[發明專利]一種行波微馬達的驅動結構

有效

• 申請號: 201810320767.0
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108306548B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 孫翔宇;杜亦佳;代剛;陳余;弓冬冬
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: H02N2/16
• 分類號: H02N2/16;H02N2/12
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發明公開一種行波微馬達的驅動結構，包括環形支撐框和放置于環形支撐框內的圓環體，環形支撐框與圓環體通過若干個支撐梁連接；圓環體由上到下分別為第一電極層和基體，第一電極層包括若干個呈環形排列的扇環形電極，相鄰兩個扇環形電極間具有間隔，扇環形電極的外徑小于基體的外徑；基體的側壁設置有若干個凹槽，凹槽的開口處位于扇環形電極的中線以及相鄰兩個扇環形電極的交界線上，支撐梁均勻分布于凹槽中。本發明行波微馬達的驅動結構通過支撐梁和環形支撐框將驅動結構振動的能量限制在框能，支撐梁固定于行波微馬達的節圓處，進一步避免了振動能量向外擴散，大幅度降低了能量的損耗，提高了驅動結構的Q值。

技術領域

本發明涉及壓電微馬達技術領域，特別是涉及一種行波微馬達的驅動結構。

背景技術

行波微馬達是一類新型的微執行器元件，在MEMS領域具有巨大的應用潛力。目前常用的行波微馬達按驅動材料種類，可以分為靜電微馬達、電磁微馬達、壓電微馬達等。而其中又以壓電微馬達最具應用前景，得益于壓電材料的逆壓電性質，壓電微馬達能在10V以內的工作電壓下實現較大的驅動能力。目前常見的壓電微馬達采用圓盤結構，通過在圓盤的不同扇環形面分時產生同頻率的駐波，從而在圓盤表面激發出連續傳遞的行波。近幾年興起的基于壓電薄膜的微馬達，通過在盤狀彈性支撐層上制備壓電薄膜材料，隨后利用圖形化工藝得到多個扇環形電極，最終實現各個扇環形面的分時振動。

然而，現有的行波微馬達的器件性能始終無法滿足人們的預期，其主要原因有以下幾點：首先，為提高行波微馬達的輸出，需要使其具有較小的剛度和較大的彈性模量，這就要求驅動結構與基底連接處較少、較薄，這無疑增大了驅動結構的制備難度，還會使得驅動結構容易斷裂；其次，壓電材料的性質一直是制約行波微馬達發展的重要因素，受制于壓電薄膜性能問題，壓電行波微馬達較多采用壓電陶瓷作為功能材料，這使得器件的尺寸難以做小，嚴重影響微馬達的集成；此外，行波微馬達工作過程中，需要在驅動結構表面激起連續的行波，行波的傳遞意味著能量的傳遞，然而，受限于行波微馬達的結構和工作方式，驅動結構部分產生的振動很容易以波的形式向周圍擴散，最終通過基底耗散，這使得行波微馬達的功耗普遍較大，品質因子-Q值較低。

發明內容

本發明的目的是提供一種行波微馬達的驅動結構，以解決上述現有技術存在的問題，降低行波微馬達的功耗，提高行波微馬達的輸出。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種行波微馬達的驅動結構，包括環形支撐框和放置于所述環形支撐框內的圓環體，所述環形支撐框與所述圓環體通過若干個支撐梁連接；所述圓環體由上到下分別為第一電極層和基體，所述第一電極層包括若干個呈環形排列的扇環形電極，相鄰兩個所述扇環形電極間具有間隔，所述扇環形電極的外徑小于所述基體的外徑；所述基體的側壁設置有若干個凹槽，所述凹槽的開口處位于所述扇環形電極的中線以及相鄰兩個所述扇環形電極的交界線上，所述支撐梁均勻分布于所述凹槽中。

優選地，所述環形支撐框外側還與行波微馬達的基片相連。

優選地，所述基體由上到下分別為PZT薄膜、第二電極層和硅層。

優選地，所述支撐梁為6個，所述扇環形電極為12個，所述凹槽為24個。

優選地，所述支撐梁呈直線型或彎折型。

優選地，所述環形支撐框由上到下分別為PZT薄膜、第二電極層和硅層。

優選地，所述圓環體與所述環形支撐框的底部平齊。

優選地，所述環形支撐框的高度與所述基體的高度相等。

優選地，所述支撐梁一端連接在所述凹槽的開口處，另一端連接在所述環形支撐框上。

本發明行波微馬達的驅動結構相對于現有技術取得了以下技術效果：