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一种位移放大结构、微机电系统及微机电系统的控制方法

阅读：465发布：2024-01-18

专利汇可以提供一种位移放大结构、微机电系统及微机电系统的控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种位移放大结构，包括第一横梁、第二横梁及运动挡板，第二横梁与第一横梁平行设置，第一横梁的前端与结构框架相固定，第二横梁的前端与运动制动器相连接，第一横梁的尾端与第二横梁的尾端相平齐，且第一横梁的尾端与第二横梁的尾端均与运动挡板相固定连接。本发明还公开了应用上述位移放大结构的微机电系统，通过设置新的位移放大结构，并将该位移放大结构与微机电系统相结合，运动制动器移动，并使第二横梁产生位移，从而在第一横梁与第二横梁之间的差分位移的作用下，致使运动挡板产生竖直方向的位移，将运动制动器的横向位移通过运动挡板在竖直方向进行放大，同时该位移放大结构，结构简单，加工方便，降低了生产成本。，下面是一种位移放大结构、微机电系统及微机电系统的控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种位移放大结构，其特征在于：包括第一横梁、第二横梁及运动挡板，所述第二横梁与所述第一横梁平行设置，所述第一横梁的前端与结构框架相固定，所述第二横梁的前端与运动制动器相连接，所述第一横梁的尾端与所述第二横梁的尾端相平齐，且所述第一横梁的尾端与所述第二横梁的尾端均与所述运动挡板相固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种位移放大器，其特征在于：所述运动挡板的形状为圆形、椭圆形或多边形，所述第一横梁与所述第二横梁均采用弹性材料。
3.一种微机电系统，其特征在于：包括权利要求1所述的一种位移放大结构，还包括结构框架及运动制动器，所述结构框架内分为制动区域和响应区域，所述制动区域的两内侧壁上固定安装有对称的第一电极和第二电极，所述运动制动器位于所述制动区域内，且所述运动制动器的两端分别与所述第一电极和第二电极相连接，所述位移放大结构位于所述响应区域内，所述第一横梁的前端与所述响应区域的框架相连接。
4.根据权利要求3所述的一种微机电系统，其特征在于：所述结构框架还包括有固定结合区，所述固定结合区位于所述制动区域与所述响应区域之间，所述第一横梁的前端与所述固定结合区相连接固定。
5.根据权利要求3所述的一种微机电系统，其特征在于：所述运动制动器的位移的驱动方式是热膨胀、压电驱动、磁力驱动或静电力驱动。
6.根据权利要求3所述的一种微机电系统，其特征在于：所述运动制动器为V形或角形，其顶点部分的内角的范围值为120-180度，所述第二横梁与所述顶点部分相连接。
7.根据权利要求6所述的一种微机电系统，其特征在于：所述运动制动器包括一个或多个平行的V形横梁。
8.根据权利要求3所述的一种微机电系统，其特征在于：所述运动制动器中包括电致热材料。
9.根据权利要求3所述的一种微机电系统，其特征在于：所述运动制动器沿所述第二横梁轴线方向的位移范围为25-50微米，所述运动挡板沿所述第二横梁垂直方向的位移范围为500-1000微米。
10.一种微机电系统的控制方法，应用于对权利要求3-9中的任一项所述的一种微机电系统进行的控制，其特征在于：
将电压施加到所述第一电极及所述第二电极上，从而引起所述运动制动器沿所述第二横梁的轴线方向进行移动，推动所述第二横梁的尾端产生位移；
其中，随着所述第二横梁的移动，所述第一横梁与所述第二横梁之间产生差分位移，致使所述运动挡板沿着所述第二横梁的垂直方向移动，从而实现所述微机电系统中位移的放大操作。

说明书全文

一种位移放大结构、微机电系统及微机电系统的控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及微机电系统技术领域，特别是涉及一种位移放大结构、微机电系统及微机电系统的控制方法。

背景技术

[0002] 能够产生大位移的微机电系统结构具有广泛的用途，例如用于激光开关，光纤可变光学衰竭器，光学开关等。由于微机电系统器件本质特征上尺寸小，这种高效的机械位移放大结构在许多应用领域是至关重要的。

[0003] 若干微机电系统位移放大结构的设计已经有公开的报道。然而这些设计对实际应用仍有不足之处。一种是用静电制动的位移放大只能产生小于200微米的位移，而且为了达到这样的位移，需要一个非常高的电压去产生所需的作用力。另一种是可用低电压来驱动的热致驱动放大器，然而，传统的热致驱动微机电系统放大器也只能产生10-12微米的位移。

[0004] 市场需要这样一种微机电系统，可以在小的芯片封装内产生大于500微米的位移。因此，有必要开发一种新的微机电系统结构，可以在一个小的芯片内产生超过500微米的位移，而且可以以非常低的成本来生产。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种位移放大结构、微机电系统及微机电系统的控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过设置新的位移放大结构，并将该位移放大结构与微机电系统相结合，从而使得微机电系统能够实现较大位移的放大效果，与此同时还能够降低生产成本。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种位移放大结构，包括第一横梁、第二横梁及运动挡板，所述第二横梁与所述第一横梁平行设置，所述第一横梁的前端与结构框架相固定，所述第二横梁的前端与运动制动器相连接，所述第一横梁的尾端与所述第二横梁的尾端相平齐，且所述第一横梁的尾端与所述第二横梁的尾端均与所述运动挡板相固定连接。

[0007] 可选的，所述运动挡板的形状为圆形、椭圆形或多边形，所述第一横梁与所述第二横梁均采用弹性材料。

[0008] 一种微机电系统，包括上述的一种位移放大结构，还包括结构框架及运动制动器，所述结构框架内分为制动区域和响应区域，所述制动区域的两内侧壁上固定安装有对称的第一电极和第二电极，所述运动制动器位于所述制动区域内，且所述运动制动器的两端分别与所述第一电极和第二电极相连接，所述位移放大结构位于所述响应区域内，所述第一横梁的前端与所述响应区域的框架相连接。

[0009] 可选的，所述结构框架还包括有固定结合区，所述固定结合区位于所述制动区域与所述响应区域之间，所述第一横梁的前端与所述固定结合区相连接固定。

[0010] 可选的，所述运动制动器的位移的驱动方式是热膨胀、压电驱动、磁力驱动或静电力驱动。

[0011] 可选的，所述运动制动器为V形或角形，其顶点部分的内角的范围值为120-180度，所述第二横梁与所述顶点部分相连接。

[0012] 可选的，所述运动制动器包括一个或多个平行的V形横梁。

[0013] 可选的，所述运动制动器中包括电致热材料。

[0014] 可选的，所述运动制动器沿所述第二横梁轴线方向的位移范围为25-50微米，所述运动挡板沿所述第二横梁垂直方向的位移范围为500-1000微米。

[0015] 一种微机电系统的控制方法，应用于对前述的一种微机电系统进行的控制，其特征在于：

[0016] 将电压施加到所述第一电极及所述第二电极上，从而引起所述运动制动器沿所述第二横梁的轴线方向进行移动，推动所述第二横梁的尾端产生位移；

[0017] 其中，随着所述第二横梁的移动，所述第一横梁与所述第二横梁之间产生差分位移，致使所述运动挡板沿着所述第二横梁的垂直方向移动，从而实现所述微机电系统中位移的放大操作。

[0018] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

[0019] 本发明通过设置新的位移放大结构，并将该位移放大结构与微机电系统相结合，对电极施加电压，运动制动器移动，并使第二横梁产生位移，从而在第一横梁与第二横梁之间的差分位移的作用下，致使运动挡板产生竖直方向的位移，将运动制动器的横向位移通过运动挡板在竖直方向进行放大，同时该位移放大结构，其结构简单，加工方便，降低了生产成本。附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0021] 图1为本发明位移放大结构的整体结构示意图；

[0022] 图2为本发明微机电系统的整体结构示意图；

[0023] 图3为本发明微机电系统的立体结构示意图；

[0024] 其中，1第一横梁；2第二横梁；3运动挡板；4结构框架；5运动制动器；6第一电极；7第二电极；8制动区域；9响应区域；10固定结合区。

具体实施方式

[0025] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0026] 本发明的目的是提供一种位移放大结构、微机电系统及微机电系统的控制方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过设置新的位移放大结构，并将该位移放大结构与微机电系统相结合，从而使得微机电系统能够实现较大位移的放大效果，与此同时还能够降低生产成本。

[0027] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0028] 请参考图1-3，其中，图1为本发明位移放大结构的整体结构示意图；图2为本发明微机电系统的整体结构示意图；图3为本发明微机电系统的立体结构示意图。

[0029] 实施例一

[0030] 如图1所示，本实施例提供一种位移放大结构，包括第一横梁1、第二横梁2及运动挡板3，第二横梁2与第一横梁1平行设置，第一横梁1的前端与结构框架4相固定，第二横梁2的前端与运动制动器5相连接，第一横梁1的尾端与第二横梁2的尾端相平齐，且第一横梁1的尾端与第二横梁2的尾端均与运动挡板3相固定连接。

[0031] 运动制动器5的移动，使第二横梁2产生位移，从而在第一横梁1与第二横梁2之间存在差分位移，在该差分位移的作用下，致使运动挡板3产生竖直方向的位移，将运动制动器5的横向位移通过运动挡板3在竖直方向进行放大。

[0032] 实施例二

[0033] 如图1所示，本实施例提供一种位移放大结构，在实施例一的基础上，本实施例中的位移放大结构还具有以下特点：

[0034] 运动挡板3的形状为圆形、椭圆形或多边形，所述第一横梁1与所述第二横梁2均采用弹性材料，例如硅。

[0035] 实施例三

[0036] 如图2-3所示，本实施例提供一种微机电系统，包括实施例一或实施例二中的位移放大结构，还包括结构框架4及运动制动器5，结构框架4内分为制动区域8和响应区域9，制动区域8的两内侧壁上固定安装有对称的第一电极6和第二电极7，运动制动器5位于制动区域8内，且运动制动器5的两端分别与第一电极6和第二电极7相连接，位移放大结构位于响应区域9内，第一横梁1的前端与响应区域9的框架相连接。

[0037] 其中结构框架4、第一横梁1、第二横梁2及运动挡板3均为一体构造。

[0038] 将电压施加到第一电极6及第二电极7上，从而引起运动制动器5沿第二横梁2的轴线方向进行移动，推动第二横梁2的尾端产生位移；

[0039] 其中，随着第二横梁2的移动，第一横梁1与第二横梁2之间产生差分位移，致使运动挡板3沿着第二横梁2的垂直方向移动，从而实现微机电系统中位移的放大操作。

[0040] 实施例四

[0041] 如图2-3所示，本实施例提供一种微机电系统，在实施例三的基础上，本实施例中的微机电系统，还具有以下特点：

[0042] 结构框架4还包括有固定结合区10，固定结合区10位于制动区域8与响应区域9之间，第一横梁1的前端与固定结合区10相连接固定。

[0043] 结构框架4、第一横梁1、第二横梁2、运动挡板3、运动制动器5、均设置在同一平面上。

[0044] 运动制动器5的位移的驱动方式是热膨胀、压电驱动、磁力驱动或静电力驱动。

[0045] 运动制动器5为V形或角形，其顶点部分的内角的范围值为120-180度，第二横梁2与顶点部分相连接。

[0046] 运动制动器5包括一个或多个平行的V形横梁。

[0047] 运动制动器5的材质为混合材料，其中包括有电致热材料，能够吸收电极产生的热量，能够使运动制动器5产生一定程度的热膨胀。

[0048] 运动制动器5沿第二横梁2轴线方向的位移范围为25-50微米，运动挡板3沿第二横梁2垂直方向的位移范围为500-1000微米。

[0049] 综上所述，本发明公开的微机电系统中的位移放大结构，能够响应于运动制动器5的微小的位移，而使运动挡板3产生一个放大的位移，第二横梁2轴向的移动使两个平行的相邻横梁产生差动轴运动，这两个横梁的一端与运动挡板3相连，第二横梁2的另一端连接到V形的运动制动器5上，而第一横梁1的另一端被固定在结构框架4上。

[0050] 本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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