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《中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)》 2003年
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基于微机械工艺的电磁型平面微电机的研究

郭占社  
【摘要】: 论文针对纳卫星(重量低于10公斤)和皮卫星(重量低于1公斤)中飞轮姿态控制、执行元件对微电机输出力矩、角动量、体积、重量和使用寿命等的需求,提出了基于体硅微机械加工工艺的单定子—双转子结构平面电磁微电机的设计思想。 较深入地研究了以LIGA工艺、硅深刻蚀工艺为主的平面绕阻的高深宽比、批量化制作方法。在厚胶光刻工艺中重点解决了胶膜厚度的均匀性、胶膜与衬底的粘附性、大厚度差胶层的曝光、显影条件等的优化问题。 在电铸工艺中,摸索出获得颗粒均匀、致密度高的金属绕组线圈的电铸工艺条件,给出了电铸电流的波形、频率、占空比及电极电压,并对衬底表面不平整度对电铸效果的影响进行了详细分析,解决了电铸过程中光刻胶与电铸液兼容性的问题。 通过对电机绕组及电机旋转过程,以及对此类电磁型平面微电机在旋转过程中产生的感生电势、感生电流、平均输出力矩、极限转速等机械特性指标的分析,给出了电机转速、输出力矩等输出特性的计算公式。 电磁型平面微电机输出力矩测试利用了自行研制的非接触式力矩测试仪,通过VC++编制串口程序,实现了电子天平与计算机串口的数据传输;利用windows高精度定时器,实现了较高频率读取的计算机软件实现;利用间接测量法,解决了测量半径未知情况下测量半径的计算方法;对仪器的测量精度进行了较深入研究,给出了输出力矩误差公式。仪器对电磁型平面微电机的测试结果表明:在驱动电压为3V时,电机输出力矩达到300μN.m,转速与输出力矩之间基本符合线性关系。
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