[发明专利]包括致动器的静电马达

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种静电马达，所述静电马达特别地被包括在计 时器中以便驱动其移动。更特别地，本发明涉及一种包括静电致动器 的静电马达，所述静电致动器例如为交叉指型梳状(interdigited comb)致动器。

背景技术

在现有技术中，特别是在WO专利No.2004/081695中，已公知地 披露了一种在硅片中制成的微型马达，所述专利在此作为参考被引用。 在该文献中，该马达是通过对硅层进行蚀刻而制成的。该马达包括带 齿的驱动轮和致动指部，所述致动指部与所述轮的齿协同作用而导致 其旋转。每个致动指部在移动过程中被紧固到活动(mobile)梳上， 所述活动梳相对于固定梳而作为电压V的函数进行移动。

这种类型的交叉指型梳状致动器通常用于进行低功率机械致动， 例如用于光学开关中，且它们的运行通常并不是为了实现最大效率， 而是被优化以便实现最短的致动时间。在这种情况下，要使用大量能 量为该致动器提供功率，多余的能量在致动阶段结束时即被去除。就 节能而言这远非是一种最佳方案。

计时器通常由容量相对有限的电池供电，当这种类型的致动器被 整合在计时器中时，计时器移动马达的功率消耗非常关键且因此必须 尽可能降低这种消耗。

EP专利No.1,793,208披露了一种包括静电致动器的伺服机构， 所述静电致动器包括第一固定电极结构和第二电极结构，所述第二电 极结构可在第一位置与第二位置之间移动，所述电极结构具有可根据 该活动电极结构的位置而产生变化的静电电容。所述伺服机构还包括 低压电源如电池和由该电池供电的升压电路。该升压电路被连接以便 在两个电极结构之间产生电压，从而在该固定电极结构与该活动电极 结构之间产生静电力。

根据该现有技术文献的教导，有可能通过在所述电极结构之间施 加具有“适当电压(right voltage)”的脉冲并使其“持续适当的时 间(right duration)”的方式优化该伺服机构的功率消耗。为了实 现这一点，该伺服机构还具有调节装置，所述调节装置用于将具有可 变持续时间的控制脉冲供应至升压电路。如果所述活动结构的位移幅 度小于阈值，则该调节装置会供应时间更长的控制脉冲，且如果所述 活动结构的位移幅度高于所述阈值，则该调节装置会供应时间更短的 控制脉冲。

根据所述文献，所述升压电路是逐步升压的充电器(step-up charger)型电感电路。因此，并未设置用于产生确定电位差的电压发 生器。在这种类型的电路中，控制脉冲的持续时间既会影响由升压电 路供应的脉冲的持续时间又会影响电压的行为。特别是，不可能与该 输出脉冲的持续时间无关地改变输出电压。

发明内容

本发明的目的是通过提供这样一种静电马达来克服上述缺点的， 所述静电马达包括静电致动器，且其中降低了马达驱动过程中的功率 消耗。

因此，本发明涉及一种包括致动器的静电马达，所述致动器具有 固定电极结构和活动电极结构，且所述活动电极结构旨在在被施加于 所述电极结构之间的静电力的效应下从被称作静止位置的第一位置向 被称作完全位移位置的第二位置进行循环移动，且随后在没有所述静 电力的情况下返回所述静止位置，所述马达进一步包括并励装置 (shunt means)，所述并励装置被连接在所述固定电极结构与所述活 动电极结构之间，从而使得一旦所述活动电极结构到达所述完全位移 位置，则对所述电极结构进行循环放电从而去除所述静电力，且所述 马达进一步包括发生器，所述发生器被连接在所述固定电极结构与所 述活动电极结构之间，从而通过在所述活动电极位于所述静止位置处 时开始进行充电的方式对所述电极结构进行循环充电，所述电极结构 所具有的静电电容作为所述活动电极结构沿所述完全位移位置的方向 行进离开所述静止位置的路径的严格递增函数而进行变化。所述马达 的特征在于，所述发生器是被设置以便产生确定电压的电压发生器， 且特征在于，一旦所述发生器已将为了完成循环同时以足够的速度驱 动所述马达所需的静电能量供应给所述致动器，则所述发生器停止对 所述电极结构的充电，即所述发生器在所述活动电极结构已到达所述 完全位移位置之前停止充电。

该静电马达比现有的解决方案更为高效，原因在于所产生脉冲的 持续时间作为为了驱动所述马达所必需的电功率的函数受到调节，同 时还考虑到了由所述发生器供应的电压。