齿轮与中心齿轮相互啮合，转子齿轮产生输入力矩，通过齿轮啮合从中心齿轮输出力矩；所述的薄膜压电马达包括一组转子齿轮和内齿圈，任一所述的转子齿轮与内齿圈相互啮合，转子齿轮产生输入力矩，通过齿轮啮合从内齿圈输出力矩；所述的薄膜压电马达包括一组转子齿轮，中心齿轮和内齿圈，中心齿轮和内齿圈共轴，任一所述的转子齿轮与中心齿轮和内齿圈相互啮合，转子齿轮产生输入力矩，通过齿轮啮合从中心齿轮输出力矩，内齿圈的作用是提高齿轮组减速器的稳定性。所述的薄膜压电马达包括一组转子齿轮，中心齿轮和内齿圈，中心齿轮和内齿圈共轴，任一所述的转子齿轮与中心齿轮和内齿圈相互啮合，转子齿轮产生输入力矩，通过齿轮啮合从内齿圈输出力矩。中心齿轮既可以提高齿轮组减速器的稳定性，也可以选择地让中心齿轮产生或不产生输入力矩。如果中心齿轮产生输入力矩，那么中心齿轮旋转方向与转子齿轮相反。优选地，所述的薄膜压电马达中，任一压电马达单元具有相同的结构。优选地，所述的薄膜压电马达中，转子齿轮的数量为三个以上，且每个转子齿轮参数均相同，其旋转轴的轴心以中心齿轮或内齿圈的轴心为中心作等距离圆周排列。本专利技术所述的薄膜压电马达中，转子齿轮并不限于一级排列，转子齿轮可以采用多级排列。转子齿轮多级排列的技术方案同一级排列一样，每个转子齿轮均对应压电薄膜芯片上的一个压电马达单元，其中相邻两级的转子齿轮之间相互啮合且旋转方向相反，第一级转子齿轮与中心齿轮(如果有)相互啮合，最后一级转子齿轮与内齿圈(如果有)相互啮合。优选地，同一级的转子齿轮参数均相同，其轴心以中心齿轮或内齿圈的轴心为中心作等距离圆周排列。转子齿轮多级排列的方案更加紧凑，能更加有效的利用压电薄膜芯片的潜能，极大地在空间上扩展压电马达单元。同等器件体积下，转子齿轮多级排列的方案输出力矩更大。本专利技术的有益效果：(1)压电薄膜芯片与减速器的有机集成，形成了大体积，大力矩，高旋转精度的新型薄膜压电马达。(2)应用范围广，灵活设计。可依据应用场合的需要和制造加工能力的限制，灵活地设计马达方案。(3)结构紧凑，充分利用压电薄膜芯片的潜能。(4)对称性好，有利于器件结构的稳定性。附图说明图1为单个薄膜压电马达的结构示意图；图2为本专利技术的薄膜压电马达第一种结构方式示意图；图3为本专利技术的薄膜压电马达第二种结构方式示意图；图4为本专利技术的薄膜压电马达第三种结构方式示意图；图5为本专利技术的薄膜压电马达第四种结构方式示意图；图6本专利技术图3结构的薄膜压电马达的立体图；图7本专利技术图3结构的薄膜压电马达的爆炸图；图8本专利技术的薄膜压电马达转子齿轮二级排列的结构方式示意图；图中：1-中心齿轮、2-转子齿轮、3-内齿圈、4-螺母、5-上支撑架、7-轴承、8-压电薄膜芯片、9-下支撑架、10-螺栓、11-转子(转子平台)、12-定子(压电薄膜材料)、13-支撑结构。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，以下所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制，由权利要求书来确定。如图1所示，单个旋转运动式的薄膜压电马达通常包括压电薄膜材料制作的定子12，以及与定子12摩擦联接的转子11(转子平台)，定子12在驱动电路作用下振动，利用摩擦力使转子旋转。利用压电薄膜芯片可以方便地制造的需的定子。本专利技术的集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达，包含压电薄膜芯片8，一组转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达，其特征在于，所述的薄膜压电马达内包含压电薄膜芯片(8)，一组转子齿轮(2)，以及中心齿轮(1)和/或内齿圈(3)；所述的压电薄膜芯片(8)上包含一组薄膜压电马达的定子结构，任一所述的转子齿轮(2)通过底部的转子平台与对应的定子结构摩擦联接，所述的定子结构与转子平台形成旋转式压电马达单元；所述的转子齿轮(2)和中心齿轮(1)是外齿轮，内齿圈是内齿轮(3)，转子齿轮(2)及中心齿轮(1)和/或内齿圈(3)的旋转轴相互平行且轴心位置固定，所述的转子齿轮(2)与中心齿轮(1)和/或内齿圈(3)相互啮合，任一转子齿轮(2)的旋转方向相同，所述的薄膜压电马达的力矩由中心齿轮(1)或内齿圈(3)输出。/n
【技术特征摘要】
1.一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达，其特征在于，所述的薄膜压电马达内包含压电薄膜芯片(8)，一组转子齿轮(2)，以及中心齿轮(1)和/或内齿圈(3)；所述的压电薄膜芯片(8)上包含一组薄膜压电马达的定子结构，任一所述的转子齿轮(2)通过底部的转子平台与对应的定子结构摩擦联接，所述的定子结构与转子平台形成旋转式压电马达单元；所述的转子齿轮(2)和中心齿轮(1)是外齿轮，内齿圈是内齿轮(3)，转子齿轮(2)及中心齿轮(1)和/或内齿圈(3)的旋转轴相互平行且轴心位置固定，所述的转子齿轮(2)与中心齿轮(1)和/或内齿圈(3)相互啮合，任一转子齿轮(2)的旋转方向相同，所述的薄膜压电马达的力矩由中心齿轮(1)或内齿圈(3)输出。
2.根据权利要求1所述的薄膜压电马达，其特征在于，所述的薄膜压电马达包含中心齿轮(1)，压电薄膜芯片(8)上的一个定子结构与中心齿轮(1)的转子平台形成压电马达单元，且中心齿轮(1)旋转方向与转子齿轮(2)相反。
3.根据权利要求1所述的薄膜压电马达，其特征在于，所述的薄膜压电马达包括一组转子齿轮(2)和中心齿轮(1)，任一转子齿轮(2)与中心齿轮(1)相互啮合，转子齿轮(2)产生输入力矩，通过齿轮啮合从中心齿轮(1)输出力矩。
4.根据权利要求1所述的薄膜压电马达，其特征在于，所述的薄膜压电马达包括一组转子齿轮(2)和内齿圈(3)，任一转子齿轮(2)与内齿圈(3)相互啮合，转子齿轮(2)产生输入力矩，通过齿轮啮合从内齿圈(3)输出力矩。
【专利技术属性】
技术研发人员：胡启俊，何野，徐波，
申请(专利权)人：江苏英特神斯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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