[发明专利]一种行波微马达的驱动结构

说明书

本发明公开一种行波微马达的驱动结构，包括环形支撑框和放置于环形支撑框内的圆环体，环形支撑框与圆环体通过若干个支撑梁连接；圆环体由上到下分别为第一电极层和基体，第一电极层包括若干个呈环形排列的扇环形电极，相邻两个扇环形电极间具有间隔，扇环形电极的外径小于基体的外径；基体的侧壁设置有若干个凹槽，凹槽的开口处位于扇环形电极的中线以及相邻两个扇环形电极的交界线上，支撑梁均匀分布于凹槽中。本发明行波微马达的驱动结构通过支撑梁和环形支撑框将驱动结构振动的能量限制在框能，支撑梁固定于行波微马达的节圆处，进一步避免了振动能量向外扩散，大幅度降低了能量的损耗，提高了驱动结构的Q值。

技术领域

本发明涉及压电微马达技术领域，特别是涉及一种行波微马达的驱动结构。

背景技术

行波微马达是一类新型的微执行器元件，在MEMS领域具有巨大的应用潜力。目前常用的行波微马达按驱动材料种类，可以分为静电微马达、电磁微马达、压电微马达等。而其中又以压电微马达最具应用前景，得益于压电材料的逆压电性质，压电微马达能在10V以内的工作电压下实现较大的驱动能力。目前常见的压电微马达采用圆盘结构，通过在圆盘的不同扇环形面分时产生同频率的驻波，从而在圆盘表面激发出连续传递的行波。近几年兴起的基于压电薄膜的微马达，通过在盘状弹性支撑层上制备压电薄膜材料，随后利用图形化工艺得到多个扇环形电极，最终实现各个扇环形面的分时振动。

然而，现有的行波微马达的器件性能始终无法满足人们的预期，其主要原因有以下几点：首先，为提高行波微马达的输出，需要使其具有较小的刚度和较大的弹性模量，这就要求驱动结构与基底连接处较少、较薄，这无疑增大了驱动结构的制备难度，还会使得驱动结构容易断裂；其次，压电材料的性质一直是制约行波微马达发展的重要因素，受制于压电薄膜性能问题，压电行波微马达较多采用压电陶瓷作为功能材料，这使得器件的尺寸难以做小，严重影响微马达的集成；此外，行波微马达工作过程中，需要在驱动结构表面激起连续的行波，行波的传递意味着能量的传递，然而，受限于行波微马达的结构和工作方式，驱动结构部分产生的振动很容易以波的形式向周围扩散，最终通过基底耗散，这使得行波微马达的功耗普遍较大，品质因子-Q值较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种行波微马达的驱动结构，以解决上述现有技术存在的问题，降低行波微马达的功耗，提高行波微马达的输出。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种行波微马达的驱动结构，包括环形支撑框和放置于所述环形支撑框内的圆环体，所述环形支撑框与所述圆环体通过若干个支撑梁连接；所述圆环体由上到下分别为第一电极层和基体，所述第一电极层包括若干个呈环形排列的扇环形电极，相邻两个所述扇环形电极间具有间隔，所述扇环形电极的外径小于所述基体的外径；所述基体的侧壁设置有若干个凹槽，所述凹槽的开口处位于所述扇环形电极的中线以及相邻两个所述扇环形电极的交界线上，所述支撑梁均匀分布于所述凹槽中。

优选地，所述环形支撑框外侧还与行波微马达的基片相连。

优选地，所述基体由上到下分别为PZT薄膜、第二电极层和硅层。

优选地，所述支撑梁为6个，所述扇环形电极为12个，所述凹槽为24个。

优选地，所述支撑梁呈直线型或弯折型。

优选地，所述环形支撑框由上到下分别为PZT薄膜、第二电极层和硅层。

优选地，所述圆环体与所述环形支撑框的底部平齐。

优选地，所述环形支撑框的高度与所述基体的高度相等。

优选地，所述支撑梁一端连接在所述凹槽的开口处，另一端连接在所述环形支撑框上。

本发明行波微马达的驱动结构相对于现有技术取得了以下技术效果：