[實用新型]一種激光誘導表面波馬達

有效

• 申請號: 201120372294.2
• 申請日: 2011-09-28
• 公開（公告）號: CN202285373U
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 李方浩;章海軍;張冬仙
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

本實用新型涉及一種激光誘導表面波馬達。用于微型光機電系統、微納米技術、自動控制、航天航空、光學與精密機械等領域所需的微小型特種驅動。?

背景技術

隨著科技的不斷發展，在許多特殊領域，需要采用特種性能的微小型電機/馬達作為動力源和運動源。例如，在航空航天(如微小型衛星、無人機、飛彈、星際探測車等)系統中采用的電機，在要求力矩大、效率高的同時，還要求重量輕、體積小、壽命長，并盡可能降低能耗；在光學與精密機械系統(如照相機、攝像機、投影機、計算機、精密儀器、軍民兩用設備)中應用的馬達，又要求速度高、響應快、盡可能小型化；而應用于微納米技術中的馬達，除了力矩大、響應快和小型化等要求外，還需要有微納米級的步矩或轉角。國內外現有的微小型馬達主要有電磁感應電機、靜電微馬達、超聲波電機、壓電馬達、表面波馬達等。其中電磁感應馬達是種類最多、常規應用最廣的馬達，其驅動力矩大、速度快，不過其線圈損耗較大，且不易小型化和微型化。靜電馬達直接利用靜電力驅動，結構巧妙，可小型化，缺點是需采用高電壓控制，力矩小。超聲波電機或壓電馬達，其定子一般由壓電材料與加工出眾多齒槽的彈性體膠合而成，據此將壓電超聲波振動放大，再通過齒槽驅動轉子運動，工作頻率50kHz左右，現有超聲波電機或壓電馬達的最大特點是低速度、大力矩、高效率，已成功應用于照相機和攝像機等光學調焦機構中，但馬達結構較復雜，制造較困難，不易實現小型化，此外，其使用壽命一般也不長，原因是齒槽結構易受磨損和疲勞破壞，摩擦發熱又會使膠黏劑快速劣化。表面波馬達也可歸于壓電馬達，它通過施壓超高頻電壓使壓電晶體產生表面波，推動與該表面密合的動子或轉子運動，具有結構簡潔、速度快、步矩小、輸出力矩大等特點，不過，常規的電控表面波馬達，需在壓電晶體上加工精細的叉指電極，制作和裝配要求很高，且需要通過導線施加超高頻電壓，配置大功率的驅動電路，控制要求較嚴格，因此，盡管壓電馬達或表面波馬達具有顯著優點，但尚存在一些局限性，需要不斷發展和創新。因此，本實用新型采用激光直接實現馬達的非接觸驅動，設計激光誘導的表面波馬達，這種新型馬達不僅具有壓電馬達和表面波馬達的全部優點，如速度快、步距小、輸出力矩大等，而且結構簡潔，無需制作叉指電極，無需導線連，可非接觸控制。在微型光機電系統、?光學與精密機械系統、微納米技術領域具有廣泛的應用前景。?

發明內容

本實用新型的目的是克服現有微小型馬達技術存在的局限性，提供一種激光誘導表面波馬達。?

一種激光誘導表面波馬達包括脈沖激光、壓電晶片定子、基底、聚焦透鏡、配重塊、第二動子、不銹鋼微珠、導向桿、第一固定塊、第二固定塊；基底上設有壓電晶片定子，壓電晶片定子兩端分別固定有第一固定塊、第二固定塊，壓電晶片定子上從上到下順次設有配重塊、第二動子、不銹鋼微珠，第二動子中間穿有兩根平行的導向桿，導向桿兩端分別固定在第一固定塊和第二固定塊上，壓電晶片定子一端上方從上到下順次設有脈沖激光、聚焦透鏡，脈沖激光通過聚焦透鏡照射到壓電晶片定子上，構成直線型馬達。?

所述的脈沖激光和聚焦透鏡構成驅動光束。所述的驅動光束為雙驅動光束。?

另一種激光誘導表面波馬達包括脈沖激光、聚焦透鏡、固定軸、透明有機玻璃轉子、環形壓電晶片定子、微溝槽、周邊開孔轉子；環形壓電晶片定子上刻有微溝槽，固定軸的一端固定在環形壓電晶片定子的軸心上，固定軸的另一端穿過透明有機玻璃轉子或周邊開孔轉子中心，在透明有機玻璃轉子上方，或周邊開孔轉子的小孔上方從上到下順次設有脈沖激光、聚焦透鏡，脈沖激光通過聚焦透鏡透過透明有機玻璃轉子照射到環形壓電晶片定子上，或者脈沖激光通過聚焦透鏡穿過周邊開孔轉子小孔照射到環形壓電晶片定子上，構成旋轉型馬達。?

本實用新型的激光誘導表面波馬達，其優點是結構簡潔、速度快、步距小、推動力(矩)大、無需叉指電極、無需導線連接、不受電磁干擾、可實現非接觸控制和遙控、馬達主體可微小化，可望在微型光機電系統、光學與精密機械系統、微納米技術領域得到廣泛的應用。?

附圖說明

圖1(a)是單激光束驅動的直線型激光誘導表面波馬達結構示意圖；?

圖1(b)是雙激光束驅動的直線型激光誘導表面波馬達結構示意圖；

圖2(a)是透明有機玻璃轉子的旋轉型激光誘導表面波馬達結構示意圖；

圖2(b)是多孔狀轉子的旋轉型激光誘導表面波馬達結構示意圖；

圖3(a)是光致表面彈性波馬達的原理示意圖；

圖3(b)是光致表面彈性波及其驅動原理示意圖。