多角度旋转驱动的 0.8 毫米厚无预紧压电微电机-计算机科学-微压电技术-微加工.pdfVIP

多角度旋转驱动的0.8毫米厚无预紧压电微电机

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HaijiaYu,MingtongChenandZhengbaoYang

aTheHongKongUniversityofScienceandTechnologyHongKong,SAR999077,China

ARTICLEINFO摘要

Keywords:微电机可以用于许多领域，如微型医疗检测和治疗。为了实现更小的尺寸，实验室中的微压电电机

微执行器通常省略外壳，这可能导致功能缺陷，例如只能沿一个固定方向旋转或需要外部配重（不计入电机

体积）来增加预紧力。然而，这显著降低了微压电电机的实际价值。本文提出了一种新的压电电机

压电执行器驱动原理，设计出一种能够在宽广角度范围内旋转（例如±80°）的微压电电机，并且无需增加电

微加工机外壳和外部配重，定子厚度仅为0.8毫米。这种电机在OCT内窥镜和血栓切除磨头中具有重要

的应用潜力。

1.介绍制造的微压电电机，这是世界上最小的压电电机。[9]

然而，这种微压电电机只有在与固定装置配对时才

微压电技术在不同领域具有很大的应用价值，例

能旋转。此外，需要在转子两端添加两个重物以在转

如，它可以安装在光学相干断层扫描（OCT）内窥镜

本子和定子之间提供预加载（如果考虑到固定装置和

的末端[1]，如图1所示。OCT内窥镜结合光纤传输

译平衡重的体积，这个超声波电机将大得多）。这使得

和内窥观察来可视化深层组织的情况。这种类型的

中内窥镜需要在其尖端安装一个电机以驱动三角反射电机不适合需要不同角度和方向的应用，例如需要通

1过迂回的方式导航管腔和血管的OCT内窥镜和动脉

v器旋转，从而实现圆形扫描。此外，目前动脉血管钙

5化斑块磨头的大小只能达到大约2毫米[2]，如图2磨头。这种电机不能正常工作。

52023年，刘周龙等人设计了一种微压电电机

1所示，而微压电电机可以进一步减小消融头的尺寸

7[10]，通过去除电机的外壳来减小其直径，最小直径

1.以清除更细的动脉。为1毫米。然而，这种设计通过在转子上方添加垫圈

7压电电机（这里重点讨论旋转压电电机）利用粘

0附在定子上的压电片的逆压电效应，将电能转化为施加向下的压力来提供预载力，这与上述提到的问

5题相同：它只能沿固定方向旋转[11,12]。

2机械振动。这些振动通过摩擦传递到转子上，驱动其

:

v旋转。微压电电机通常由两个部分组成：轴向部件和

i2.方法

x孔部件，也可以分为两种类型。第一种是圆形管压电

r

a电机，其中孔部件作为定子，轴向部件作为转子；第为了克服上述电机的缺点并使电机尽可能小型

二种是圆柱形压电电机，其中孔部件作为定子，轴向化，必须从微压电电机的工作原理入手。圆管压电电

部件作为转子。2003年，董树祥