一种有表面织构的微马达的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种有表面织构的微马达，属于微机电系统【技术领域】。其包括：机体、压板、圆盘、圆盘垫片、侧板、第一轴承、轴承垫片、第二轴承、挡圈、轴承盖、主轴、平键、输入口和输出口。其中，圆盘的作用是将气体或油液驱动介质的能量转化为自身的旋转，通过平键传递给主轴。主轴的作用是对外输出能量并做功以达到微马达的使用功能。圆盘和圆盘垫片通过平键与主轴相连。压板将左侧圆盘进行轴向压紧。第一轴承、轴承垫片、第二轴承和挡圈将主轴轴向固定于侧板上。为增大微马达的工作效率，对圆盘表面进行织构处理，加工出不同形状的纹理。另外，为增加所需微马达输出功率和扭矩，可增加圆盘和圆盘垫片，圆盘之间串联，相邻圆盘之间均有圆盘垫片。
【专利说明】—种有表面织构的微马达
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种有表面织构的微马达，属于微机电系统【技术领域】。
【背景技术】
[0002]现今微马达的主要形式有:静电型微马达、电磁型微马达、超声波型微马达等。其中，静电型微马达是利用电场和电荷之间作用力，通过静电力直接驱动转子转动。由于任何细小微粒、薄片都有静电存在，利用这一原理可制成很小的马达，但其输出力矩较小，马达一般须浸泡在油液中运转。电磁型微马达利用通电导体在磁场中受力而获得驱动力。它具有输出力矩大、转换效率高、转速可调范围大等优点，但是线圈损耗大、不易小型化。中国专利CN1034377和CN102148593采用的均为电磁型微马达。超声波型微马达是利用驱动部分(压电陶瓷元件的超声波振动)和移动部分之间的动摩擦力而获得驱动力。它没有绕组和磁性元件，具有结构简单、重量轻、单位体积获得的力矩大、响应速度快和没有电磁噪声等优点。但其转换效率低、转速范围小。中国专利CN1209685和CN201742323采用的均为超声波型微马达。应该指出，上述微马达大都需要通过导线与外部控制源相连，这制约了它们的应用范围。
[0003]为此，探索新的驱动源和驱动方法，发展综合性能好，且易于微小化的驱动系统，十分必要和迫切。如中国专利CN1777013中采用光热驱动，中国专利CN102769370中采用电热驱动。本发明专利提出的采用气体或油液对具有表面织构的对偶圆盘进行驱动的新思想，驱动介质易于获取，工作时无须通过导线与外部相连，运转范围大，结构简单，可靠性高，使用寿命长，且易于实现微小化。能广泛的应用于医疗中药物定向运输、空间卫星、微小机器人等领域，具有可预见的应用前景。目前，国内外尚无此类微小型驱动马达的机理和方法研究的文献报道。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种有表面织构的微马达。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
[0006]—种有表面织构的微马达，包括:机体⑴、压板⑵、η个圆盘(3)、η-1个圆盘垫片(4)、侧板(5)、第一轴承(6)、轴承垫片(7)、第二轴承(8)、挡圈(9)、轴承盖(10)、主轴(11)、平键(12)、输入口(14)和输出口(15)，其中，η为大于等于2的正整数。
[0007]其连接关系为:
[0008]输入口(14)和输出口(15)位于机体⑴上。侧板(5)的一端与机体⑴连接；侧板(5)的另一端与轴承盖(10)连接。机体(I)和侧板(5)之间形成工作腔(16)。主轴
(11)依次穿过轴承盖(10)、挡圈(9)、第二轴承⑶、轴承垫片(7)、第一轴承(6)、侧板(5)、η个圆盘(3)和η-1个圆盘垫片(4);压板⑵固定在主轴(11)距离圆盘(3)近的一端，其作用是轴向压紧圆盘(3)。η个圆盘(3)位于工作腔(16)中；圆盘(3)之间串连，相邻圆盘⑶之间均有圆盘垫片⑷；η个圆盘(3)及η-1个圆盘垫片(4)通过平键(12)与主轴(11)连接。侧板(5)内固定有第一轴承(6)和第二轴承(8)，第一轴承(6)和第二轴承
[8]之间有轴承垫片(7);第二轴承(8)的一端是轴承垫片(7)，另一端是挡圈(9);轴承盖
(10)与侧板(5)固定连接。主轴(11)还与第一轴承￠)、轴承垫片(7)、第二轴承(8)和挡圈(9)连接。第一轴承(6)、轴承垫片(7)、第二轴承⑶和挡圈(9)的作用是将主轴(11)轴向固定于侧板5上。主轴(11)与输出口(15)、压板(2)、轴承盖(10)、挡圈(9)、第二轴承(8)、轴承垫片(7)、第一轴承(6)、圆盘(3)及圆盘垫片⑷同轴。
[0009]其中，输入口(14)为气体驱动介质或油液驱动介质的进口，输出口(15)为气体驱动介质或油液驱动介质的出口。圆盘(3)的作用是将气体驱动介质或油液驱动介质的能量转化为自身的旋转，通过平键(12)传递给主轴(11)。主轴(11)的作用是对外输出能量并做功，以达到微马达的使用功能。
[0010]特别的，通过对所述圆盘(3)的表面进行织构处理，加工出不同形状的纹理，以增大微马达的工作效率。
[0011]所述对圆盘(3)的表面进行织构处理是指在圆盘(3)的表面上加工出具有一定尺寸和排列的凹坑、凹痕或凸包等图案的点阵，或横竖相间的纤维结构。
[0012]为改变所需微马达输出功率和扭矩，可根据需要增加或减少圆盘(3)和圆盘垫片
(4)的数量，并且圆盘(3)之间串联，相邻圆盘(3)之间均有圆盘垫片(4)。
[0013]所述微马达的工作过程为:
[0014]工作时，气体驱动介质或油液驱动介质从机体(I)上的输入口(14)充入微马达的工作腔(16)，气体驱动介质或油液驱动介质经圆盘(3)后速度和压力降低，最后从机体(I)上的输出口(15)流出。圆盘(3)在气体驱动介质或油液驱动介质的作用下旋转，带动主轴
(11)对外输出做功。
[0015]有益效果
[0016]与已有技术相比较，本发明提出的有表面织构的微马达具有以下优点:
[0017]①采用气体或油液对微马达进行驱动，驱动介质易于获取，应用范围广。
[0018]②圆盘表面进行织构处理，能明显增大微马达的工作效率。
[0019]③增加或减少圆盘和圆盘垫片的数目能改变微马达的输出功率和扭矩，提高了微马达的适用范围，降低了能耗损失。
[0020]④构造简单，成本低，安装与维修简单容易。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明具体实施例1中微马达的装配外观图；
[0022]其中，1-机体；5-侧板；14-输入口 ； 15-输出口。
[0023]图2为本发明具体实施例1中微马达的正视图；
[0024]其中，8_第二轴承；9-挡圈；10_轴承盖；11-主轴；13_螺钉。
[0025]图3为本发明具体实施例1中图2的A-A剖面示意图；
[0026]其中，2-压板；3-圆盘；4_圆盘垫片；6_第一轴承；7_轴承垫片；12_平键；16_工作腔。
[0027]图4为本发明具体实施例1中主轴11的外观图；
[0028]图5为本发明具体实施例1中机体I的外观图；
[0029]图6为本发明具体实施例1中经过织构处理的圆盘3的外观示意图；
[0030]图7为本发明具体实施例2中含有多个圆盘3的串联总装配剖视图。
【具体实施方式】
[0031]根据上述技术方案，下面结合附图和实施实例对本发明进行详细说明。
[0032]实施例1:
[0033]本实施例中的微马达,其装配外观图如图1所示，正视图如图2所示,其包括:机体
1、压板2、2个圆盘3、圆盘垫片4、侧板5、第一轴承6、轴承垫片7、第二轴承8、挡圈9、轴承盖10、主轴11、平键12、输入口 14、输出口 15，图3是图2的A-A剖面示意图。
[0034]其连接关系为:
[0035]输入口 14和输出口 15位于机体I上,机体I的外观图如图5所不。侧板5的一端与机体I连接；侧板5的另一端与轴承盖10连接。机体I和侧板5之间形成工作腔16。主轴11依次穿过轴承盖10、挡圈9、第二轴承8、轴承垫片7、第一轴承6、侧板5、2个圆盘3和I个圆盘垫片4，压板2固定在主轴11距离圆盘3近的一端，其作用是轴向压紧圆盘3。2个圆盘3位于工作腔16中；圆盘3之间串连，2个圆盘3之间有圆盘垫片4 ；2个圆盘3及I个圆盘垫片4通过平键12与主轴11连接。侧板5内固定有第一轴承6和第二轴承8，第一轴承6和第二轴承8之间有轴承垫片7 ;第二轴承8的一端是轴承垫片7，另一端是挡圈9 ;轴承盖10与侧板5通过螺钉13固定连接。主轴11还与第一轴承6、轴承垫片7、第二轴承8和挡圈9连接。第一轴承6、轴承垫片7、第二轴承8和挡圈9的作用是将主轴11轴向固定于侧板5上。主轴11与输出口 15、压板2、轴承盖10、挡圈9、第二轴承8、轴承垫片7、第一轴承6、圆盘3及圆盘垫片4同轴。
[0036]其中，输入口 14为气体驱动介质或油液驱动介质的进口，输出口 15为气体驱动介质或油液驱动介质的出口。圆盘3的作用是将气体驱动介质或油液驱动介质的能量转化为自身的旋转，通过平键12传递给主轴11。主轴11的外观图如图4所示，其作用是对外输出能量并做功，以达到微马达的使用功能。机体I的外观如图5所示。
[0037]所述圆盘3的表面经过织构处理，加工出具有一定尺寸和排列的凹坑和凸包等图案的点阵，如图6所示，以增大微马达的工作效率。
[0038]所述微马达的工作过程为:
[0039]工作时，气体驱动介质或油液驱动介质从机体I上的输入口 14充入微马达的工作腔16，气体驱动介质或油液驱动介质经圆盘3后速度和压力降低，最后从机体I上的输出口 15流出。圆盘3在气体驱动介质或油液驱动介质的作用下旋转，带动主轴11对外输出做功。
[0040]实施例2:
[0041]本实施例中的微马达与实施例1中的微马达结构相似，区别仅在于圆盘3和圆盘垫片4的数量不同。本实施例中，为增加所需微马达输出功率和扭矩，圆盘3为13片，圆盘垫片4为12个。13片圆盘3之间串联，相邻圆盘3之间均有圆盘垫片4，本实施例中的微马达总装配剖视图如图7所示。
[0042]虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种有表面织构的微马达，其特征在于:其包括:机体(I)、压板(2)、η个圆盘(3)、η-1个圆盘垫片(4)、侧板(5)、第一轴承(6)、轴承垫片(7)、第二轴承(8)、挡圈(9)、轴承盖(10)、主轴(11)、平键(12)、输入口 (14)和输出口(15)，其中，η为大于等于2的正整数； 其连接关系为: 输入口(14)和输出口(15)位于机体⑴上；侧板(5)的一端与机体⑴连接；侧板(5)的另一端与轴承盖(10)连接；机体(I)和侧板(5)之间形成工作腔(16);主轴(11)依次穿过轴承盖(10)、挡圈(9)、第二轴承(8)、轴承垫片(7)、第一轴承(6)、侧板(5)、η个圆盘(3)和η-1个圆盘垫片⑷；压板(2)固定在主轴(11)距离圆盘(3)近的一端，其作用是轴向压紧圆盘⑶个圆盘⑶位于工作腔(16)中；圆盘(3)之间串连，相邻圆盘(3)之间均有圆盘垫片⑷；η个圆盘(3)及η-1个圆盘垫片(4)通过平键(12)与主轴(11)连接；侧板(5)内固定有第一轴承(6)和第二轴承(8)，第一轴承(6)和第二轴承(8)之间有轴承垫片(7);第二轴承(8)的一端是轴承垫片(7)，另一端是挡圈(9);轴承盖(10)与侧板(5)固定连接；主轴(11)还与第一轴承￠)、轴承垫片(7)、第二轴承(8)和挡圈(9)连接；第一轴承出)、轴承垫片(7)、第二轴承(8)和挡圈(9)的作用是将主轴(11)轴向固定于侧板5上；主轴(11)与输出口(15)、压板(2)、轴承盖(10)、挡圈(9)、第二轴承⑶、轴承垫片(7)、第一轴承(6)、圆盘(3)及圆盘垫片⑷同轴； 其中，输入口(14)为气体驱动介质或油液驱动介质的进口，输出口(15)为气体驱动介质或油液驱动介质的出口 ；圆盘(3)的作用是将气体驱动介质或油液驱动介质的能量转化为自身的旋转，通过平键(12)传递给主轴(11);主轴(11)的作用是对外输出能量并做功，以达到微马达的使用功能； 所述微马达的工作过程为: 工作时，气体驱动介质或油液驱动介质从机体(I)上的输入口(14)充入微马达的工作腔(16)，气体驱动介质或油液驱动介质经圆盘(3)后速度和压力降低，最后从机体(I)上的输出口(15)流出；圆盘(3)在气体驱动介质或油液驱动介质的作用下旋转，带动主轴(11)对外输出做功。
2.如权利要求1所述的一种有表面织构的微马达，其特征在于:为改变所需微马达输出功率和扭矩，可根据需要增加或减少圆盘(3)和圆盘垫片(4)的数量，并且圆盘(3)之间串联，相邻圆盘(3)之间均有圆盘垫片(4)。
3.如权利要求1或2所述的一种有表面织构的微马达，其特征在于:通过对所述圆盘(3)的表面进行织构处理，以增大微马达的工作效率。
4.如权利要求3所述的一种有表面织构的微马达，其特征在于:所述对圆盘(3)的表面进行织构处理是指在圆盘(3)的表面上加工出具有一定尺寸和排列的凹坑、凹痕或凸包等图案的点阵，或横竖相间的纤维结构。
【文档编号】F03B13/00GK104234753SQ201410344464
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】吴维, 熊钊, 苑士华, 胡纪滨 申请人:北京理工大学