基于MEMS工藝的軸向磁化永磁微電機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能分析.pdf

1、論文針對(duì)軸向磁化永磁微電機(jī)微小型化的過程中，其轉(zhuǎn)矩和效率的變化、能滿足實(shí)際應(yīng)用的最小電機(jī)尺寸、該類微電機(jī)的最優(yōu)設(shè)計(jì)方法以及最優(yōu)的批量化制造工藝等問題進(jìn)行了如下研究工作： 論述了軸向磁化永磁微電機(jī)的研究意義、發(fā)展現(xiàn)狀，采用有限元軟件ANSYS電磁模塊對(duì)電機(jī)微小型化過程中的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了仿真分析，分析了主要參數(shù)變化對(duì)氣隙磁密的影響規(guī)律，得出了適合不同直徑電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，以指導(dǎo)該類微電機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)。 對(duì)電機(jī)微小型化過程中的轉(zhuǎn)矩

2、和效率進(jìn)行了仿真分析和計(jì)算，計(jì)算了不同直徑時(shí)的轉(zhuǎn)矩值，得到了定子線圈的最佳布線密度和在結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)矩及氣隙磁密等因素共同限制下電機(jī)所能達(dá)到的最小尺寸，即直徑10mm，厚4mm，通以0.1A的電流時(shí)能獲得47μN(yùn)m的轉(zhuǎn)矩。 在PCB板上制作出了不同尺寸的定子線圈，采用精密機(jī)械加工工藝制作出相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子及相關(guān)零部件，制作出若干樣機(jī)，以驗(yàn)證仿真計(jì)算結(jié)果，并為利用MEMS工藝技術(shù)制作更小線寬及線間距的電機(jī)積累了豐厚的基礎(chǔ)。 對(duì)該類型

3、電機(jī)定子線圈的制作工藝進(jìn)行了研究改進(jìn)，解決了電鑄銅線與基片結(jié)合不牢、電鑄時(shí)導(dǎo)線翻邊、電鑄顆粒過大且均勻性差、電鑄高深寬比線圈及批量化制作等具體問題，提高了工藝的可重復(fù)性，給出了高深寬比平面繞組線圈設(shè)計(jì)及制作的成熟工藝。 在易于微機(jī)械加工的硅片上提出并采用深刻蝕成型電鑄工藝制作成了無空洞、小線寬(40μm)、深線條(80μm)、性能可靠的高深寬比平面線圈，與軸向充磁永磁環(huán)組裝成了直徑10mm的軸向磁化永磁微電機(jī)。對(duì)電機(jī)搭建了控制電