[发明专利]一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达

说明书

本发明公开了一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达，包括压电薄膜芯片，一组转子齿轮，以及中心齿轮和/或内齿圈；所述的压电薄膜芯片上包含一组薄膜压电马达的定子，所述的定子与转子齿轮底部的转子平台形成旋转式压电马达单元；所述转子齿轮，中心齿轮和/或内齿圈的旋转轴相互平行且轴心位置固定，任一转子齿轮与中心齿轮和/或内齿圈相互啮合，转子齿轮的旋转方向相同，所述的薄膜压电马达的力矩由中心齿轮或内齿圈输出。本发明将压电薄膜芯片与减速器集成，充分利用压电薄膜芯片的潜能，设计得到大体积、大力矩、高旋转精度的新型薄膜压电马达。

技术领域

本发明属于微电子机械系统(MEMS)技术领域，涉及一种压电马达，特别是涉及一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达。

背景技术

压电马达是由电路驱动压电材料振动与转子摩擦而运动的。因此压电马达力矩密度高，保持力矩大，旋转精度高，电磁兼容性好，而广泛用作为各类旋转平台，搭载精密器件。

压电材料按形体可分为块状压电材料和薄膜压电材料。块状压电材料一般体积较大，但是无法进行精细加工，且不能与微电子工艺集成。薄膜压电材料可以采用微电子工艺进行精密加工并与微电子电路集成，这是保证压电马达性能及批量化生产的关键。但是单个薄膜压电马达体积却不能做的很大(因为薄膜材料缘故，薄膜容易断裂)，导致即使力矩密度大，而薄膜压电马达总的输出力矩较小。这限制了薄膜压电马达在大体积，大力矩方向上的应用。

减速器是通过一些齿轮结构相互啮合，达到降低转速以及提高力矩的装置(同时提高旋转精度)。通过多个齿轮组组成的减速器还可以把多个输入力矩一起放大并汇合起来，对外输出力矩。输出力矩通过某种结构作用在旋转平台上。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成式薄膜压电马达，利用压电薄膜晶片可制造出多个小压电马达结构的优点，结合减速器结构，将包含多个小马达结构的压电薄膜芯片与齿轮组减速器结构进行集成，从而制造一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达，可以把多个输入力矩放大并汇合输出，具有输出力矩大，旋转精度高的优点。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种集成压电薄膜芯片和减速器的薄膜压电马达，其特征在于，所述的薄膜压电马达内包含压电薄膜芯片，一组转子齿轮，以及中心齿轮和/或内齿圈；所述的压电薄膜芯片上包含一组薄膜压电马达的定子结构，任一所述的转子齿轮通过底部的转子平台与对应的定子结构摩擦联接，所述的定子结构与转子平台形成旋转式压电马达单元；所述的转子齿轮和中心齿轮是外齿轮，内齿圈是内齿轮，转子齿轮及中心齿轮和/或内齿圈的旋转轴相互平行且轴心位置固定，所述的转子齿轮与中心齿轮和/或内齿圈相互啮合，任一转子齿轮的旋转方向相同，所述的薄膜压电马达的力矩由中心齿轮或内齿圈输出。

压电薄膜晶片可以利用微电子工艺在一个器件中制造出包含多个压电马达单元(小马达结构)的芯片，并保证精度。该芯片上的压电马达单元可与转子相互配合，在电路驱动下压电马达单元产生振动，依靠摩檫力带动转子旋转。本发明所述的薄膜压电马达将压电薄膜芯片和减速器进行集成设计，一个压电薄膜芯片上的多个压电马达单元与转子齿轮相互配合，摩擦产生多个输入力矩并带动转子齿轮旋转，多个输入力矩通过齿轮组(减速器)的放大和汇合作用后在中心齿轮或内齿圈输出力矩，从而得到体积扩展，大力矩，高旋转精度的新型薄膜压电马达。

所述的薄膜压电马达中，转子齿轮，中心齿轮和/或内齿圈的齿形可同时采用正齿，或同时采用斜齿。

本发明所述的薄膜压电马达中，在包含中心齿轮的情况下，中心齿轮可以选择性地产生或不产生输入力矩。当中心齿轮产生输入力矩时，所述压电薄膜芯片上增加的一个定子结构与中心齿轮的转子平台形成压电马达单元，且中心齿轮旋转方向与转子齿轮相反。

本发明所述的薄膜压电马达，根据力矩的输入输出方式，可以采用以下各种不同的结构方式之一：