压电微电机及其制备方法技术

本申请涉及一种压电微电机及其制备方法。其中，压电微电机包括定子与转子，所述定子包括受控形变部、被动形变部与传动连杆组。所述受控形变部与所述被动形变部设有转子通孔，所述转子设置于至少一个所述转子通孔内。所述受控形变部上还设有逆压电部，所述逆压电部用于产生形变。所述传动连杆组位于所述受控形变部与所述被动形变部之间。所述传动连杆组包括至少两个传动连杆，所述传动连杆的两端分别连接至所述受控形变部与所述被动形变部。所述受控形变部、所述被动形变部与所述传动连杆组一体形成。根据本申请的实施例，可以满足毫米级甚至微米级的压电微电机10的加工要求。至微米级的压电微电机10的加工要求。至微米级的压电微电机10的加工要求。

【技术实现步骤摘要】
压电微电机及其制备方法


[0001]本申请涉及压电电机领域，尤其涉及一种压电微电机及其制备方法。

技术介绍

[0002]在相关技术中，区别于传统的电磁电机，压电电机是一种新原理电机，它利用压电陶瓷的逆压电效应使定子产生微幅振动，再通过定子和转子接触界面的摩擦作用将定子的微幅振动转换为转子的宏观运动。因此，压电电机具有结构紧凑、无电磁干扰、易于微型化和能量密度大等特点，这些特点使得压电电机能成功应用于数码相机、生物医学疗法、航空航天设备与精密系统等众多领域。
[0003]但是，采用机械加工方式加工的压电微电机存在尺寸的限制，一旦低于一定尺寸，就会导致电机性能急剧下降。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种压电微电机及其制备方法。
[0005]根据本申请实施例的第一方面，提供一种压电微电机，包括定子与转子，所述定子包括受控形变部、被动形变部与传动连杆组；所述受控形变部与所述被动形变部设有至少一个转子通孔，所述转子设置于所述转子通孔内；所述受控形变部上还设有用于产生形变的逆压电部；所述传动连杆组位于所述受控形变部与所述被动形变部之间；所述传动连杆组包括至少两个传动连杆，所述传动连杆的两端分别连接至所述受控形变部与所述被动形变部；所述受控形变部、所述被动形变部与所述传动连杆组一体形成。
[0006]在一些实施例中，所述受控形变部包括第一受控形变部与第二受控形变部；所述传动连杆组包括第一连杆组与第二连杆组；所述第一连杆组位于所述第一受控形变部与所述被动形变部之间，所述第二连杆组位于所述第二受控形变部与所述被动形变部之间；所述第一受控形变部与所述第二受控形变部对称设置于所述被动形变部的两侧。
[0007]在一些实施例中，所述第一受控形变部与所述第二受控形变部为矩形；所述逆压电部位于所述第一受控形变部与所述第二受控形变部的四条边上，所述第一受控形变部与所述第二受控形变部的四个角部为弧形。
[0008]在一些实施例中，所述逆压电部用于在接收激励信号后产生形变；每一所述受控形变部上相对的两个所述逆压电部为一组，每一所述受控形变部上的两组所述逆压电部分别用于接收余弦激励信号与正弦激励信号；所述激励信号的频率大于等于393.368 kHz，小于等于393.871 kHz，此时，会激振出定子的两共振模态，通过定子的共振振动驱动转子。
[0009]在一些实施例中，所述受控形变部指向所述被动形变部的方向为横向，与所述横
向相垂直的为纵向，此时，激励信号的频率也可不在工作模态的共振频率附近，定子通过非共振形成驱动点处的椭圆运动轨迹；位于所述第一受控形变部的所述逆压电部包括第一组与第二组，所述第一组位于所述第一受控形变部横向的边上，所述第二组位于所述第一受控形变部纵向的边上；位于所述第二受控形变部的所述逆压电部包括第三组与第四组，所述第三组位于所述第二受控形变部横向的边上，所述第四组位于所述第二受控形变部纵向的边上；所述第一组与所述第四组用于接收正弦激励信号，所述第二组与所述第三组用于接收余弦激励信号；或者，所述第一组与所述第四组用于接收余弦激励信号，所述第二组与所述第三组用于接收正弦激励信号。
[0010]在一些实施例中，所述压电微电机还包括微齿；所述微齿设置于所述转子通孔内，且位于所述定子与所述转子之间；所述微齿设置于所述定子与所述转子中的至少一处上；所述定子通过所述微齿与所述转子接触。
[0011]在一些实施例中，所述微齿等间距分布，且相邻的所述微齿之间的间距为波长的整数倍；所述波长符合公式：λ=v
×
T；其中，λ为波长，v为定子或者转子内的声速，T为施加正弦激励信号的周期。
[0012]在一些实施例中，所述压电微电机还包括微驱动结构；所述微驱动结构包括导电柱与微驱动电路；所述微驱动电路设置于柔性载板上；所述导电柱一端与所述微驱动电路电连接，另一端与所述逆压电部电连接。
[0013]根据本申请实施例的第二方面，提供一种压电微电机的制备方法，包括：提供基体；通过激光切割所述基体形成定子基体，并在所述定子基体上通过磁控溅射技术镀覆形成0.01毫米至0.1毫米厚度的逆压电部；在形成所述逆压电部后，通过极化工艺极化所述逆压电部，以形成定子；在极化所述逆压电部后，提供柔性载板；在所述柔性载板上形成微驱动电路以形成微驱动结构；将所述微驱动电路的焊盘与所述逆压电部电连接。
[0014]在一些实施例中，在所述定子基体上通过磁控溅射技术镀覆形成所述逆压电部，并通过极化工艺极化所述逆压电部，包括：在所述定子基体上设置高分子掩膜板，并通过磁控溅射技术在所述定子基体上镀覆形成所述逆压电部；在形成所述逆压电部后，去除所述高分子掩膜板，并通过电晕极化的工艺极化所述逆压电部。
[0015]在一些实施例中，在通过极化工艺极化所述逆压电部后，还包括：在所述定子上设置高分子掩膜板，并通过磁控溅射技术在转子通孔内镀覆形成转子；在形成所述转子后，去除所述高分子掩膜板。
[0016]在一些实施例中，在形成所述转子后，还包括：在所述定子上安装预压力结构；在柔性载板上通过喷墨打印的方式形成微驱动电路；在所述微驱动电路的焊盘上设置固形套筒，所述固形套筒的中空部分对准所述微驱动电路的焊盘；在所述固形套筒内灌注导电胶；待所述导电胶凝固后去除所述固形套筒，并对已凝固的所述导电胶进行打磨以形成导电柱；将所述导电柱的另一端与所述逆压电部
电连接。
[0017]根据本申请实施例可知，当压电微电机的尺寸在毫米级甚至更小时，如果通过分别形成定子的各个部分再组合，由于各个部分在加工时均会存在误差，而在组合后则会造成更大的加工偏差。专利技术人经过反复实验发现，对于压电微电机来说，基板是0.1毫米级别的加工偏差，也会导致压电微电机无法稳定运行。而通过将受控形变部、被动形变部与传动连杆组一体形成，可以有效降低定子整体的加工偏差，从而，可以满足毫米级甚至微米级的压电微电机的加工要求。
[0018]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0019]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0020]图1是根据本申请实施例示出的一种压电微电机的结构示意图。
[0021]图2是根据本申请实施例示出的一种定子的结构示意图。
[0022]图3是根据本申请实施例示出的一种受控形变部的结构示意图。
[0023]图4是根据本申请实施例示出的一种定子的各处形变量的模拟示意图。
[0024]图5是根据本申请实施例示出的另一种定子的各处形变量的模拟示意图。
[0025]图6是根据本申请实施例示出的一种压电微电机位于受控形变部部分的局部放大图。
[0026]图7是根据本申请实施例示出的一种微驱动结构的结构示意图。
[0027]图8是根据本申请实施例示出的一种微驱动电路的结构示意图。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压电微电机，包括定子与转子，其特征在于，所述定子包括受控形变部、被动形变部与传动连杆组；所述受控形变部与所述被动形变部设有至少一个转子通孔，所述转子设置于所述转子通孔内；所述受控形变部上还设有用于产生形变的逆压电部；所述传动连杆组位于所述受控形变部与所述被动形变部之间；所述传动连杆组包括至少两个传动连杆，所述传动连杆的两端分别连接至所述受控形变部与所述被动形变部；所述受控形变部、所述被动形变部与所述传动连杆组一体形成。2.根据权利要求1所述的压电微电机，其特征在于，所述受控形变部包括第一受控形变部与第二受控形变部；所述传动连杆组包括第一连杆组与第二连杆组；所述第一连杆组位于所述第一受控形变部与所述被动形变部之间，所述第二连杆组位于所述第二受控形变部与所述被动形变部之间；所述第一受控形变部与所述第二受控形变部对称设置于所述被动形变部的两侧。3.根据权利要求2所述的压电微电机，其特征在于，所述第一受控形变部与所述第二受控形变部为矩形；所述逆压电部位于所述第一受控形变部与所述第二受控形变部的四条边上，所述第一受控形变部与所述第二受控形变部的四个角部为弧形。4.根据权利要求3所述的压电微电机，其特征在于，所述逆压电部用于在接收激励信号后产生形变；每一所述受控形变部上相对的两个所述逆压电部为一组，每一所述受控形变部上的两组所述逆压电部分别用于接收余弦激励信号与正弦激励信号；所述激励信号的频率大于等于393.368kHz，小于等于393.871kHz。5.根据权利要求4所述的压电微电机，其特征在于，所述受控形变部指向所述被动形变部的方向为横向，与所述横向相垂直的为纵向；位于所述第一受控形变部的所述逆压电部包括第一组与第二组，所述第一组位于所述第一受控形变部横向的边上，所述第二组位于所述第一受控形变部纵向的边上；位于所述第二受控形变部的所述逆压电部包括第三组与第四组，所述第三组位于所述第二受控形变部横向的边上，所述第四组位于所述第二受控形变部纵向的边上；所述第一组与所述第四组用于接收正弦激励信号，所述第二组与所述第三组用于接收余弦激励信号；或者，所述第一组与所述第四组用于接收余弦激励信号，所述第二组与所述第三组用于接收正弦激励信号。6.根据权利要求1所述的压电微电机，其特征在于，所述压电微电机还包括微齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冲，高大，王少博，靳伯骜，王钰琪，林秦豪，陈睿黾，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：