[发明专利]一种微型电磁执行器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种微型电磁执行器及其制备方法。该微型电磁执行器包括转子和定子；所述转子包含质量块和永磁薄膜，所述定子的主体为硅基板；所述转子以永磁薄膜在下、质量块在上的方向放置于定子上方，所述定子为同时嵌有驱动线圈和检测线圈的硅基板。该方法包括步骤S1、制备转子；步骤S2、制备定；步骤S3、将转子以永磁薄膜在下、质量块在上的方向放置在定子上方，获得微型电磁执行器。本发明实现了驱动/定位一体化集成的微型电磁执行器，有利于微型电磁执行器的小型化和实用化。

技术领域

本发明属于微型电磁执行器技术领域，具体涉及一种微型电磁执行器及其制备方法。

背景技术

特征尺寸在数微米～亚毫米量级的微型电磁执行器具有力密度大、环境适应性强、驱动距离长等优点，可应用于靶向输送、手术机器人等医疗器械中，具有广泛的应用场景。

实现位置检测及反馈功能是微型电磁执行器实用化的关键技术。目前，该功能的实现需要依赖各类附加的传感器，如激光位移传感器、涡流传感器、隧道磁阻传感器等。这些传感器体积大，难以与微型执行器集成，需要额外的装配工艺，从而引起定位精度低、制备复杂等问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种驱动/定位一体化的微型电磁执行器及其制造方法。具体方案如下：

一种微型电磁执行器，其特征在于，该微型电磁执行器包括转子和定子；所述转子包含质量块和永磁薄膜，所述定子的主体为硅基板；所述转子以永磁薄膜在下、质量块在上的方向放置于定子上方。

进一步，所述硅基板靠近转子一侧的表面上嵌有驱动线圈，且在该侧表面上生长有检测线圈和用以填平表面的树脂。

进一步，所述驱动线圈为两相平面式线圈，且两相线圈驱动电流的相位差为180°；所述检测线圈为单相平面线圈；所述检测线圈和所述驱动线圈在俯视方向上走线不相交。

进一步，所述驱动线圈中每相线圈成“几”字形蜿蜒排列，两相线圈交替分布。

进一步，硅基板远离转子一侧的表面上嵌有驱动线圈；硅基板靠近转子一侧的表面上生长检测线圈和用以填平表面的树脂。

进一步，所述驱动线圈为两相平面式线圈，且两相线圈驱动电流的相位差为180°；所述驱动线圈两相线圈在转子运动方向上分布相错半个周期；所述检测线圈为单相平面线圈。

进一步，所述驱动线圈中每相线圈成“几”字形蜿蜒排列，其中一相线圈以转子运动方向为中线，对称地分布在硅基板两侧靠近边缘处；另一相线圈分布在前述一相线圈的中间。

进一步，所述永磁薄膜为多极充磁的永磁薄膜。

进一步，所述检测线圈为4段互不相连的平面线圈；每段线圈含有若干宽截面线圈和若干窄截面线圈；窄截面线圈以“几”字形蜿蜒排列，分布在以转子运动方向为中心的硅基板两侧边缘处；宽截面线圈分布在窄截面线圈的中间，每段宽截面线圈交错或者对称地与同一侧窄截面线圈相连；宽截面线圈径向最短间距应小于转子径向尺寸。

优选的，所述转子表面镀Cu金属。

优选的，质量块可以使用硅片。

本发明还提供了一种微型电磁执行器的制备方法，该方法具体包括以下步骤：

S1、制备转子：

制备永磁薄膜，与质量块键合，微区域磁化永磁薄膜，切割成合适的尺寸，制得转子；

S2、制备定子：

采用微纳加工方法分别在硅基板上制备驱动线圈和检测线圈；

S3：将转子以永磁薄膜在下、质量块在上的方向放置在定子上方，获得微型电磁执行器。

进一步，步骤S2具体包括以下步骤：