[实用新型]一种MEMS执行器

说明书

技术领域

本实用新型属于微机电技术领域，具体涉及一种MEMS执行器。

背景技术

MEMS(微机电系统)执行器是微机电技术一个重要的分支，是许多微机电系统的重要组成部分。微执行器最基本的工作原理是能量转换，一般是将电能转化为机械能，从而实现一定的机械操作。常见的驱动方式主要有四类：静电式、电磁式、电热式、压电式等。一般的这些微驱动器产生位移或驱动动力较小，且多用于产生线性位移的场合，相比于其他驱动器，电热驱动器能够产生较大驱动位移，但仍然难以满足某些特定的场合，特别需要产生旋转且需要大旋转角度的场合。因此单独的微驱动器这样小的变化如果不加以放大或处理，在实际应用中是没有意义的。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种能产生大旋转角度的执行器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种MEMS执行器，包括旋转圆环，它还包括自上而下紧贴的至少四层结构：电极层、结构层、电绝缘氧化隔离层和基底层，

所述电极层包括四个电极，四个电极对称分布在执行器的两端；

所述结构层包括阵列V型电热驱动器和杠杆，所述杠杆包括推力杠杆和拉力杠杆；

所述电绝缘氧化隔离层包括阵列V型电热驱动器的锚点和杠杆的锚点；

所述结构层还包括与阵列V型电热驱动器和推力杠杆相连的柔性梁、推力杠杆在锚点处的柔性梁、推力杠杆和拉力杠杆的连接梁、拉力杠杆在锚点处的柔性梁、旋转圆环、拉力杠杠与旋转圆环的柔性连接梁，其中推力杠杆和拉力杠杠为柔性杠杆机构的主要组成部分，

所述执行器的结构层以旋转圆环为对称点，所述阵列V型电热驱动器和柔性杠杆机构皆是具有一定刚度的弹性机构。

作为上述方案的进一步优化，所述阵列V型电热驱动器和柔性杠杆机构刚度比值为1。

进一步地，所述电绝缘氧化隔离层为氧化硅隔离层。

进一步地，所述四个电极为Ti/Au电极。

进一步地，所述结构层主要成分为掺杂硅。

进一步地，所述基底层采用硅制成。

进一步地，所述拉力杠杠与旋转圆环的柔性连接梁长500～1200微米，宽5～30微米。

进一步地，所述柔性连接梁与旋转圆环之间预留旋转角度为20～60°。

进一步地，所述旋转圆环的旋转角度为45～120°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果主要表现为：在本实用新型两端的阵列V型电热驱动器上加载相同的电压，V型电热驱动器的顶端输出力和位移，经过两级柔性杠杆机构的放大作用，从而使中间的圆环获得较大的转动角度；本实用新型提出的大转角MEMS执行器结构简单，设计方法新颖，可采用标准的SOIMUMPs工艺加工，能够有效地增大圆环的转动角度，促进了执行器在MEMS领域的发展和应用。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的等轴测结构示意图。

图2是本实用新型一实施例的剖视图。

图3是本实用新型一实施例的电极层示意图。

图4是本实用新型一实施例的结构层示意图。

图5是本实用新型一实施例的氧化隔离层示意图。

图6是本实用新型一实施例的基底层示意图。

图7是本实用新型一实施例的阵列V型电热驱动器示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理。

如图1～7所示，一种MEMS执行器，包括旋转圆环9，它还包括自上而下紧贴的至少四层结构：电极层a、结构层b、电绝缘氧化隔离层c和基底层d，

所述电极层包括四个电极A1、A2、A3、A4，四个电极A1、A2、A3、A4对称分布在执行器的两端；

所述结构层包括阵列V型电热驱动器和杠杆，所述杠杆包括推力杠杆4和拉力杠杆7；

所述电绝缘氧化隔离层包括阵列V型电热驱动器的锚点m、n、p、q和杠杆的锚点u、v、x、y；

所述结构层还包括与阵列V型电热驱动器和推力杠杆4相连的柔性梁2、推力杠杆4在锚点u处的柔性梁3、推力杠杆4和拉力杠杆7的连接梁5、拉力杠杆7在锚点v处的柔性梁6、旋转圆环9、拉力杠杠7与旋转圆环9的柔性连接梁8，其中推力杠杆4和拉力杠杠7为柔性杠杆机构的主要组成部分，