微型集成活齿传动系统研究

发布时间：2020-04-25 13:12

【摘要】：微电机是机械基础组件、智能驱动和控制执行部件的重要组成部分,其应用范围遍布各行业,与人们的日常生活紧密相关。在各类微电机中,电磁驱动型微电机工作寿命长、抗干扰能力强、驱动力矩大且能量转换效率高,具有广阔的应用前景。本论文提出一种采用电磁驱动型微型集成活齿传动系统,针对该种传动系统的受力及输出力矩进行了理论研究,并对系统的主要零件进行了设计、制作以及剥离实验。本文针对微型集成活齿传动系统的运动特性提出了新型电磁驱动方式,建立了微型集成活齿传动系统的受力分析模型,推导出活齿受力方程及系统输出力矩方程;分析了系统主要参数对活齿受力及系统输出力矩的影响。推导出微型集成活齿传动系统中范德华力作用表达式,研究了范德华力对微型集成活齿传动系统受力的影响;根据赫兹理论推导出各零件间的接触应力表达式,研究了范德华力及系统主要参数的变化对传动接触应力的影响。结果表明:随着驱动力的增大,范德华力的影响不断减小。根据传动系统结构设计了各主要零件的加工实验方案,并且利用电子束光刻、真空蒸发镀膜工艺和微电铸工艺进行了激波器、中心轮和活齿架的加工实验;对比了蒸发镀膜工艺和微电铸工艺加工激波器的表面形貌;利用化学试剂湿法腐蚀工艺完成了激波器和中心轮的剥离实验。
【图文】：

永磁微电机,平面

图 1-4 平面同步永磁微电机图 1-5 柔性磁驱微纳米马达2016 年 Y Yokozeki 等人将 MEMS 工艺和多层陶瓷技术结合开发了新的电磁驱动微电机，这种组合式 MEMS 电机在输入电压为 0.25V，频率为 18Hz 的情况下演示了旋转运动，转速为 1080r/min，完成了微型电磁感应式 MEMS 电机的测试实验。在未来的工作中，将开发具有轴承结构和偏转线圈的 MEMS 电机，以实现稳定运动和微型机身[33]。与此同时，国内多个大学及研究机构都进行了电磁驱动型微电机的相关研究并取得了很大进展。1999 年中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室梁静秋团队成功制造出一种低转速和高输出转矩的电磁驱动型微电机。通过测试，其转速可达 20-860r/min，输出扭矩大于 10μN·m，具有广泛的应用前景[34]。2004 年台湾国立中山大学开发出了一种微线性开关磁阻电机。其结构为二相绕组线圈，材料为镍，输出力矩可达 10μN·m，但其转速可高达到 34000r/min[35]。2009 年中国科学院长

微纳米,马达,柔性

图 1-4 平面同步永磁微电机图 1-5 柔性磁驱微纳米马达2016 年 Y Yokozeki 等人将 MEMS 工艺和多层陶瓷技术结合开发了新的电磁驱动微电机，这种组合式 MEMS 电机在输入电压为 0.25V，频率为 18Hz 的情况下演示了旋转运动，转速为 1080r/min，完成了微型电磁感应式 MEMS 电机的测试实验。在未来的工作中，将开发具有轴承结构和偏转线圈的 MEMS 电机，以实现稳定运动和微型机身[33]。与此同时，国内多个大学及研究机构都进行了电磁驱动型微电机的相关研究并取得了很大进展。1999 年中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室梁静秋团队成功制造出一种低转速和高输出转矩的电磁驱动型微电机。通过测试，其转速可达 20-860r/min，输出扭矩大于 10μN·m，，具有广泛的应用前景[34]。2004 年台湾国立中山大学开发出了一种微线性开关磁阻电机。其结构为二相绕组线圈，材料为镍，输出力矩可达 10μN·m，但其转速可高达到 34000r/min[35]。2009 年中国科学院长
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH-39

【参考文献】