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专利号: 2018107491873
申请人: 山东理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种静电驱动微马达装置包括微梁静电驱动系统、动力输出系统和马达启动停止系统三部分;静电驱动装置由固定端(1)、电源开关(2)、直流电源(3)、上极板(4)、上极板接触弹簧(5)、上电极(6)、微梁(7)、下电极(8)、下极板接触弹簧(9)和下极板(10)组成;固定端(1)与底座连接,微梁(7)左端与固定端(1)固定连接,右端与质量块(12)固定连接,微梁(7)上表面和下表面分别电镀一层铜元素导电薄膜,组成上电极(6)和下电极(8),薄膜厚度为

50微米,宽度与梁等宽,长度与上极板(4)和下极板(10)相等,上电极(6)和下电极(8)通过金属导线连接导通;上电极(6)与上极板(4)形成一个平行板电容器,下电极(8)与下极板(10)形成一个平行板电容器,两个平行板电容器尺寸和板间距离完全相同,以微梁(7)轴线为对称轴对称分布,上极板(4)和下极板(10)分别与底座固定;上极板接触弹簧(5)固定在上极板(4)中央,下极板接触弹簧(9)固定在下极板(10)中央,上极板接触弹簧(5)和下极板接触弹簧(9)均由金属丝做成;电源开关(2)左端连接下极板(10),右端连接直流电源(3),直流电源(3)右端连接上极板(4);动力输出系统由质量块(12)、质量块铰链(13)、惯性轮铰链(14)、连杆(15)、连杆铰链(16)和惯性轮(17)组成,连杆(15)下端通过质量块铰链(13)与质量块(12)连接,上端通过连杆铰链(16)与惯性轮(17)连接,惯性轮(17)轮心通过惯性轮铰链(14)与底座连接;马达启动系统由电磁铁(11)、质量块(12)和微梁(7)组成,电磁铁(11)位于质量块(12)正下方;

微机械马达工作过程表述如下:对电磁铁(11)进行通电操作,电磁铁(11)通电,电磁铁(11)产生电磁力,吸引铁磁性质量块(12)向下运动,质量块(12)带动微梁(7)产生弯曲变形,设计微梁(7)变形对应的连杆(15)上端到达下止点,使得下电极(8)通过下极板接触弹簧(9)与下极板(10)导通,闭合电源开关(2),直流电源(3)向上极板(4)和上电极(6)组成的电容器充电,上极板(4)充正电荷,上电极(6)充负电荷;对电磁铁(11)进行断电操作,电磁铁(11)断电,电磁铁(11)电磁力消失,对质量块(12)产生的电磁引力消失,微梁(7)在弹性力和平行板电容器间的静电引力作用下向上运动,质量块(12)推动连杆(15)做平面运动,连杆(15)推动惯性轮(17)做定轴转动;

微梁(7)向上运动,越过平衡位置,上极板(4)的上极板接触弹簧(5)与上电极(6)接触导通,上极板(4)和上电极(6)电容器发生电中和,电中和结束后,直流电源(3)接着给下极板(10)和下电极(8)电容器充电,连杆(15)上端继续向上运动,达到上止点时速度为零,连杆(15)在微梁(7)弹性力、下极板(10)和下电极(8)间静电引力作用下向下做平面运动,推动惯性轮(17)做定轴转动;

微梁(7)越过平衡位置向下运动,下极板的下极板接触弹簧(9)与下电极(8)导通,下极板和下电极(8)电容器发生电中和,电中和结束后,直流电源(3)接着给上极板(4)和上电极(6)电容器充电,这时,连杆(15)上端达到下止点,连杆(15)在微梁(7)弹性力、上极板(4)与上电极(6)静电引力作用下向上做平面运动,推动惯性轮(17)做定轴转动;

静电马达做周期性重复运动,驱动惯性轮(17)转动;断开直流电源开关(2),平行板电容器充电结束,静电马达在自身阻尼作用下运动幅值逐步减小,直到静止,微机械马达停止。

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