JP7814414B2 - Piezoelectric micromotor and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、圧電モータの分野に関し、特に圧電マイクロモータ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to the field of piezoelectric motors, and more particularly to piezoelectric micromotors and methods for manufacturing the same.
関連技術では、従来の電磁モータと異なり、圧電モータは、新規な原理のモータであり、圧電モータは、圧電セラミックの逆圧電効果を利用してステータを微小振動させ、ステータとロータとの接触界面の摩擦作用によりステータの微小振動がロータのマクロ運動に変換される。したがって、圧電モータは、構造がコンパクトで、電磁妨害がなく、小型化しやすく及びエネルギー密度が大きいなどの特徴を有し、これらの特徴により、圧電モータは、デジタルカメラ、生物医学療法、航空宇宙機器及び精密システムなどの多くの分野に応用され得る。 In related technology, unlike conventional electromagnetic motors, piezoelectric motors are motors based on a novel principle. Piezoelectric motors use the inverse piezoelectric effect of piezoelectric ceramics to cause micro-vibrations in the stator, and the friction at the contact interface between the stator and rotor converts the micro-vibrations of the stator into macro-motion of the rotor. Therefore, piezoelectric motors have the advantages of a compact structure, no electromagnetic interference, ease of miniaturization, and high energy density. These features allow piezoelectric motors to be applied in many fields, including digital cameras, biomedical therapy, aerospace equipment, and precision systems.
しかしながら、機械加工方式で加工された圧電マイクロモータは、寸法に限界があり、所定の寸法未満になると、モータ性能が急激に低下する。 However, piezoelectric micromotors manufactured using machined methods have a dimensional limit, and motor performance drops sharply below a certain size.
本発明は、圧電マイクロモータ及びその製造方法を提供する。 The present invention provides a piezoelectric micromotor and a method for manufacturing the same.
本発明の実施例の第1の態様にて提供される圧電マイクロモータは、ステータ及びロータを含み、前記ステータは、制御変形部、受動変形部、及び伝動リンク群を含み、
前記制御変形部及び前記受動変形部には少なくとも1つのロータ貫通孔が設置され、前記ロータは、前記ロータ貫通孔内に設置され、
前記制御変形部には、変形を生じさせるための逆圧電部がさらに設置され、
前記伝動リンク群は、前記制御変形部と前記受動変形部との間に位置し、前記伝動リンク群は、少なくとも2つの伝動リンクを含み、前記伝動リンクの両端がそれぞれ前記制御変形部及び前記受動変形部に接続され、
前記制御変形部、前記受動変形部、及び前記伝動リンク群は、一体に形成される。
A piezoelectric micromotor provided in a first aspect of an embodiment of the present invention includes a stator and a rotor, the stator including a control deformation portion, a passive deformation portion, and a group of transmission links;
At least one rotor through-hole is provided in the controlled deformation portion and the passive deformation portion, and the rotor is provided in the rotor through-hole;
The control deformation unit is further provided with an inverse piezoelectric unit for generating deformation,
the power transmission link group is located between the control deformation section and the passive deformation section, the power transmission link group includes at least two power transmission links, both ends of the power transmission links are connected to the control deformation section and the passive deformation section, respectively;
The control deformation portion, the passive deformation portion, and the power transmission link group are integrally formed.
いくつかの実施例では、前記制御変形部は、第1の制御変形部及び第2の制御変形部を含み、前記伝動リンク群は、第1のリンク群及び第2のリンク群を含み、前記第1のリンク群は、前記第1の制御変形部と前記受動変形部との間に位置し、前記第2のリンク群は、前記第2の制御変形部と前記受動変形部との間に位置し、前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部は、前記受動変形部の両側に対称に設置される。 In some embodiments, the controlled deformation section includes a first controlled deformation section and a second controlled deformation section, the transmission link group includes a first link group and a second link group, the first link group is located between the first controlled deformation section and the passive deformation section, the second link group is located between the second controlled deformation section and the passive deformation section, and the first controlled deformation section and the second controlled deformation section are installed symmetrically on both sides of the passive deformation section.
いくつかの実施例では、前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部は、矩形であり、前記逆圧電部は、前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部の4つの辺に位置し、前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部の4つの角部は円弧形である。 In some embodiments, the first control deformation portion and the second control deformation portion are rectangular, the inverse piezoelectric portion is located on four sides of the first control deformation portion and the second control deformation portion, and the four corners of the first control deformation portion and the second control deformation portion are arc-shaped.
いくつかの実施例では、前記逆圧電部は、励起信号を受信すると変形を生じさせるために用いられ、各前記制御変形部における対向する2つの前記逆圧電部は、1組であり、各前記制御変形部における2組の前記逆圧電部は、それぞれ余弦励起信号及び正弦励起信号を受信するために用いられ、
前記励起信号の周波数は、前記制御変形部の共振励起範囲内にある。このとき、ステータの2つの共振モードが励振され、ステータの共振振動によりロータが駆動される。
In some embodiments, the inverse piezoelectric sections are adapted to generate deformations when receiving excitation signals, and two opposing inverse piezoelectric sections in each of the control deformation sections are a pair, and the two pairs of inverse piezoelectric sections in each of the control deformation sections are adapted to receive a cosine excitation signal and a sine excitation signal, respectively;
The frequency of the excitation signal is within the resonant excitation range of the controlled deformation unit, whereby two resonant modes of the stator are excited, and the resonant vibration of the stator drives the rotor.
いくつかの実施例では、前記制御変形部の共振励起範囲は、393.368kHz~393.871kHzである。 In some embodiments, the resonant excitation range of the controlled deformation portion is 393.368 kHz to 393.871 kHz.
いくつかの実施例では、前記受動変形部に指向する前記制御変形部の方向は、横方向であり、前記横方向と垂直な方向は、縦方向であり、このとき、励起信号の周波数は、動作モードの共振周波数に近くなくてもよく、ステータは、非共振により駆動点での楕円運動軌跡を形成し、
前記第1の制御変形部に位置する前記逆圧電部は、第1の組及び第2の組を含み、前記第1の組は、前記第1の制御変形部の横方向の辺に位置し、前記第2の組は、前記第1の制御変形部の縦方向の辺に位置し、前記第2の制御変形部に位置する前記逆圧電部は、第3の組及び第4の組を含み、前記第3の組は、前記第2の制御変形部の横方向の辺に位置し、前記第4の組は、前記第2の制御変形部の縦方向の辺に位置し、
前記第1の組及び前記第4の組は、正弦励起信号を受信するために用いられ、前記第2の組及び前記第3の組は、余弦励起信号を受信するために用いられ、又は、前記第1及び前記第4の組は、余弦励起信号を受信するために用いられ、前記第2組及び前記第3の組は、正弦励起信号を受信するために用いられる。
In some embodiments, the direction of the control deformation portion directed to the passive deformation portion is a lateral direction, and the direction perpendicular to the lateral direction is a longitudinal direction, and in this case, the frequency of the excitation signal may not be close to the resonance frequency of the operating mode, and the stator forms an elliptical motion locus at the driving point due to non-resonance;
the inverse piezoelectric portion located in the first control deformation portion includes a first set and a second set, the first set being located on a horizontal side of the first control deformation portion and the second set being located on a vertical side of the first control deformation portion; the inverse piezoelectric portion located in the second control deformation portion includes a third set and a fourth set, the third set being located on a horizontal side of the second control deformation portion and the fourth set being located on a vertical side of the second control deformation portion;
The first and fourth sets are used to receive a sinusoidal excitation signal, and the second and third sets are used to receive a cosine excitation signal, or the first and fourth sets are used to receive a cosine excitation signal, and the second and third sets are used to receive a sinusoidal excitation signal.
いくつかの実施例では、前記圧電マイクロモータは、マイクロティースをさらに含み、
前記マイクロティースは、前記ロータ貫通孔内に設置され、前記ステータと前記ロータとの間に位置し、前記マイクロティースは、前記ステータ及び前記ロータのうちの少なくとも一方に設置され、前記ステータは、前記マイクロティースを介して前記ロータと接触する。
In some embodiments, the piezoelectric micromotor further comprises microteeth;
The microteeth are installed within the rotor through-hole and positioned between the stator and the rotor, the microteeth are installed on at least one of the stator and the rotor, and the stator contacts the rotor via the microteeth.
いくつかの実施例では、前記マイクロティースは、等間隔で分布し、且つ隣接する前記マイクロティースの間隔は、波長の整数倍であり、前記波長は、λ=v×Tの式に従い、ここで、λは、波長であり、vは、ステータ又はロータ内の音速であり、Tは、正弦励起信号が印加される周期である。 In some embodiments, the microteeth are evenly distributed and the spacing between adjacent microteeth is an integer multiple of the wavelength, where the wavelength follows the formula λ = v × T, where λ is the wavelength, v is the speed of sound in the stator or rotor, and T is the period over which the sinusoidal excitation signal is applied.
いくつかの実施例では、前記圧電マイクロモータは、マイクロ駆動構造をさらに含み、
前記マイクロ駆動構造は、導電性ポスト及びマイクロ駆動回路を含み、前記マイクロ駆動回路は、可撓性キャリアボードに設置され、前記導電性ポストの一端が前記マイクロ駆動回路に電気的に接続され、他端が前記逆圧電部に電気的に接続される。
In some embodiments, the piezoelectric micromotor further comprises a micro-drive structure;
The micro-actuating structure includes a conductive post and a micro-actuating circuit, the micro-actuating circuit is mounted on a flexible carrier board, one end of the conductive post is electrically connected to the micro-actuating circuit, and the other end is electrically connected to the inverse piezoelectric portion.
本発明の実施例の第2の態様にて提供される圧電マイクロモータの製造方法は、ベースを提供することと、
前記ベースをレーザー切断してステータベースを形成し、前記ステータベースに0.01ミリメートル~0.1ミリメートルの厚さの逆圧電部をマグネトロンスパッタリング技術でメッキして形成することと、
前記逆圧電部を形成した後に、分極プロセスにより前記逆圧電部を分極してステータを形成することと、
前記逆圧電部を分極した後に、可撓性キャリアボードを提供することと、
マイクロ駆動回路を前記可撓性キャリアボードに形成してマイクロ駆動構造を形成することと、
前記マイクロ駆動回路のパッドを前記逆圧電部に電気的に接続することと、を含む。
A method for manufacturing a piezoelectric micromotor provided in a second aspect of an embodiment of the present invention includes providing a base;
laser cutting the base to form a stator base, and plating a 0.01 mm to 0.1 mm thick inverse piezoelectric portion on the stator base using magnetron sputtering technology;
After forming the inverse piezoelectric portion, polarizing the inverse piezoelectric portion by a polarization process to form a stator;
providing a flexible carrier board after poling the inverse piezoelectric portion;
forming a micro-drive circuit on the flexible carrier board to form a micro-drive structure;
and electrically connecting pads of the micro-drive circuit to the inverse piezoelectric portion.
いくつかの実施例では、前記ステータベースに前記逆圧電部をマグネトロンスパッタリング技術でメッキして形成し、分極プロセスにより前記逆圧電部を分極することは、
高分子マスク板を前記ステータベースに設置し、前記ステータベースに前記逆圧電部をマグネトロンスパッタリング技術でメッキして形成することと、
前記逆圧電部を形成した後に、前記高分子マスク板を除去し、コロナ分極プロセスにより前記逆圧電部を分極することと、を含む。
In some embodiments, forming the inverse piezoelectric portion on the stator base by plating using a magnetron sputtering technique and polarizing the inverse piezoelectric portion by a polarization process includes:
placing a polymer mask plate on the stator base, and plating the inverse piezoelectric portion on the stator base using magnetron sputtering technology;
After forming the inverse piezoelectric portion, the polymer mask plate is removed, and the inverse piezoelectric portion is polarized by a corona polarization process.
いくつかの実施例では、分極プロセスにより前記逆圧電部を分極した後に、
高分子マスク板を前記ステータに設置し、ロータ貫通孔内にロータをマグネトロンスパッタリング技術でメッキして形成することと、
前記ロータを形成した後に、前記高分子マスク板を除去することと、をさらに含む。
In some embodiments, after poling the inverse piezoelectric portion by a poling process,
a polymer mask plate is placed on the stator, and a rotor is formed in the rotor through-hole by plating using a magnetron sputtering technique;
The method further includes removing the polymer mask plate after forming the rotor.
いくつかの実施例では、前記ロータを形成した後に、
予圧構造を前記ステータに取り付けることと、
可撓性キャリアボードにマイクロ駆動回路をインクジェット印刷の方式で形成することと、
ソリッドスリーブを前記マイクロ駆動回路のパッドに設置することであって、前記ソリッドスリーブの中空部分は、前記マイクロ駆動回路のパッドと位置合わせされることと、
導電性接着剤を前記ソリッドスリーブ内に流し込むことと、
前記導電性接着剤が凝固した後に前記ソリッドスリーブを除去し、凝固した前記導電性接着剤を研磨して導電性ポストを形成することと、
前記導電性ポストの他端を前記逆圧電部に電気的に接続することと、をさらに含む。
In some embodiments, after forming the rotor,
attaching a preload structure to the stator;
forming a micro driver circuit on a flexible carrier board by inkjet printing;
placing a solid sleeve on a pad of the micro-drive circuit, the hollow portion of the solid sleeve being aligned with the pad of the micro-drive circuit;
pouring a conductive adhesive into the solid sleeve;
removing the solid sleeve after the conductive adhesive has solidified, and grinding the solidified conductive adhesive to form conductive posts;
The method further includes electrically connecting the other end of the conductive post to the inverse piezoelectric portion.
本発明の実施例によれば、圧電マイクロモータの寸法がミリメートル級乃至それ未満の場合に、ステータの各部分をそれぞれ形成して組み合わせると、各部分の加工時にいずれも誤差が生じるため、組み合わせた後に加工誤差がより大きくなることが分かる。発明者らが実験を重ねた結果、圧電マイクロモータにとっては、基板の加工誤差が0.1ミリメートル級であっても、圧電マイクロモータが安定的に動作できないことを発見した。制御変形部、受動変形部、及び伝動リンク群を一体に形成することにより、ステータ全体の加工誤差を効果的に低減させることができ、それにより、ミリメートル級乃至マイクロメートル級の圧電マイクロモータの加工要求を満たすことができる。 According to an embodiment of the present invention, when the dimensions of a piezoelectric micromotor are on the order of millimeters or less, if each part of the stator is formed separately and then assembled, errors will occur during the processing of each part, resulting in a larger processing error after assembly. After extensive experiments, the inventors discovered that even a processing error of 0.1 millimeters on the order of substrates will prevent the piezoelectric micromotor from operating stably. By integrally forming the control deformation part, passive deformation part, and transmission link group, the processing error of the entire stator can be effectively reduced, thereby meeting the processing requirements of millimeter- to micrometer-level piezoelectric micromotors.
理解されるように、以上の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、例示的及び解釈的なものに過ぎず、本発明を限定することができない。 It is to be understood that the foregoing general description and the following detailed description are merely exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention.
ここでの図面は、明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成し、本発明に適合する実施例を示し、明細書と共に本発明の原理を解釈するために用いられる。
ここでは、例示的な実施例を詳細に説明し、その例は図面に示される。以下の説明では、図面に関する場合に、特に示しがない限り、異なる図面において同一の数字は同一又は類似の要素を示す。以下の例示的な実施例に説明される実施形態は、本発明と一致する全ての実施形態を表すものではない。逆に、それらは、添付の特許請求の範囲に詳述されるような、本発明のいくつかの態様と一致する装置及び方法の例に過ぎない。 Illustrative embodiments will now be described in detail, examples of which are illustrated in the drawings. In the following description, when referring to the drawings, identical numerals in different drawings refer to identical or similar elements unless otherwise indicated. The embodiments described in the illustrative examples below do not represent all embodiments consistent with the present invention. Rather, they are merely examples of apparatus and methods consistent with certain aspects of the present invention, as detailed in the appended claims.
本発明の実施例は、圧電マイクロモータ10を提供し、図1は、当該圧電マイクロモータ10の構造概略図を示す。図1に示すように、当該圧電マイクロモータ10は、ステータ11及びロータ12を含む。 An embodiment of the present invention provides a piezoelectric micromotor 10, and FIG. 1 shows a schematic structural diagram of the piezoelectric micromotor 10. As shown in FIG. 1, the piezoelectric micromotor 10 includes a stator 11 and a rotor 12.
ステータ11は、制御変形部13、受動変形部14、及び伝動リンク群15を含む。 The stator 11 includes a control deformation section 13, a passive deformation section 14, and a transmission link group 15.
制御変形部13及び受動変形部14には少なくとも1つのロータ貫通孔16が設置され、ロータ12は、ロータ貫通孔16内に設置される。 At least one rotor through-hole 16 is provided in the controlled deformation section 13 and the passive deformation section 14, and the rotor 12 is installed within the rotor through-hole 16.
具体的には、制御変形部13及び受動変形部14には少なくとも1つのロータ貫通孔16が設置され、すなわち、制御変形部13のみに1つ又は複数のロータ貫通孔16が設置されてもよく、又は、受動変形部14のみに1つ又は複数のロータ貫通孔16が設置されてもよく、又は、制御変形部13及び受動変形部14の両方に1つ又は複数のロータ貫通孔16が設置されてもよい。ロータ貫通孔16及びロータ12の異なる設置方式により、圧電マイクロモータ10にアクセスする負荷の数を柔軟に調整することができ、しかも、圧電マイクロモータ10にパラメータが異なる負荷がアクセスするように柔軟に調整することができ、それにより、当該圧電マイクロモータ10の使用シーン及び使用範囲を拡張することができる。 Specifically, at least one rotor through-hole 16 is provided in each of the controlled deformation section 13 and the passive deformation section 14. That is, one or more rotor through-holes 16 may be provided only in the controlled deformation section 13, or one or more rotor through-holes 16 may be provided only in the passive deformation section 14, or one or more rotor through-holes 16 may be provided in both the controlled deformation section 13 and the passive deformation section 14. Different installation methods for the rotor through-holes 16 and the rotor 12 allow for flexible adjustment of the number of loads accessing the piezoelectric micromotor 10, and also allow for flexible adjustment so that loads with different parameters can access the piezoelectric micromotor 10, thereby expanding the usage scenarios and range of the piezoelectric micromotor 10.
制御変形部13には変形を生じさせるための逆圧電部17がさらに設置される。 The controlled deformation section 13 further includes an inverse piezoelectric section 17 for generating deformation.
伝動リンク群15は、制御変形部13と受動変形部14との間に位置する。伝動リンク群15は、少なくとも2つの伝動リンク151を含み、伝動リンク151の両端は、それぞれ制御変形部13及び受動変形部14に接続される。 The transmission link group 15 is located between the control deformation section 13 and the passive deformation section 14. The transmission link group 15 includes at least two transmission links 151, and both ends of the transmission link 151 are connected to the control deformation section 13 and the passive deformation section 14, respectively.
具体的に、逆圧電部17は、圧電材料で製造され、圧電材料は、圧電セラミックを含み得るが、これに限定されない。したがって、逆圧電部17は、励起信号を受信すると、励起信号の作用で変化し続ける変形を生じさせる。変形した逆圧電部17は、制御変形部13を駆動して変化し続ける変形を生じさせ、制御変形部13の変形が、ロータ貫通孔16を駆動して変化し続ける変形を生じさせる。それにより、変化し続ける変形を生じさせるロータ貫通孔16によりロータ12を回転させ、圧電マイクロモータ10に接続される負荷を駆動することができる。 Specifically, the inverse piezoelectric portion 17 is made of a piezoelectric material, which may include, but is not limited to, piezoelectric ceramic. Therefore, when the inverse piezoelectric portion 17 receives an excitation signal, it generates a continuously changing deformation under the action of the excitation signal. The deformed inverse piezoelectric portion 17 drives the control deformation portion 13 to generate a continuously changing deformation, and the deformation of the control deformation portion 13 drives the rotor through-hole 16 to generate a continuously changing deformation. As a result, the rotor through-hole 16, which generates a continuously changing deformation, rotates the rotor 12, and the load connected to the piezoelectric micromotor 10 can be driven.
しかも、制御変形部13の変形は、伝動リンク群15を介して受動変形部14に伝達され、受動変形部14を運動させることもでき、それにより、制御変形部13及び受動変形部14の変形により複数のロータ貫通孔16を駆動して同時に変化し続ける変形を生じさせることができ、ひいては、変化し続ける変形を生じさせるロータ貫通孔16を介して複数のロータ12を回転させ、圧電マイクロモータ10に接続される複数の負荷を駆動することができる。 Moreover, the deformation of the controlled deformation unit 13 is transmitted to the passive deformation unit 14 via the transmission link group 15, causing the passive deformation unit 14 to move. This allows the deformation of the controlled deformation unit 13 and the passive deformation unit 14 to drive multiple rotor through holes 16, simultaneously causing constantly changing deformation. This ultimately rotates multiple rotors 12 via the rotor through holes 16 that cause constantly changing deformation, allowing multiple loads connected to the piezoelectric micromotor 10 to be driven.
一方、図2は、ステータ11の構造概略図を示す。図1に示すように、図2を参照すると、ステータ11の制御変形部13は、矩形又は十字形であってもよいが、これらに限定されず、制御変形部13の形状は、逆圧電部17の作用で変形しやすい他の形状であってもよい。 On the other hand, Figure 2 shows a schematic structural diagram of the stator 11. As shown in Figure 1, referring to Figure 2, the controlled deformation portion 13 of the stator 11 may be rectangular or cross-shaped, but is not limited to these, and the shape of the controlled deformation portion 13 may be other shapes that are easily deformed by the action of the inverse piezoelectric portion 17.
制御変形部13、受動変形部14、及び伝動リンク群15は、一体に形成される。 The control deformation section 13, the passive deformation section 14, and the transmission link group 15 are integrally formed.
具体的に、本発明で言及する一体に形成されるとは、制御変形部13、受動変形部14、及び伝動リンク群15を別々に形成した後に組立工程を行う必要がなく、制御変形部13、受動変形部14、及び伝動リンク群15は同一材料を処理して形成されることを指す。 Specifically, the term "integrally formed" referred to in this invention means that there is no need to form the controlled deformation section 13, the passive deformation section 14, and the transmission link group 15 separately and then perform an assembly process, and the controlled deformation section 13, the passive deformation section 14, and the transmission link group 15 are formed by processing the same material.
圧電マイクロモータ10の寸法がミリメートル級乃至それ未満の場合に、ステータ11の各部分をそれぞれ形成して組み合わせると、各部分の加工時にいずれも誤差が生じるため、組み合わせた後に加工誤差がより大きくなる。発明者らが実験を重ねた結果、寸法が1ミリメートル~5ミリメートルの範囲内の圧電マイクロモータ10にとっては、基板の加工偏差が0.1ミリメートル級であっても、圧電マイクロモータ10が安定的に動作できないことを発見した。制御変形部13、受動変形部14、及び伝動リンク群15を一体に形成することにより、ステータ11全体の加工誤差を効果的に低減させることができ、それにより、ミリメートル級乃至マイクロメートル級の圧電マイクロモータ10の加工要求を満たすことができる。 When the dimensions of the piezoelectric micromotor 10 are millimeter-level or less, if each part of the stator 11 is formed separately and then assembled, errors will occur during the processing of each part, resulting in a larger processing error after assembly. After extensive experimentation, the inventors discovered that for piezoelectric micromotors 10 with dimensions in the 1-5 mm range, even a processing deviation of 0.1 mm for the substrate will prevent the piezoelectric micromotor 10 from operating stably. By integrally forming the control deformation section 13, passive deformation section 14, and transmission link group 15, the processing error of the entire stator 11 can be effectively reduced, thereby meeting the processing requirements of piezoelectric micromotors 10 on the millimeter to micrometer scale.
いくつかの実施例では、図1に示すように、制御変形部13及び受動変形部14は、同一の中心軸線Xに位置する。各ロータ貫通孔16の中心は、中心軸線Xに位置してもよい。 In some embodiments, as shown in FIG. 1, the controlled deformation section 13 and the passive deformation section 14 are located on the same central axis X. The center of each rotor through hole 16 may also be located on the central axis X.
具体的には、制御変形部13及び受動変形部14が変形していないとき、ロータ貫通孔16は円形であり、ロータ貫通孔16の中心は円形の円心である。制御変形部13及び受動変形部14が変形した場合、ロータ貫通孔16は楕円形であり、ロータ貫通孔16の中心は楕円形の長軸と短軸との交点である。 Specifically, when the controlled deformation section 13 and the passive deformation section 14 are not deformed, the rotor through hole 16 is circular, and the center of the rotor through hole 16 is the center of the circle. When the controlled deformation section 13 and the passive deformation section 14 are deformed, the rotor through hole 16 is elliptical, and the center of the rotor through hole 16 is the intersection of the major and minor axes of the ellipse.
なお、各ロータ貫通孔16の中心が中心軸線Xに位置することは、本発明の実行可能な実施例に過ぎないが、本発明の別のいくつかの実施例では、実際の要求に応じて、一部のロータ貫通孔16の中心が中心軸線Xに位置し、一部のロータ貫通孔16の中心が中心軸線Xに位置しないようにしてもよく、又は、全てのロータ貫通孔16の中心がいずれも中心軸線Xに位置しないようにしてもよく、又は、全てのロータ貫通孔16の中心がいずれも中心軸線Xに位置するようにしてもよい。 Note that while the center of each rotor through hole 16 being located on the central axis X is merely a possible embodiment of the present invention, in other embodiments of the present invention, depending on actual requirements, the centers of some of the rotor through holes 16 may be located on the central axis X, and the centers of some of the rotor through holes 16 may not be located on the central axis X, or none of the centers of all the rotor through holes 16 may be located on the central axis X, or all of the centers of the rotor through holes 16 may be located on the central axis X.
いくつかの実施例では、図1に示すように、圧電マイクロモータ10は、予圧構造19をさらに含む。予圧構造19は、ステータ11の相対的な固定を保持するために用いられる。予圧構造19によりステータ11の相対的な固定を保持することで、ステータ11に接続される他の構造全体の相対的な固定を保持することができ、それにより、圧電マイクロモータ10の正常な動作を保持することができるとともに、他の構造がステータ11に干渉してステータ11の変形幅に妨害することを回避することができる。 In some embodiments, as shown in FIG. 1, the piezoelectric micromotor 10 further includes a preload structure 19. The preload structure 19 is used to maintain the relative fixation of the stator 11. Maintaining the relative fixation of the stator 11 using the preload structure 19 allows the relative fixation of all other structures connected to the stator 11, thereby maintaining normal operation of the piezoelectric micromotor 10 and preventing other structures from interfering with the stator 11 and interfering with the deformation range of the stator 11.
予圧構造19は、ベゼル191、締結ナット192、及び皿ばね193を含む。 The preload structure 19 includes a bezel 191, a fastening nut 192, and a disc spring 193.
締結ナット192は、ベゼル191にねじ込まれている。予圧構造19は、ステータ11の相対的な固定を保持するために用いられ、すなわち締結ナット192により、それと受動変形部14との間の距離を調整し、皿ばね193が過度に押圧されることなく、弾性力を生じさせることができる程度の距離に保持する。しかも、皿ばね193は、依然として弾性変形の空間をある程度保持するので、受動変形部14が生じる変形に過度に妨害しない。 The fastening nut 192 is threaded onto the bezel 191. The preload structure 19 is used to maintain the relative fixation of the stator 11; that is, the fastening nut 192 adjusts the distance between it and the passive deformation portion 14, maintaining a distance that allows the disc spring 193 to generate elastic force without being excessively compressed. Moreover, the disc spring 193 still maintains a certain amount of space for elastic deformation, so it does not excessively interfere with the deformation generated by the passive deformation portion 14.
それとともに、受動変形部14が生じる変形幅は、制御変形部13よりも小さく、したがって、予圧構造19の押圧位置を受動変形部14に位置させることで、ステータ11の変形幅に対する予圧構造19の影響を最大限に減少させることができる。 At the same time, the deformation amplitude generated by the passive deformation section 14 is smaller than that generated by the controlled deformation section 13. Therefore, by positioning the pressing position of the preload structure 19 at the passive deformation section 14, the effect of the preload structure 19 on the deformation amplitude of the stator 11 can be minimized.
いくつかの実施例では、図1に示すように、伝動リンク151は、中心軸線Xと角度αをなす。このように設置すると、三角拡大の原理で制御変形部13が生じる変形を伝動リンク群15を介して拡大して受動変形部14に伝達することができ、それにより、制御変形部13及び受動変形部14が、異なる要求の負荷を駆動するために用いられるようにすることができる。 In some embodiments, as shown in FIG. 1, the transmission link 151 forms an angle α with the central axis X. When installed in this manner, the deformation generated by the control deformation unit 13 can be amplified and transmitted to the passive deformation unit 14 via the transmission link group 15 according to the principle of triangular expansion, thereby allowing the control deformation unit 13 and the passive deformation unit 14 to be used to drive loads with different requirements.
なお、本実施例では、三角拡大の原理で制御変形部13が生じる変形を伝動リンク群15を介して拡大して受動変形部14に伝達するが、これに限定されず、他の実施例では、制御変形部13が生じる変形を、伝動リンク群15を介して縮小して受動変形部14に伝達し、制御変形部13及び受動変形部14が、異なる要求の負荷を駆動するために用いられるようにする。 In this embodiment, the deformation generated by the control deformation unit 13 is expanded via the transmission link group 15 based on the principle of triangular expansion and transmitted to the passive deformation unit 14. However, this is not limited to this. In other embodiments, the deformation generated by the control deformation unit 13 is reduced via the transmission link group 15 and transmitted to the passive deformation unit 14, and the control deformation unit 13 and passive deformation unit 14 are used to drive loads with different requirements.
いくつかの実施例では、図1に示すように、制御変形部13は、第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132を含む。伝動リンク群15は、第1のリンク群152及び第2のリンク群153を含む。第1のリンク群152は、第1の制御変形部131と受動変形部14との間に位置し、第2のリンク群153は、第2の制御変形部132と受動変形部14との間に位置する。第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132は、受動変形部14の両側に対称に設置される。 In some embodiments, as shown in FIG. 1, the controlled deformation section 13 includes a first controlled deformation section 131 and a second controlled deformation section 132. The power transmission link group 15 includes a first link group 152 and a second link group 153. The first link group 152 is located between the first controlled deformation section 131 and the passive deformation section 14, and the second link group 153 is located between the second controlled deformation section 132 and the passive deformation section 14. The first controlled deformation section 131 and the second controlled deformation section 132 are installed symmetrically on both sides of the passive deformation section 14.
第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132を受動変形部14の両側に対称に設置することで、受動変形部14にかかる力をより均一にすることができ、それにより、受動変形部14にかかる力の不均一による生じる変形が制御変形部13の変形と異なる状況を減少させることができ、ひいては、受動変形部14の安定性を向上させ、圧電マイクロモータ10全体の動作安定性を向上させることができる。 By arranging the first control deformation section 131 and the second control deformation section 132 symmetrically on both sides of the passive deformation section 14, the force applied to the passive deformation section 14 can be made more uniform, thereby reducing the situation in which the deformation caused by uneven force applied to the passive deformation section 14 differs from the deformation of the control deformation section 13, thereby improving the stability of the passive deformation section 14 and the operating stability of the entire piezoelectric micromotor 10.
いくつかの実施例では、図3は、制御変形部13の構造概略図を示す。図1及び図3に示すように、第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132は、矩形である。逆圧電部17は、第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132の4つの辺に位置し、第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132の4つの角は円弧形であってもよい。 In some embodiments, Figure 3 shows a schematic structural diagram of the controlled deformation portion 13. As shown in Figures 1 and 3, the first controlled deformation portion 131 and the second controlled deformation portion 132 are rectangular. The inverse piezoelectric portion 17 is located on the four sides of the first controlled deformation portion 131 and the second controlled deformation portion 132, and the four corners of the first controlled deformation portion 131 and the second controlled deformation portion 132 may be arc-shaped.
具体的には、本実施例では、逆圧電部17は、第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132の4つの辺に対称に設置される。図1は、中心軸線X、及び、第1の制御変形部131の第1の軸線Y1及び第2の制御変形部132の第2の軸線Y2を示し、第1の制御変形部131に対向して設置された逆圧電部17は、中心軸線X又は第1の軸線Y1に対して対称であり、第2の制御変形部132に対向して設置された逆圧電部17は、中心軸線X又は第2の軸線Y2に対して対称である。 Specifically, in this embodiment, the inverse piezoelectric portion 17 is installed symmetrically on the four sides of the first controllable deformation portion 131 and the second controllable deformation portion 132. FIG. 1 shows the central axis X, the first axis Y1 of the first controllable deformation portion 131, and the second axis Y2 of the second controllable deformation portion 132. The inverse piezoelectric portion 17 installed opposite the first controllable deformation portion 131 is symmetrical with respect to the central axis X or the first axis Y1, and the inverse piezoelectric portion 17 installed opposite the second controllable deformation portion 132 is symmetrical with respect to the central axis X or the second axis Y2.
図4及び図5は、発明者らがシミュレーション実験を重ねた結果、第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132が変形した後に、ステータ11の各所の変形量の模擬概略図を示す。図4及び図5を参照すると、逆圧電部17は、第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132の4つの辺に位置する。逆圧電部17は、励起信号を受信して変形した後に、異なる変形状態が生じ、制御変形部13を駆動して変形させる。図4及び図5から明らかなように、逆圧電部17は、ステータ11において最も大きく変形した部分である。 Figures 4 and 5 show schematic diagrams of the amount of deformation at various points on the stator 11 after the first control deformation section 131 and the second control deformation section 132 have deformed, based on the results of simulation experiments conducted by the inventors. Referring to Figures 4 and 5, the inverse piezoelectric section 17 is located on the four sides of the first control deformation section 131 and the second control deformation section 132. After the inverse piezoelectric section 17 receives an excitation signal and deforms, different deformation states occur, driving the control deformation section 13 to deform. As is clear from Figures 4 and 5, the inverse piezoelectric section 17 is the portion of the stator 11 that deforms the most.
制御変形部13が変形した後に、ロータ貫通孔16は、制御変形部13の変形により楕円形になる。第1の制御変形部131又は第2の制御変形部132の4つの辺の逆圧電部17を制御することにより、第1の制御変形部131又は第2の制御変形部132の変形状態を調整し、ロータ貫通孔16が変形して形成された楕円形をその中心の周りに回転させることができ、それにより、ロータ12を回転させる効果を奏する。 After the controlled deformation section 13 is deformed, the rotor through-hole 16 becomes elliptical due to the deformation of the controlled deformation section 13. By controlling the inverse piezoelectric sections 17 on the four sides of the first controlled deformation section 131 or the second controlled deformation section 132, the deformation state of the first controlled deformation section 131 or the second controlled deformation section 132 can be adjusted, and the elliptical shape formed by the deformation of the rotor through-hole 16 can be rotated around its center, thereby achieving the effect of rotating the rotor 12.
図4及び図5からさらに観察されるように、制御変形部13の4つの角部には変形が小さい部分、すなわち図4及び図5において領域Q1、Q2、Q3、Q4及びQ5に示される暗い部分がはっきりと存在する。第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132の4つの角部を円弧形に設置することにより、第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132の4つの角部において変形が小さい部分を減少させることができ、それにより、逆圧電部17に同じ変形量が生じる状態で、制御変形部13が生じる変形量を向上させることができ、ひいては、ステータ11の動作効率、及び圧電マイクロモータ10全体の動作効率を向上させることができる。 As can be further observed from Figures 4 and 5, there are clearly small deformation areas at the four corners of the control deformation section 13, i.e., the dark areas shown in regions Q1, Q2, Q3, Q4, and Q5 in Figures 4 and 5. By arranging the four corners of the first control deformation section 131 and the second control deformation section 132 in an arc shape, the small deformation areas at the four corners of the first control deformation section 131 and the second control deformation section 132 can be reduced, thereby increasing the amount of deformation generated by the control deformation section 13 while generating the same amount of deformation in the inverse piezoelectric section 17, and ultimately improving the operating efficiency of the stator 11 and the entire piezoelectric micromotor 10.
なお、図4及び図5は、視点の問題により、第1の制御変形部131及び第2の制御変形部132の全ての角部の変形量を示すことができないが、変形量を示していない残りの角部は、依然として示された角部の変形量を参照することができる。 Note that due to viewpoint issues, Figures 4 and 5 cannot show the deformation amounts of all corners of the first control deformation section 131 and the second control deformation section 132, but for the remaining corners for which deformation amounts are not shown, you can still refer to the deformation amounts of the shown corners.
いくつかの実施例では、逆圧電部17は、励起信号を受信すると変形を生じさせるために用いられる。各制御変形部13における2つの対向する逆圧電部17は、1組であり、各制御変形部13における2組の逆圧電部17は、それぞれ、余弦励起信号及び正弦励起信号を受信するために用いられる。 In some embodiments, the inverse piezoelectric sections 17 are used to generate deformation upon receiving an excitation signal. There are two opposing inverse piezoelectric sections 17 in each control deformation section 13, and the two sets of inverse piezoelectric sections 17 in each control deformation section 13 are used to receive a cosine excitation signal and a sine excitation signal, respectively.
励起信号の周波数は、393.368kHz以上且つ393.871kHz以下である。 The frequency of the excitation signal is greater than or equal to 393.368 kHz and less than or equal to 393.871 kHz.
具体的には、図1に示すように、制御変形部13における2つの対向する逆圧電部17は、1組であり、すなわち、第1の制御変形部131において、第1の軸線Y1の両側に位置する逆圧電部17は、1組であり、中心軸線Xの両側に位置する逆圧電部17は、別の1組である。同様に、第2の制御変形部132において、第2の軸線Y2の両側に位置する逆圧電部17は、1組であり、中心軸線Xの両側に位置する逆圧電部17は、別の1組である。 Specifically, as shown in FIG. 1, the two opposing inverse piezoelectric elements 17 in the controlled deformation section 13 form a pair. That is, in the first controlled deformation section 131, the inverse piezoelectric elements 17 located on both sides of the first axis Y1 form a pair, and the inverse piezoelectric elements 17 located on both sides of the central axis X form a separate pair. Similarly, in the second controlled deformation section 132, the inverse piezoelectric elements 17 located on both sides of the second axis Y2 form a pair, and the inverse piezoelectric elements 17 located on both sides of the central axis X form a separate pair.
励起信号の周波数は、393.368kHz以上且つ393.871kHz以下である。励起信号が当該範囲内にある場合に、丁度2つの制御変形部13の共振励起の範囲内にあり、それにより、励起信号を受信した後の変形量を制御変形部13の共振励起により向上させることができ、ひいては、圧電マイクロモータ10全体の回転数及び出力トルクなどのパラメータを向上させることができる。 The frequency of the excitation signal is greater than or equal to 393.368 kHz and less than or equal to 393.871 kHz. When the excitation signal is within this range, it is exactly within the resonant excitation range of the two control deformation units 13. This allows the amount of deformation after receiving the excitation signal to be improved by the resonant excitation of the control deformation units 13, thereby improving parameters such as the rotation speed and output torque of the entire piezoelectric micromotor 10.
いくつかの実施例では、図1に示すように、受動変形部14に指向する制御変形部13の方向は、横方向Z1であり、横方向Z1と垂直な方向は、縦方向Z2である。 In some embodiments, as shown in FIG. 1, the direction of the controlled deformation portion 13 directed toward the passive deformation portion 14 is the horizontal direction Z1, and the direction perpendicular to the horizontal direction Z1 is the vertical direction Z2.
第1の制御変形部131に位置する逆圧電部17は、第1の組171及び第2の組172を含み、第1の組171は、第1の制御変形部131の横方向Z1の辺に位置し、第2の組172は、第1の制御変形部131の縦方向Z2の辺に位置する。第2の制御変形部132に位置する逆圧電部17は、第3の組173及び第4の組174を含み、第3の組173は、第2の制御変形部132の横方向Z1の辺に位置し、第4の組174は、第2の制御変形部132の縦方向Z2の辺に位置する。 The inverse piezoelectric element 17 located in the first controlled deformation section 131 includes a first set 171 and a second set 172, with the first set 171 located on the horizontal Z1 side of the first controlled deformation section 131 and the second set 172 located on the vertical Z2 side of the first controlled deformation section 131. The inverse piezoelectric element 17 located in the second controlled deformation section 132 includes a third set 173 and a fourth set 174, with the third set 173 located on the horizontal Z1 side of the second controlled deformation section 132 and the fourth set 174 located on the vertical Z2 side of the second controlled deformation section 132.
第1の組171及び第4の組174は、正弦励起信号を受信するために用いられ、第2の組172及び第3の組173は、余弦励起信号を受信するために用いられ、又は、第1の組171及び第4の組174は、余弦励起信号を受信するために用いられ、第2の組172及び第3の組173は、正弦励起信号を受信するために用いられる。 The first set 171 and the fourth set 174 are used to receive a sine excitation signal, and the second set 172 and the third set 173 are used to receive a cosine excitation signal, or the first set 171 and the fourth set 174 are used to receive a cosine excitation signal, and the second set 172 and the third set 173 are used to receive a sine excitation signal.
このように設置すると、励起信号の周波数が393.368kHz~393.871kHzの範囲内にあるとともに、上記方式で逆圧電部17に励起信号を入力することで、制御変形部13の2つの共振モードを同時に励起することができ、それにより、励起信号を受信した後の変形量を制御変形部13の共振励起によりさらに向上させることができ、ひいては、圧電マイクロモータ10全体の回転数及び出力トルクなどのパラメータをさらに向上させることができる。 When installed in this manner, the frequency of the excitation signal is within the range of 393.368 kHz to 393.871 kHz, and by inputting the excitation signal to the inverse piezoelectric unit 17 in the above manner, two resonant modes of the controlled deformation unit 13 can be excited simultaneously. This allows the amount of deformation after receiving the excitation signal to be further improved by the resonant excitation of the controlled deformation unit 13, and ultimately further improves parameters such as the rotation speed and output torque of the entire piezoelectric micromotor 10.
また、励起信号の周波数は、393.368kHz~393.871kHzの範囲内になくてもよく、このとき、依然として前記方式で励起信号を印加すると、第1の組171と第4の組174の逆圧電部は、電気信号で励起されて垂直方向の振動を発生し、第2の組172と第3の組173の逆圧電部は、電気信号で励起されて水平方向の振動を発生し、2つの方向の振動の重ね合わせは、同様にロータを回転させるように駆動できる楕円運動を形成することができる。しかし、このとき、圧電マイクロモータは、非共振状態で動作する。 Furthermore, the frequency of the excitation signal does not have to be within the range of 393.368 kHz to 393.871 kHz. In this case, if the excitation signal is still applied in the above manner, the inverse piezoelectric elements of the first set 171 and the fourth set 174 are excited by the electrical signal to generate vertical vibrations, and the inverse piezoelectric elements of the second set 172 and the third set 173 are excited by the electrical signal to generate horizontal vibrations. The superposition of the vibrations in the two directions can similarly form an elliptical motion that can drive the rotor to rotate. However, in this case, the piezoelectric micromotor operates in a non-resonant state.
なお、図4に示す受動変形部14の変形量は、図5に示す受動変形部14の変形量よりも小さいが、これは、実際には発明者らが異なるデータ条件で得られた模擬図である。したがって、図4と図5の変形量の違いは、本実施例の効果と矛盾しない。 Note that the amount of deformation of the passive deformation section 14 shown in Figure 4 is smaller than the amount of deformation of the passive deformation section 14 shown in Figure 5, but this is actually a simulation obtained by the inventors under different data conditions. Therefore, the difference in the amount of deformation between Figures 4 and 5 does not contradict the effect of this embodiment.
いくつかの実施例では、伝動リンク群15は、可撓性ヒンジ、ホーン、及び剛性リンクのうちの少なくとも1つを含む。このように設置すると、伝動リンク群15の変位拡大作用をより良好に実現することができ、すなわち、伝動リンク群15が受動変形部14に伝達する変形量は、予め設定された数値により近づくことができ、それにより、逆圧電部17が同じ変形量を生じる場合に受動変形部14が生じる変形量をさらに向上させることができ、ひいては、ステータ11の動作効率、及び圧電マイクロモータ10全体の動作効率をさらに向上させることができる。 In some embodiments, the transmission link group 15 includes at least one of a flexible hinge, a horn, and a rigid link. This arrangement allows the transmission link group 15 to better achieve its displacement amplification function, i.e., the amount of deformation transmitted by the transmission link group 15 to the passive deformation unit 14 can be closer to a preset value. This can further improve the amount of deformation generated by the passive deformation unit 14 when the inverse piezoelectric unit 17 generates the same amount of deformation, thereby further improving the operating efficiency of the stator 11 and the entire piezoelectric micromotor 10.
いくつかの実施例では、図1に示すように、圧電マイクロモータ10は、マイクロティース18をさらに含む。 In some embodiments, as shown in FIG. 1, the piezoelectric micromotor 10 further includes microteeth 18.
マイクロティース18は、ロータ貫通孔16内に設置され、ステータ11とロータ12との間に位置する。マイクロティース18は、ステータ11及びロータ12のうちの少なくとも一方に設置される。ステータ11は、マイクロティース18を介してロータ12と接触する。 The microteeth 18 are installed in the rotor through-hole 16 and are located between the stator 11 and the rotor 12. The microteeth 18 are installed on at least one of the stator 11 and the rotor 12. The stator 11 contacts the rotor 12 via the microteeth 18.
具体的には、マイクロティース18は、図1に示すようにステータ11のみに設置されてもよく、又は、マイクロティース18は、ロータ12のみに設置されてもよく、又は、マイクロティース18は、ステータ11及びロータ12の両方に設置されてもよい。 Specifically, the microteeth 18 may be provided only on the stator 11 as shown in FIG. 1, or the microteeth 18 may be provided only on the rotor 12, or the microteeth 18 may be provided on both the stator 11 and the rotor 12.
しかも、ステータ11を、マイクロティース18を介してロータ12と接触させることで、ロータ12に対するステータ11の作用面積を増加させることができる。具体的には、図6は、圧電マイクロモータ10の制御変形部13に位置する部分の局所拡大図を示し、図6を参照すると、マイクロティース18がステータ11に位置する状況を例にとると、ロータ貫通孔16の形状が楕円形になると、楕円形の短軸が変形前の円形のロータ貫通孔16の直径よりも短く、マイクロティース18がロータ12に押し付けられ、ロータ12に対するロータ貫通孔16の作用面積を向上させる役割を果たす。 Furthermore, by bringing the stator 11 into contact with the rotor 12 via the microteeth 18, the active area of the stator 11 relative to the rotor 12 can be increased. Specifically, Figure 6 shows a localized enlargement of the portion located at the control deformation section 13 of the piezoelectric micromotor 10. Referring to Figure 6, taking the situation where the microteeth 18 are located on the stator 11 as an example, when the rotor through-hole 16 becomes elliptical, the minor axis of the ellipse is shorter than the diameter of the circular rotor through-hole 16 before deformation, and the microteeth 18 are pressed against the rotor 12, thereby increasing the active area of the rotor through-hole 16 relative to the rotor 12.
なお、マイクロティース18を視覚的に示すために、図に示すステータ11とロータ12との間の隙間は比較的大きいが、実際には、マイクロティース18自体が小さく、ロータ貫通孔16の形状が楕円形になると、ステータ11とロータ12の材料が可撓性を有するため、ステータ11は、ロータ12と接触することができる。 Note that the gap between the stator 11 and rotor 12 shown in the figure is relatively large to visually show the microteeth 18. However, in reality, if the microteeth 18 themselves are small and the rotor through-hole 16 is elliptical in shape, the materials of the stator 11 and rotor 12 are flexible, allowing the stator 11 to come into contact with the rotor 12.
ステータ11がマイクロティース18を介してロータ12と接触することにより、ロータ12に対するステータ11の作用面積を増加させることができ、それにより、ステータ11からロータ12への動力伝送効率を向上させ、ひいては、圧電マイクロモータ10の性能を向上させることができる。 By having the stator 11 contact the rotor 12 via the microteeth 18, the active area of the stator 11 relative to the rotor 12 can be increased, thereby improving the efficiency of power transmission from the stator 11 to the rotor 12 and ultimately improving the performance of the piezoelectric micromotor 10.
いくつかの実施例では、マイクロティース18は、等間隔で分布し、且つ隣接するマイクロティース18の間隔は、波長の整数倍である。波長は、λ=v×Tの式に従う。ここで、λは、波長であり、vは、ステータ11又はロータ12内の音速であり、Tは、正弦励起信号が印加される周期である。 In some embodiments, the microteeth 18 are evenly spaced and the spacing between adjacent microteeth 18 is an integer multiple of the wavelength. The wavelength follows the formula λ = v × T, where λ is the wavelength, v is the speed of sound in the stator 11 or rotor 12, and T is the period over which the sinusoidal excitation signal is applied.
具体的には、マイクロティース18がステータ11のみに設置される場合に、vは、ステータ11内の音速である。マイクロティース18がロータ12のみに設置される場合に、vは、ロータ12内の音速である。 Specifically, when the microteeth 18 are installed only on the stator 11, v is the speed of sound within the stator 11. When the microteeth 18 are installed only on the rotor 12, v is the speed of sound within the rotor 12.
マイクロティース18を同時に上記分布規則に合致させることにより、ステータ11を、マイクロティース18を介してロータ12とより良好に接触させることができ、ロータ12に対するステータ11の作用面積を増大させ、それにより、ステータ11からロータ12への動力伝送効率をさらに向上させることができ、ひいては、圧電マイクロモータ10の性能をさらに向上させることができる。 By simultaneously aligning the microteeth 18 with the above distribution rules, the stator 11 can be in better contact with the rotor 12 via the microteeth 18, increasing the active area of the stator 11 relative to the rotor 12, thereby further improving the efficiency of power transmission from the stator 11 to the rotor 12 and ultimately further improving the performance of the piezoelectric micromotor 10.
いくつかの実施例では、図7は、マイクロ駆動構造20の構造概略図を示し、可撓性キャリアボード21は、中空の矩形板状構造である。図7に示すように、圧電マイクロモータ10は、マイクロ駆動構造20をさらに含む。 In some embodiments, Figure 7 shows a structural schematic diagram of the micro-actuation structure 20, where the flexible carrier board 21 is a hollow rectangular plate-like structure. As shown in Figure 7, the piezoelectric micromotor 10 further includes the micro-actuation structure 20.
図8を参照すると、マイクロ駆動回路23の概略構造図を示し、マイクロ駆動構造20は、導電性ポスト22及びマイクロ駆動回路23を含む。マイクロ駆動回路23は、可撓性キャリアボード21に設置される。導電性ポスト22の一端がマイクロ駆動回路23に電気的に接続され、他端が逆圧電部17に電気的に接続される。 Referring to Figure 8, a schematic structural diagram of the micro-drive circuit 23 is shown. The micro-drive structure 20 includes conductive posts 22 and a micro-drive circuit 23. The micro-drive circuit 23 is mounted on a flexible carrier board 21. One end of the conductive posts 22 is electrically connected to the micro-drive circuit 23, and the other end is electrically connected to the inverse piezoelectric portion 17.
具体的には、図7に示す領域Q6は、圧電マイクロモータ10のステータ11、ロータ12、制御変形部13、受動変形部14、伝動リンク群15、ロータ貫通孔16、逆圧電部17、マイクロティース18、及び予圧構造19などの部分を指すために用いられる。 Specifically, area Q6 shown in Figure 7 is used to refer to parts such as the stator 11, rotor 12, controlled deformation section 13, passive deformation section 14, transmission link group 15, rotor through-hole 16, inverse piezoelectric section 17, microteeth 18, and preload structure 19 of the piezoelectric micromotor 10.
しかも、図7に示すように、可撓性キャリアボード21のフレームは、中空の矩形板状構造であり、可撓性キャリアボード21は、ステータ11を取り囲む。マイクロ駆動回路23は、可撓性複合回路基板であり、低電圧駆動圧電マイクロモータ専用駆動制御チップ、チップ抵抗器、コンデンサ、インダクタンスなどの剛性デバイスを含むだけでなく、パッド及びリード線なども含み、上記全てのデバイスは、いずれも可撓性キャリアボード21に集積される。可撓性キャリアボード21は、可撓性ベース材料を採用し、例えば、ポリイミド、ポリエチレン、又はポリエチレンテレフタレートを採用することができるが、これらに限定されない。圧電マイクロモータ10にマイクロ駆動構造20を集積することにより、圧電マイクロモータ10のモータ部分及び駆動部分の一体化を実現し、圧電マイクロモータ10の集積度を向上させることができる。 Furthermore, as shown in FIG. 7 , the frame of the flexible carrier board 21 is a hollow rectangular plate-like structure, and the flexible carrier board 21 surrounds the stator 11. The micro-drive circuit 23 is a flexible composite circuit board, and includes not only rigid devices such as a drive control chip dedicated to the low-voltage drive piezoelectric micro-motor, chip resistors, capacitors, and inductances, but also pads and lead wires, etc., all of which are integrated on the flexible carrier board 21. The flexible carrier board 21 employs a flexible base material, such as, but not limited to, polyimide, polyethylene, or polyethylene terephthalate. Integrating the micro-drive structure 20 on the piezoelectric micro-motor 10 achieves integration of the motor and drive parts of the piezoelectric micro-motor 10, thereby improving the degree of integration of the piezoelectric micro-motor 10.
マイクロ駆動回路23の各デバイス、例えば、リード線及びパッドなどは、いずれも、電気流体インクジェット印刷方式で可撓性キャリアボード21に形成され、それにより、より微細なマイクロ駆動回路23構造を形成することができる。 Each device of the microdrive circuit 23, such as the lead wires and pads, is formed on the flexible carrier board 21 using an electrofluidic inkjet printing method, thereby enabling the formation of a finer microdrive circuit 23 structure.
なお、本発明の実施例で採用される中空の矩形板状構造の可撓性キャリアボード21は、実行可能な実施例であるが、他の実施例ではこれに限定されない。例えば、可撓性キャリアボード21は、全体の矩形の可撓性キャリアボードであってもよく、マイクロ駆動構造20は、層状に積層して圧電マイクロモータ10に設置されてもよく、このとき、図8に示すマイクロ駆動回路23の構造概略図を参照すると、マイクロ駆動回路23上の圧電マイクロモータ10における圧電セラミックに接続されようとする第1のパッド40、第2のパッド41、第3のパッド42及び第4のパッド43を、第1の制御変形部131又は第2の制御変形部132における逆圧電部17と平行な位置に設置する。第1のパッド40、第2のパッド41、第3のパッド42、及び第4のパッド43は、矩形として設置されてもよく、導電性ポスト22は、対応するパッドと逆圧電部17に電気的に接続され、それにより、導電性ポスト22を介して回路の導通とマイクロ駆動構造20に対する支持作用を同時に実現することができる。 While the hollow rectangular flexible carrier board 21 employed in the embodiments of the present invention is a viable embodiment, other embodiments are not limited thereto. For example, the flexible carrier board 21 may be an entirely rectangular flexible carrier board, and the micro-drive structure 20 may be stacked in layers and installed on the piezoelectric micro-motor 10. In this case, referring to the structural schematic diagram of the micro-drive circuit 23 shown in Figure 8, the first pad 40, second pad 41, third pad 42, and fourth pad 43 on the micro-drive circuit 23 to be connected to the piezoelectric ceramic in the piezoelectric micro-motor 10 are positioned parallel to the inverse piezoelectric portion 17 in the first control deformation portion 131 or the second control deformation portion 132. The first pad 40, the second pad 41, the third pad 42, and the fourth pad 43 may be arranged in a rectangular shape, and the conductive posts 22 are electrically connected to the corresponding pads and the inverse piezoelectric portion 17, thereby simultaneously realizing circuit conduction and supporting the micro-actuating structure 20 via the conductive posts 22.
本発明の実施例は、圧電マイクロモータ10の製造方法をさらに提供し、図9は、圧電マイクロモータ10の製造方法のフローチャートを示す。図9に示すように、当該圧電マイクロモータ10の製造方法は、ステップS110~ステップS140を含む。 An embodiment of the present invention further provides a method for manufacturing a piezoelectric micromotor 10, and FIG. 9 shows a flowchart of the method for manufacturing a piezoelectric micromotor 10. As shown in FIG. 9, the method for manufacturing the piezoelectric micromotor 10 includes steps S110 to S140.
ステップS110において、ベースを提供する。 In step S110, the base is provided.
ステップS120において、ベースをレーザー切断してステータベースを形成し、ステータベースに0.01ミリメートル~0.1ミリメートルの厚さの逆圧電部をマグネトロンスパッタリング技術でメッキして形成する。 In step S120, the base is laser cut to form the stator base, and a 0.01 to 0.1 mm thick inverse piezoelectric portion is plated onto the stator base using magnetron sputtering technology.
具体的には、ステータベースは、第1の制御変形部131、第2の制御変形部132、受動変形部14、及び伝動リンク群15を含む。 Specifically, the stator base includes a first control deformation section 131, a second control deformation section 132, a passive deformation section 14, and a transmission link group 15.
ステップS130において、逆圧電部17を形成した後に、分極プロセスにより逆圧電部17を分極してステータ11を形成する。 In step S130, after the inverse piezoelectric element 17 is formed, the inverse piezoelectric element 17 is polarized using a polarization process to form the stator 11.
ステップS140において、逆圧電部17を分極した後に、可撓性キャリアボード21を提供する。マイクロ駆動回路23を可撓性キャリアボード21に形成してマイクロ駆動構造20を形成する。マイクロ駆動回路23のパッドを逆圧電部17に電気的に接続する。 In step S140, after the inverse piezoelectric portion 17 is polarized, a flexible carrier board 21 is provided. A micro-drive circuit 23 is formed on the flexible carrier board 21 to form the micro-drive structure 20. The pads of the micro-drive circuit 23 are electrically connected to the inverse piezoelectric portion 17.
このように設置すると、ステータ11を一体成形の方式で形成することができ、すなわち、制御変形部13、受動変形部14、及び伝動リンク群15を一体に形成することができ、それにより、ミリメートル級乃至マイクロメートル級の圧電マイクロモータ10の加工要求を満たすことができ、ひいては、各部分の加工誤差を低減して圧電マイクロモータ10が安定的な動作を確保することができる。 By installing it in this manner, the stator 11 can be formed using a one-piece molding method, i.e., the control deformation section 13, the passive deformation section 14, and the transmission link group 15 can be formed as a single unit, thereby meeting the processing requirements of the piezoelectric micromotor 10 on the millimeter to micrometer scale, and ultimately reducing processing errors in each part to ensure stable operation of the piezoelectric micromotor 10.
いくつかの実施例では、ステータベースに逆圧電部17をマグネトロンスパッタリング技術でメッキし、分極プロセスにより逆圧電部17を分極することは、
高分子マスク板をステータベースに設置し、ステータベースに逆圧電部17をマグネトロンスパッタリング技術でメッキして形成することと、逆圧電部17を形成した後に、高分子マスク板を除去し、コロナ分極プロセスにより逆圧電部17を分極することと、を含む。
In some embodiments, plating the inverse piezoelectric portion 17 on the stator base by magnetron sputtering technology and poling the inverse piezoelectric portion 17 by a poling process may include:
The method includes placing a polymer mask plate on a stator base, plating an inverse piezoelectric portion 17 on the stator base by magnetron sputtering technology, and removing the polymer mask plate after forming the inverse piezoelectric portion 17, and polarizing the inverse piezoelectric portion 17 by a corona polarization process.
ステータベースの寸法が小さいので、それに応じて、逆圧電部17の寸法も小さく、より高い精度が必要とされる。高分子マスク板を設置し、マグネトロンスパッタリングする方式で、逆圧電部17をステータベースに直接堆積して形成することができ、それにより、逆圧電部17を小さい誤差で形成することができ、圧電マイクロモータ10の逆圧電部17に対する誤差要求を達成することができる。しかも、逆圧電部17を直接堆積して形成することにより、別途に逆圧電部17を製造して組み立てる場合に比べて、組み立てる工程が省略されるので、誤差をさらに低減させることができる。 Since the dimensions of the stator base are small, the dimensions of the inverse piezoelectric portion 17 are also small, requiring greater precision. The inverse piezoelectric portion 17 can be deposited directly onto the stator base using a polymer mask plate and magnetron sputtering, allowing the inverse piezoelectric portion 17 to be formed with small tolerances and meeting the tolerance requirements for the inverse piezoelectric portion 17 of the piezoelectric micromotor 10. Furthermore, by directly depositing the inverse piezoelectric portion 17, the assembly process is omitted compared to manufacturing and assembling the inverse piezoelectric portion 17 separately, further reducing tolerances.
いくつかの実施例では、分極プロセスにより逆圧電部17を分極した後に、
高分子マスク板をステータ11に設置し、ロータ貫通孔16内にロータ12をマグネトロンスパッタリング技術でメッキして形成することと、ロータ12を形成した後に、高分子マスク板を除去することと、をさらに含む。
In some embodiments, after the polarization process has been performed to polarize the inverse piezoelectric portion 17,
The method further includes placing a polymer mask plate on the stator 11, plating the rotor 12 in the rotor through-hole 16 using magnetron sputtering technology, and removing the polymer mask plate after the rotor 12 is formed.
具体的には、ロータ12をロータ貫通孔16内にメッキして形成する際に、ロータ12とロータ貫通孔16との間に隙間が存在する。したがって、メッキして形成するロータ12は、ロータ貫通孔16から互いに独立するように保持することができる。しかも、ロータ12とロータ貫通孔16との隙間に落下した材料の一部も、ステータ11及びロータ12の加工精度に影響を与えることなく、後のプロセスで除去することができる。 Specifically, when the rotor 12 is formed by plating inside the rotor through-hole 16, a gap exists between the rotor 12 and the rotor through-hole 16. Therefore, the rotor 12 formed by plating can be held independent of the rotor through-hole 16. Furthermore, some of the material that falls into the gap between the rotor 12 and the rotor through-hole 16 can be removed in a later process without affecting the machining accuracy of the stator 11 and rotor 12.
ステータ11の寸法が小さいので、それに応じて、ロータ12の寸法も小さく、より高い精度が必要とされる。高分子マスク板を設置し、マグネトロンスパッタリングする方式で、ロータ12をステータ11に直接堆積して形成することができ、それにより、ロータ12を小さい誤差で形成することができ、圧電マイクロモータ10のロータ12に対する誤差要求を達成することができる。しかも、ロータ12を直接堆積して形成することにより、別途にロータ12を製造して組み立てる場合に比べて、組み立てる工程が省略されるので、誤差をさらに低減させることができる。 Since the dimensions of the stator 11 are small, the dimensions of the rotor 12 are also small, requiring greater precision. The rotor 12 can be formed by depositing it directly onto the stator 11 using a polymer mask plate and magnetron sputtering, allowing the rotor 12 to be formed with small tolerances and meeting the tolerance requirements for the rotor 12 of the piezoelectric micromotor 10. Furthermore, by directly depositing the rotor 12, the assembly process is omitted compared to manufacturing and assembling the rotor 12 separately, further reducing tolerances.
いくつかの実施例では、ロータ12を形成した後に、
予圧構造19をステータ11に取り付けることと、可撓性キャリアボード21にマイクロ駆動回路23をインクジェット印刷の方式で形成することと、
ソリッドスリーブをマイクロ駆動回路23のパッドに設置することであって、ソリッドスリーブの中空部分は、マイクロ駆動回路23のパッドと位置合わせされることと、導電性接着剤をソリッドスリーブ内に流し込むことと、導電性接着剤が凝固した後にソリッドスリーブを除去し、凝固した導電性接着剤を研磨して導電性ポスト22を形成することと、導電性ポスト22の他端を逆圧電部17に電気的に接続することと、をさらに含む。
In some embodiments, after forming the rotor 12,
Attaching a preload structure 19 to the stator 11; forming a micro-drive circuit 23 on a flexible carrier board 21 by inkjet printing;
The method further includes placing a solid sleeve on a pad of the micro-drive circuit 23, with the hollow portion of the solid sleeve aligned with the pad of the micro-drive circuit 23; pouring a conductive adhesive into the solid sleeve; removing the solid sleeve after the conductive adhesive has solidified; grinding the solidified conductive adhesive to form a conductive post 22; and electrically connecting the other end of the conductive post 22 to the inverse piezoelectric portion 17.
具体的には、マイクロ駆動回路23は、第1のパッド40、第2のパッド41、第3のパッド42、及び第4のパッド43を含む。設置されたソリッドスリーブは、高さ1.5ミリメートルの中空矩形スリーブであってもよいが、これに限定されない。ここで、導電性接着剤は、エポキシ系導電性接着剤であってもよく、具体的には、E-Solder3022であってもよいが、これに限定されない。 Specifically, the micro-drive circuit 23 includes a first pad 40, a second pad 41, a third pad 42, and a fourth pad 43. The installed solid sleeve may be, but is not limited to, a hollow rectangular sleeve with a height of 1.5 mm. Here, the conductive adhesive may be, but is not limited to, an epoxy-based conductive adhesive, specifically, E-Solder 3022.
このような方法により、マイクロ駆動構造20を製造して得ることができる。マイクロ駆動回路23を可撓性キャリアボード21内に集積することにより、マイクロ駆動構造20を圧電マイクロモータ10に集積することができ、それにより、圧電マイクロモータ10のモータ部分及び駆動部分の一体化を実現し、圧電マイクロモータ10の集積度を向上させることができる。 Using this method, the micro-drive structure 20 can be manufactured and obtained. By integrating the micro-drive circuit 23 within the flexible carrier board 21, the micro-drive structure 20 can be integrated into the piezoelectric micro-motor 10, thereby realizing integration of the motor portion and drive portion of the piezoelectric micro-motor 10 and improving the degree of integration of the piezoelectric micro-motor 10.
本発明の上記実施例は、矛盾を生じない状況で、互いに補完可能である。 The above-described embodiments of the present invention can complement each other in a manner that does not result in any contradictions.
なお、図面において、層及び領域の寸法は、図示の明瞭化のために誇張されることがある。また、素子又は層が他の素子又は層の「上」にあると称する場合に、他の素子の上に直接配置されてもよく、又は中間の層が存在してもよいことが理解される。また、素子又は層が他の素子又は層の「下」にあると称する場合に、他の素子の下に直接配置されてもよく、又は1つ以上の中間の層又は素子が存在してもよい。また、素子又は層が2つの層又は2つの素子の「間」にあると称する場合に、それは2つの層又は2つの素子の間の唯一の層であってもよく、1つ以上の中間の層又は素子が存在してもよい。本明細書全体において、同様の参照符号は、同様の素子を指す。 In the drawings, the dimensions of layers and regions may be exaggerated for clarity of illustration. It is understood that when an element or layer is referred to as being "on" another element or layer, it may be located directly on the other element, or there may be intermediate layers. It is understood that when an element or layer is referred to as being "below" another element or layer, it may be located directly below the other element, or there may be one or more intermediate layers or elements. It is understood that when an element or layer is referred to as being "between" two layers or elements, it may be the only layer between the two layers or elements, or there may be one or more intermediate layers or elements. Like reference numerals refer to like elements throughout this specification.
用語「複数」とは、特に明記しない限り、2つ以上を指す。 The term "plurality" refers to two or more unless otherwise specified.
当業者であれば、本明細書を考慮し及び本明細書に開示された開示を実践すると、本発明の他の実施手段を容易に想到する。本発明は、本発明の任意の変形、用途又は適応性変化を含むことを意図し、これらの変形、用途又は適応性変化は、本発明の一般的な原理に従い且つ本発明に開示されていない本技術分野における公知常識又は慣用技術手段を含む。明細書及び実施例は、例示的なものと見なされ、本発明の真の範囲及び精神は、以下の特許請求の範囲により示される。 Other implementations of the present invention will be apparent to those skilled in the art from consideration of the specification and practice of the disclosure herein. The present invention is intended to include any modification, use, or adaptation of the present invention, which modification, use, or adaptation follows from the general principles of the present invention and includes means known or commonly used in the art that are not disclosed herein. The specification and examples are considered exemplary only, with the true scope and spirit of the invention being indicated by the following claims.
理解されるように、本発明は、上記で説明され、図面に示された精密な構造に限定されず、その範囲から逸脱することなく、様々な修正及び変更を行うことができる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によりのみ限定される。
It will be understood that the present invention is not limited to the exact construction described above and illustrated in the drawings, and various modifications and changes can be made without departing from the scope thereof, which is limited only by the appended claims.
Claims (8)
前記制御変形部及び前記受動変形部には少なくとも1つのロータ貫通孔が設置され、前記ロータは、前記ロータ貫通孔内に設置され、
前記制御変形部には、変形を生じさせるための逆圧電部がさらに設置され、
前記伝動リンク群は、前記制御変形部と前記受動変形部との間に位置し、前記伝動リンク群は、少なくとも2つの伝動リンクを含み、前記伝動リンクの両端がそれぞれ前記制御変形部及び前記受動変形部に接続され、
前記制御変形部、前記受動変形部、及び前記伝動リンク群は、一体に形成され、
前記制御変形部は、第1の制御変形部及び第2の制御変形部を含み、前記伝動リンク群は、第1のリンク群及び第2のリンク群を含み、前記第1のリンク群は、前記第1の制御変形部と前記受動変形部との間に位置し、前記第2のリンク群は、前記第2の制御変形部と前記受動変形部との間に位置し、前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部は、前記受動変形部の両側に対称に設置され、
前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部は、矩形であり、前記逆圧電部は、前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部のそれぞれの4つの辺に位置し、前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部のそれぞれの4つの角部は円弧形である、ことを特徴とする圧電マイクロモータ。 A piezoelectric micromotor including a stator and a rotor, wherein the stator includes a control deformation portion, a passive deformation portion, and a group of transmission links;
At least one rotor through-hole is provided in the controlled deformation portion and the passive deformation portion, and the rotor is provided in the rotor through-hole;
The control deformation unit is further provided with an inverse piezoelectric unit for generating deformation,
the power transmission link group is located between the control deformation section and the passive deformation section, the power transmission link group includes at least two power transmission links, both ends of the power transmission links are connected to the control deformation section and the passive deformation section, respectively;
the control deformation portion, the passive deformation portion, and the power transmission link group are integrally formed,
the control deformation section includes a first control deformation section and a second control deformation section, the power transmission link group includes a first link group and a second link group, the first link group is located between the first control deformation section and the passive deformation section, the second link group is located between the second control deformation section and the passive deformation section, and the first control deformation section and the second control deformation section are installed symmetrically on both sides of the passive deformation section,
A piezoelectric micromotor characterized in that the first control deformation portion and the second control deformation portion are rectangular, the inverse piezoelectric portion is located on each of the four sides of the first control deformation portion and the second control deformation portion, and the four corners of the first control deformation portion and the second control deformation portion are arc-shaped .
前記第1の制御変形部に位置する前記逆圧電部は、第1の組及び第2の組を含み、前記第1の組は、前記第1の制御変形部の横方向の辺に位置し、前記第2の組は、前記第1の制御変形部の縦方向の辺に位置し、前記第2の制御変形部に位置する前記逆圧電部は、第3の組及び第4の組を含み、前記第3の組は、前記第2の制御変形部の横方向の辺に位置し、前記第4の組は、前記第2の制御変形部の縦方向の辺に位置し、
前記第1の組及び前記第4の組は、正弦励起信号を受信するために用いられ、前記第2の組及び前記第3の組は、余弦励起信号を受信するために用いられ、又は、前記第1及び前記第4の組は、余弦励起信号を受信するために用いられ、前記第2組及び前記第3の組は、正弦励起信号を受信するために用いられる、ことを特徴とする請求項2に記載の圧電マイクロモータ。 The direction of the control deformation portion directed toward the passive deformation portion is a horizontal direction, and the direction perpendicular to the horizontal direction is a vertical direction;
the inverse piezoelectric portion located in the first control deformation portion includes a first set and a second set, the first set being located on a horizontal side of the first control deformation portion and the second set being located on a vertical side of the first control deformation portion; the inverse piezoelectric portion located in the second control deformation portion includes a third set and a fourth set, the third set being located on a horizontal side of the second control deformation portion and the fourth set being located on a vertical side of the second control deformation portion;
3. The piezoelectric micromotor of claim 2, wherein the first and fourth sets are used to receive sinusoidal excitation signals and the second and third sets are used to receive cosine excitation signals, or the first and fourth sets are used to receive cosine excitation signals and the second and third sets are used to receive sinusoidal excitation signals.
前記マイクロティースは、前記ロータ貫通孔内に設置され、前記ステータと前記ロータとの間に位置し、前記マイクロティースは、前記ステータ及び前記ロータのうちの少なくとも一方に設置され、前記ステータは、前記マイクロティースを介して前記ロータと接触し、
前記マイクロティースは、等間隔で分布し、且つ隣接する前記マイクロティースの間隔は、波長の整数倍であり、前記波長は、λ=v×Tの式に従い、ここで、λは、波長であり、vは、ステータ又はロータ内の音速であり、Tは、正弦励起信号が印加される周期であり、
前記圧電マイクロモータは、マイクロ駆動構造をさらに含み、
前記マイクロ駆動構造は、導電性ポスト及びマイクロ駆動回路を含み、前記マイクロ駆動回路は、可撓性キャリアボードに設置され、前記導電性ポストの一端が前記マイクロ駆動回路に電気的に接続され、他端が前記逆圧電部に電気的に接続される、ことを特徴とする請求項1に記載の圧電マイクロモータ。 The piezoelectric micromotor further includes microteeth;
the microteeth are installed in the rotor through-hole and positioned between the stator and the rotor, the microteeth are installed on at least one of the stator and the rotor, and the stator contacts the rotor via the microteeth;
the microteeth are equally spaced and the spacing between adjacent microteeth is an integer multiple of a wavelength, the wavelength being in accordance with the formula λ=v×T, where λ is the wavelength, v is the speed of sound in the stator or rotor, and T is the period during which a sinusoidal excitation signal is applied;
The piezoelectric micromotor further includes a micro-drive structure;
The piezoelectric micro motor of claim 1, characterized in that the micro-drive structure includes conductive posts and a micro-drive circuit, the micro-drive circuit is mounted on a flexible carrier board, one end of the conductive posts is electrically connected to the micro-drive circuit, and the other end is electrically connected to the inverse piezoelectric portion.
前記ベースをレーザー切断してステータベースを形成し、前記ステータベースに0.01ミリメートル~0.1ミリメートルの厚さの逆圧電部をマグネトロンスパッタリング技術でメッキして形成することと、
前記逆圧電部を形成した後に、分極プロセスにより前記逆圧電部を分極してステータを形成することと、
前記逆圧電部を分極した後に、可撓性キャリアボードを提供することと、
マイクロ駆動回路を前記可撓性キャリアボードに形成してマイクロ駆動構造を形成することと、
前記マイクロ駆動回路のパッドを前記逆圧電部に電気的に接続することと、を含み、
前記ステータベースは、第1の制御変形部と、第2の制御変形部と、受動変形部と、第1のリンク群と、第2のリンク群とを含み、前記第1のリンク群は、前記第1の制御変形部と前記受動変形部との間に位置し、前記第2のリンク群は、前記第2の制御変形部と前記受動変形部との間に位置し、前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部は、前記受動変形部の両側に対称に設置され、
前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部は、矩形であり、前記逆圧電部は、前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部のそれぞれの4つの辺に位置し、前記第1の制御変形部及び前記第2の制御変形部のそれぞれの4つの角部は円弧形である、
ことを特徴とする圧電マイクロモータの製造方法。 To provide a base and
laser cutting the base to form a stator base, and plating a 0.01 mm to 0.1 mm thick inverse piezoelectric portion on the stator base using magnetron sputtering technology;
After forming the inverse piezoelectric portion, polarizing the inverse piezoelectric portion by a polarization process to form a stator;
providing a flexible carrier board after poling the inverse piezoelectric portion;
forming a micro-drive circuit on the flexible carrier board to form a micro-drive structure;
electrically connecting pads of the micro-drive circuit to the counter-piezoelectric portion ;
the stator base includes a first controllable deformation section, a second controllable deformation section, a passive deformation section, a first link group, and a second link group, the first link group being located between the first controllable deformation section and the passive deformation section, the second link group being located between the second controllable deformation section and the passive deformation section, the first controllable deformation section and the second controllable deformation section being symmetrically installed on both sides of the passive deformation section,
the first control deformation portion and the second control deformation portion are rectangular, the inverse piezoelectric portion is located on each of four sides of the first control deformation portion and the second control deformation portion, and four corners of the first control deformation portion and the second control deformation portion are arc-shaped.
A method for manufacturing a piezoelectric micromotor, comprising:
高分子マスク板を前記ステータベースに設置し、前記ステータベースに前記逆圧電部をマグネトロンスパッタリング技術でメッキして形成することと、
前記逆圧電部を形成した後に、前記高分子マスク板を除去し、コロナ分極プロセスにより前記逆圧電部を分極することと、を含む、ことを特徴とする請求項6に記載の圧電マイクロモータの製造方法。 The reverse piezoelectric portion is formed on the stator base by plating using a magnetron sputtering technique, and the reverse piezoelectric portion is polarized by a polarization process.
placing a polymer mask plate on the stator base, and plating the inverse piezoelectric portion on the stator base using a magnetron sputtering technique;
7. The method for manufacturing a piezoelectric micro-motor according to claim 6 , further comprising: after forming the inverse piezoelectric portion, removing the polymer mask plate, and poling the inverse piezoelectric portion by a corona poling process.
高分子マスク板を前記ステータに設置し、ロータ貫通孔内にロータをマグネトロンスパッタリング技術でメッキして形成することと、
前記ロータを形成した後に、前記高分子マスク板を除去することと、をさらに含み、
前記ロータを形成した後に、
予圧構造を前記ステータに取り付けることと、
可撓性キャリアボードにマイクロ駆動回路をインクジェット印刷の方式で形成することと、
ソリッドスリーブを前記マイクロ駆動回路のパッドに設置することであって、前記ソリッドスリーブの中空部分は、前記マイクロ駆動回路のパッドと位置合わせされることと、
導電性接着剤を前記ソリッドスリーブ内に流し込むことと、
前記導電性接着剤が凝固した後に前記ソリッドスリーブを除去し、凝固した前記導電性接着剤を研磨して導電性ポストを形成することと、
前記導電性ポストの他端を前記逆圧電部に電気的に接続することと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項7に記載の圧電マイクロモータの製造方法。 After poling the inverse piezoelectric part by a polarization process,
a polymer mask plate is placed on the stator, and a rotor is formed in the rotor through-hole by plating using a magnetron sputtering technique;
removing the polymer mask plate after forming the rotor;
After forming the rotor,
attaching a preload structure to the stator;
forming a micro driver circuit on a flexible carrier board by inkjet printing;
placing a solid sleeve on a pad of the micro-drive circuit, the hollow portion of the solid sleeve being aligned with the pad of the micro-drive circuit;
pouring a conductive adhesive into the solid sleeve;
removing the solid sleeve after the conductive adhesive has solidified, and grinding the solidified conductive adhesive to form conductive posts;
8. The method for manufacturing a piezoelectric micro-motor according to claim 7 , further comprising: electrically connecting the other end of the conductive post to the inverse piezoelectric portion.
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