CIMS论文的天地

纵弯式压电微电机研究^*

注意：本论文已在《中国机械工程》杂志(2001,12(6):704-706)发表
使用者请注明论文出处

邵培革      王立鼎

(大连理工大学机械系，大连，116024)

摘要 分析了纵弯式压电微电机的驱动机理，提出了电机驱动臂的设计方法。研制了直径为5mm的纵弯式压电微电机并进行了实验研究。

关键词 纵弯式； 压电微电机； 驱动机理；设计规则

Research on Micro Piezoelectric Motor Driven by Longitudinal- Transverse Vibration Cantilevers

Shao Peige  Wang Liding

(Dalian Uni. of Technology Mechanical Engineering, Dalian, China, 116024)

　Abstract: The driving mechanism of a micro motor is analyzed and the design method of driving is presented. A f5mm of piezoelectric micro motor driven by longitudinal-transverse vibration cantilevers is developed and experimental researches are carried out on it.
Key Words: longitudinal- transverse vibration piezoelectric motor, Driving Mechanism, Design role

微电机是自主运动的微系统核心元件 ,是微机械研究的重要内容之一。目前 ,微电机研究一方面是优化现有微电机的结构 ,以提高输出特性 ,另一方面是探索新结构的微电机。微电机的研究已有 1 0余年的历史 ,取得了较大的进展。按驱动形式划分 ,微电机主要有电磁微电机、静电微电机和压电微电机 3种形式。其中 ,压电微电机采用摩擦力为驱动力 ,尺寸效应的负面影响较小 ,可能成为有前途的微机械动力源。
    压电微电机的研究起始于美国 ,1 992年 ,Flynn等 [1 ]研制出转子直径为 1 . 5mm的薄膜式压电微电机模型 ,随后 ,日本也在压电微电机方面开展了一些工作。但压电微电机的设计和制作要求十分苛刻 ,迄今仍处于试验研究阶段。
    国内在 2 0世纪 90年代初开始进行压电微电机的研究工作 ,1 993年中国科学院长春光学精密机械研究所研制成功转子直径为 3 mm的行波压电微电机模型[2 ],随后 ,中国科学院上海冶金研究所研制成功薄型压电微电机[3 ]。 1 993年以来 ,长春光机所又在行波压电微电机驱动机理和纵弯式驻波压电微电机等方面开展了研究工作。
    虽然 ,压电微电机的研究取得了一定的进展 ,但是由于这种电机的机理较复杂 ,研究的历史还很短 ,还有许多问题有待进一步研究。笔者对一种结构简单 ,易于微型化的压电微电机 --纵弯式驻波压电微电机的驱动机理进行了分析。以此为基础 ,设计制作了一台 5mm的压电微电机 ,并对其进行了实验研究。

1 纵弯式压电微电机的驱动机理

图 1为纵弯式压电微电机的结构和原理示意图。纵弯式压电微电机的基本原理为 ,压电陶瓷在交变电场的作用下 ,发生纵向振动 ,驱动电机的导子和驱动臂沿电机轴向振动。驱动臂端与转子间发生相互作用 ,转子对振动臂端产生周期作用力 ,使驱动臂发生沿其自身轴向的纵向振动和垂直于其轴向的横向弯曲振动。在一定条件下 ,这 2个分振动可在驱动臂的自由端形成沿椭圆轨迹的运动 ,并通过摩擦力驱动转子转动。(下文略)

参考文献

 [1] A.M.Flynn,et al Piezoelectric Micromotor for microrobots, Ultrasonic Symposium, U.S.A,   1990,1163-1172

[2] 崔天宏，超声微电机传动机理研究，机械工程学报，1995，4，71-76

[3] ZHANG Jian,SHEN Dexin,WANG Weiyuan. Me-mbrane Micromotors Based on Piezoelectric Proper-ties of PVDF Polymer Films. MEMS-ASME,DSC,1 996,59:3 87～ 3 92

1、浏览全文请下载浏览器软件－－cajviewer

2、下载论文全文请点击 (45KB)

收稿日期 :1999—02—11
*基金项目 :国家 863高技术研究发展计划资助项目 (863-512-96-08);国家自然科学基金资助项目 (5987500 9);辽宁省博士启动基金资助项目 (971050)

 作者简介 :
邵培革 ,男 ,1 96 4年生。大连理工大学 (辽宁省大连市1 1 6 0 2 4)机械系讲师、博士后研究人员。从事微机电系统研究。发表论文 1 0余篇。
王立鼎 ,男 ,1 935年生。大连理工大学机械系微机电研究中心主任、教授、中国科学院院士。

2、微机械元件和仪器新进展

3、Polymer micro piezo valve with a small dead volume

4、Dosing system for the nanolitre range,fabricated with the AMANDA process

　更多相关论文请点击本站的<<<站内全文搜索>>>查找

>>>>参加更多投票调查请点击！