包括致动器的静电马达制造技术

静电马达包括静电致动器（１０）和用于通过足以驱动所述马达的能量对所述致动器进行致动的脉冲发生器（７、８），所述脉冲发生器适于确定脉冲电压电平（Ｕ↓［Ｄ］）和缩短的脉冲持续时间，所述脉冲持续时间与该确定的电压电平（Ｕ↓［Ｄ］）和为驱动所述马达所需的电能之间存在函数关系，且所述脉冲持续时间与所述致动器的寄生电容（Ｃ↓［Ｐ］）和最大电容（Ｃ↓［ａｃｔ＿ｎ］）之间存在函数关系，以便降低致动器中的静电损失。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及一种静电马达，所述静电马达特別地被包括在计 时器中以便驱动其移动.更特別地，本专利技术涉及一种包括静电致动器的静电马达，所述静电致动器例如为交叉指型梳状(interdigited comb)致动器.
技术介绍
在现有技术中，特别是在WO专利No. 2004/081695中，已公知地 披露了一种在硅片中制成的微型马达，所述专利在此作为参考被引用. 在该文献中，该马达是通过对硅层进行蚀刻而制成的。该马达包括带 齿的驱动轮和致动指部，所述致动指部与所述轮的齿协同作用而导致 其旋转.每个致动指部在移动过程中被紧固到活动(mobile)梳上， 所述活动梳相对于固定梳而作为电压V的函数进行移动.这种类型的交叉指型梳状致动器通常用于进行低功率机械致动， 例如用于光学开关中，且它们的运行通常并不是为了实现最大效率， 而是被优化以便实现最短的致动时间.在这种情况下，要使用大量能 量为该致动器提供功率，多余的能量在致动阶段结束时即被去除.就 节能而言这远非是一种最佳方案.计时器通常由容量相对有限的电池供电，当这种类型的致动器被 整合在计时器中时，计时器移动马达的功率消耗非常关键且因此必须 尽可能降低这种消耗.EP专利No. 1, 793， 208披露了一种包括静电致动器的伺服机构， 所述静电致动器包括第一固定电极结构和第二电极结构，所迷第二电 极结构可在第一位置与第二位置之间移动，所述电极结构具有可根据 该活动电极结构的位置而产生变化的静电电容.所述伺服机构还包括 低压电源如电池和由该电池供电的升压电路.该升压电路被连接以便 在两个电极结构之间产生电压，从而在该回定电极结构与该活动电极 结构之间产生静电力，根据该现有技术文献的教导，有可能通过在所述电极结构之间施加具有适当电压(right voltage)的脉冲并使其持续适当的时 间(right duration) w的方式优化该伺服机构的功率消耗.为了实 现这一点，该伺服机构还具有调节装置，所述调节装置用于将具有可 变持续时间的控制脉冲供应至升压电路.如果所述活动结构的位移幅 度小于阈值，則该调节装置会供应时间更长的控制脉冲，且如果所述 活动结构的位移幅度高于所述阈值，则该调节装置会供应时间更短的 控制脉冲.根据所述文献，所述升压电路是逐步升压的充电器(step-up charger)型电感电路.因此，并未设置用于产生确定电位差的电压发 生器.在这种类型的电路中，控制脉冲的持续时间既会影响由升压电 路供应的脉冲的持续时间又会影响电压的行为.特别是，不可能与该 输出脉冲的持续时间无关地改变输出电压.
技术实现思路
本专利技术的目的是通过提供这样一种静电马达来克服上述缺点的， 所述静电马达包括静电致动器，且其中降低了马达驱动过程中的功率 消耗，因此，本专利技术涉及一种包括致动器的静电马达，所述致动器具有 固定电极结构和活动电极结构，且所述活动电极结构旨在在被施加于 所述电极结构之间的静电力的效应下从被称作静止位置的第一位置向 被称作完全位移位置的第二位置进行循环移动，且随后在没有所述静 电力的情况下返回所述静止位置，所述马达进一步包括并励装置 (shunt means )，所述并励装置被连接在所述固定电极结构与所述活 动电极结构之间，从而使得一旦所述活动电极结构到达所述完全位移 位置，则对所述电极结构进行循环放电从而去除所述静电力，且所述 马达进一步包括发生器，所述发生器被连接在所述固定电极结构与所 述活动电极结构之间，从而通过在所述活动电极位于所述静止位置处 时开始进行充电的方式对所述电极结构进行循环充电，所述电极结构 所具有的静电电容作为所述活动电极结构沿所迷完全位移位置的方向 行进离开所述静止位置的路径的严格递增函数而进行变化.所述马达 的特征在于，所述发生器是被设置以便产生确定电压的电压发生器， 且特征在于， 一旦所述发生器已将为了完成循环同时以足够的速度驱动所述马达所需的静电能量供应给所述致动器，則所迷发生器停止对 所述电极结构的充电，即所述发生器在所述活动电极结构已到达所述 完全位移位置之前停止充电.该静电马达比现有的解决方案更为高效，原因在于所产生脉冲的 持续时间作为为了驱动所迷马达所必需的电功率的函数受到调节，同 时还考虑到了由所述发生器供应的电压.根据一种有利的变型，所述电压发生器包括用于从至少两个电平 且优选从四个确定电压电平中选择脉冲电压电平的装置，和用于在与 所选择的电压电平相关联的确定时间范闺内调节脉冲持续时间的装 置.通过选择电压电平，可使该电压发生器与所述静电马达所处的外部条件，例如表的磨损条件，相适应.根据一个有利的实施例，所述静电马达还包括用于测量所述活动电极结构的位移的装置，且所述静电马达包括用于在所述活动电极结 节装i，在所述优^位置，，所述电极结构相对于所述静止位置处所产生的电容增量等于c' = ^^+c:《J'Q .该解决方案的最大优点在于所述解决方案在高电压的极短脉冲 持续时间与低电压的极长脉冲持续时间之间实现了折衷.实际上，一方面来说，由于通过由所迷电压发生器供应的能量对寄生电容进行充 电，因此电压越低，则损失的能量越少.另一方面，脉冲持续时间越 长，則致动器的电极结构的充电量越大.因此，保持尽可能短的脉冲 持续时间以便将致动器电极中的静电损失降至最小程度也是很重要 的.其解决方案在于对于寄生电容与实际电容之间的给定比率而言， 寻找这样一种折衷方案，以获得尽可能最低的电压从而实现优化的脉 冲持续时间.根据一个有利的实施例，通过被连接至所述致动器的供应端子的 电荷泵对所述致动器电极结构进行充电，当达到优化的瞬态电容时， 使该电荷泵断开连接.该解决方案确保了将马达致动阶段以外的能量 损失降至最低程度.根据一个有利的实施例，所述静电致动器是具有交叉指型梳状装 置的致动器。附图说明所属领域技术人员通过阅读借助非限制性实例并结合附图给出的 本专利技术的下述具体实施方式将会更清楚地理解本专利技术的其它特征和优 点，其中图1示出了计时器的框图，所述计时器包括根据本专利技术的一个实施例的静电马达；图2是交叉指型梳状致动器的简化顶视图，所述致动器形成了根据本专利技术的特定实施例的静电马达的其中一个构成部分；图3是图2所示交叉指型梳状致动器的示意性剖视图；和 图4是示出了图2和困3所示致动器的电极结构中所涉及的静电 能量与活动电极结构的位置之间的函数关系的曲线困.具体实施例方式下面将仅通过非限制性实例并结合图l至图4对本专利技术进行描述.图1示出了框图形式的计时器，图中特别示出了与本专利技术相关的 元件。该计时器包括装配有指示时间信息的指针2的刻度盘1.该指针 由一组齿轮3驱动，所述齿轮与静电马达5的机械接口 4啮合.借助 于静电致动器10对该马达进行致动.通过电脉冲为该致动器提供功率， 在本实例中，所述电脉冲是借助于由电子器件7控制的电荷泵8获得 的.有利地，图1所示的元件4、 5、 7、 8和10成一整体.图2和图3示例性地示出了静电致动器IO的特定实施例，所迷致 动器具有能够驱动图1所示静电马达5的交叉指型梳状装置12.该致 动器IO是在晶体材料板或非晶体材料板，如硅片，上饪刻而成的.该 致动器IO优选用于通过掣子(click) 16驱动带齿的转子(未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括致动器（１０）的静电马达（５），所述致动器（１０）包括固定电极结构（２４）和活动电极结构（２６），所述活动电极结构被设置以便在被施加于所述电极结构（２４、２６）之间的静电力的效应下从被称作静止位置的第一位置向被称作完全位移位置的第二位置进行循环移动，且随后在没有所述静电力的情况下返回所述静止位置，所述马达（５）进一步包括并励装置，所述并励装置被连接在所述固定电极结构（２４）与所述活动电极结构（２６）之间，从而使得一旦所述活动电极结构（２６）到达所述完全位移位置，则对所述电度结构进行循环放电从而去除所述静电力，且所述马达（５）进一步包括发生器（８），所述发生器（８）被连接在所述固定电极结构（２４）与所述活动电极结构（２６）之间，从而通过在所述活动电极（２６）位于所述静止位置处时开始进行充电的方式对所述电极结构进行循环充电，所述电极结构所具有的静电电容（Ｃ↓［Ｃｏｍｂ］）作为所述活动电极结构（２６）沿所述完全位移位置的方向行进离开所述静止位置的路径的严格递增函数而进行变化，所述马达（５）的特征在于，所述发生器（８）是用于产生确定电位差（Ｕ↓［Ｄ］）的电压发生器（８），且其特征在于，一旦所述发生器（８）已将为了完成循环同时以足够的速度驱动所述马达（５）所需的静电能量供应给所述致动器，则所述发生器（８）停止对所述电极结构的充电，即所述发生器（８）在所述活动电极结构（２６）已到达所述完全位移位置之前停止充电。...

【技术特征摘要】
EP 2008-9-16 08164414.81、一种包括致动器(10)的静电马达(5)，所述致动器(10)包括固定电极结构(24)和活动电极结构(26)，所述活动电极结构被设置以便在被施加于所述电极结构(24、26)之间的静电力的效应下从被称作静止位置的第一位置向被称作完全位移位置的第二位置进行循环移动，且随后在没有所述静电力的情况下返回所述静止位置，所述马达(5)进一步包括并励装置，所述并励装置被连接在所述固定电极结构(24)与所述活动电极结构(26)之间，从而使得一旦所述活动电极结构(26)到达所述完全位移位置，则对所述电度结构进行循环放电从而去除所述静电力，且所述马达(5)进一步包括发生器(8)，所述发生器(8)被连接在所述固定电极结构(24)与所述活动电极结构(26)之间，从而通过在所述活动电极(26)位于所述静止位置处时开始进行充电的方式对所述电极结构进行循环充电，所述电极结构所具有的静电电容(CComb)作为所述活动电极结构(26)沿所述完全位移位置的方向行进离开所述静止位置的路径的严格递增函数而进行变化，所述马达(5)的特征在于，所述发生器(8)是用于产生确定电位差(UD)的电压发生器(8)，且其特征在于，一旦所述发生器(8)已将为了完成循环同时以足够的速度驱动所述马达(5)所需的静电能量供应给所述致动器，则所述发生器(8)停止对所述电极结构的充电，即所述发生器(8)在所述活动电极结构(26)已到达所述完全位移位置之前停止充电。2、 根据权利要求1所述的静电马达，其特征在于，所述静电马达 包括用于控制所述致动器(10)的功率供应的调节装置(7),且其特 征在于，所述调节装置被设置以便在所述活动电极结构(26)大约位 于优化位置处时使所述发生器(8)停止对所述电极结构(24、 26)充 电，在所述优化位置处，所述电极结构的所述电容(Cc。,...

【专利技术属性】
技术研发人员：M比西格，
申请(专利权)人：伊塔瑞士钟表制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]