[發明專利]包括致動器的靜電馬達

有效

• 申請號: 200910173512.7
• 申請日: 2009-09-15
• 公開（公告）號: CN101677221A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: M·比西格
• 申請（專利權）人: 伊塔瑞士鐘表制造股份有限公司
• 主分類號: H02N1/00
• 分類號: H02N1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬;劉華聯

技術領域

本發明主要涉及一種靜電馬達，所述靜電馬達特別地被包括在計 時器中以便驅動其移動。更特別地，本發明涉及一種包括靜電致動器 的靜電馬達，所述靜電致動器例如為交叉指型梳狀(interdigited comb)致動器。

背景技術

在現有技術中，特別是在WO專利No.2004/081695中，已公知地 披露了一種在硅片中制成的微型馬達，所述專利在此作為參考被引用。 在該文獻中，該馬達是通過對硅層進行蝕刻而制成的。該馬達包括帶 齒的驅動輪和致動指部，所述致動指部與所述輪的齒協同作用而導致 其旋轉。每個致動指部在移動過程中被緊固到活動(mobile)梳上， 所述活動梳相對于固定梳而作為電壓V的函數進行移動。

這種類型的交叉指型梳狀致動器通常用于進行低功率機械致動， 例如用于光學開關中，且它們的運行通常并不是為了實現最大效率， 而是被優化以便實現最短的致動時間。在這種情況下，要使用大量能 量為該致動器提供功率，多余的能量在致動階段結束時即被去除。就 節能而言這遠非是一種最佳方案。

計時器通常由容量相對有限的電池供電，當這種類型的致動器被 整合在計時器中時，計時器移動馬達的功率消耗非常關鍵且因此必須 盡可能降低這種消耗。

EP專利No.1,793,208披露了一種包括靜電致動器的伺服機構， 所述靜電致動器包括第一固定電極結構和第二電極結構，所述第二電 極結構可在第一位置與第二位置之間移動，所述電極結構具有可根據 該活動電極結構的位置而產生變化的靜電電容。所述伺服機構還包括 低壓電源如電池和由該電池供電的升壓電路。該升壓電路被連接以便 在兩個電極結構之間產生電壓，從而在該固定電極結構與該活動電極 結構之間產生靜電力。

根據該現有技術文獻的教導，有可能通過在所述電極結構之間施 加具有“適當電壓(right?voltage)”的脈沖并使其“持續適當的時 間(right?duration)”的方式優化該伺服機構的功率消耗。為了實 現這一點，該伺服機構還具有調節裝置，所述調節裝置用于將具有可 變持續時間的控制脈沖供應至升壓電路。如果所述活動結構的位移幅 度小于閾值，則該調節裝置會供應時間更長的控制脈沖，且如果所述 活動結構的位移幅度高于所述閾值，則該調節裝置會供應時間更短的 控制脈沖。

根據所述文獻，所述升壓電路是逐步升壓的充電器(step-up charger)型電感電路。因此，并未設置用于產生確定電位差的電壓發 生器。在這種類型的電路中，控制脈沖的持續時間既會影響由升壓電 路供應的脈沖的持續時間又會影響電壓的行為。特別是，不可能與該 輸出脈沖的持續時間無關地改變輸出電壓。

發明內容

本發明的目的是通過提供這樣一種靜電馬達來克服上述缺點的， 所述靜電馬達包括靜電致動器，且其中降低了馬達驅動過程中的功率 消耗。

因此，本發明涉及一種包括致動器的靜電馬達，所述致動器具有 固定電極結構和活動電極結構，且所述活動電極結構旨在在被施加于 所述電極結構之間的靜電力的效應下從被稱作靜止位置的第一位置向 被稱作完全位移位置的第二位置進行循環移動，且隨后在沒有所述靜 電力的情況下返回所述靜止位置，所述馬達進一步包括并勵裝置 (shunt?means)，所述并勵裝置被連接在所述固定電極結構與所述活 動電極結構之間，從而使得一旦所述活動電極結構到達所述完全位移 位置，則對所述電極結構進行循環放電從而去除所述靜電力，且所述 馬達進一步包括發生器，所述發生器被連接在所述固定電極結構與所 述活動電極結構之間，從而通過在所述活動電極位于所述靜止位置處 時開始進行充電的方式對所述電極結構進行循環充電，所述電極結構 所具有的靜電電容作為所述活動電極結構沿所述完全位移位置的方向 行進離開所述靜止位置的路徑的嚴格遞增函數而進行變化。所述馬達 的特征在于，所述發生器是被設置以便產生確定電壓的電壓發生器， 且特征在于，一旦所述發生器已將為了完成循環同時以足夠的速度驅 動所述馬達所需的靜電能量供應給所述致動器，則所述發生器停止對 所述電極結構的充電，即所述發生器在所述活動電極結構已到達所述 完全位移位置之前停止充電。

該靜電馬達比現有的解決方案更為高效，原因在于所產生脈沖的 持續時間作為為了驅動所述馬達所必需的電功率的函數受到調節，同 時還考慮到了由所述發生器供應的電壓。