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新型集成双稳态MEMS微电磁驱动器的理论与实验研究
  • 项目名称:新型集成双稳态MEMS微电磁驱动器的理论与实验研究
  • 项目类别:青年科学基金项目
  • 批准号:50405013
  • 申请代码:E051201
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2005-01-01-2007-12-31
  • 项目负责人:戴旭涵
  • 负责人职称:副教授
  • 依托单位:上海交通大学
  • 批准年度:2004
中文摘要:

基于MEMS技术的光开关、微继电器和射频开关等器件分别是应用于未来全光通信网、先进仪器仪表和控制系统、相控阵雷达与移动通信等领域的基础性关键器件。这类器件通常工作在开、关状态,驱动行程在10微米至100微米,驱动力为毫牛顿量级、响应时间在毫秒至微秒量级,要求低功耗。静电驱动由于工作电压高、驱动力和输出行程较小,难以满足上述要求。微电磁驱动有望从根本上克服上述缺点,但需解决功耗和集成制造问题,以及如何进一步优化器件动态响应时间等性能指标。在大量前期研究基础上,本项目提出一种蕴含磁双稳机制,易于集成化和模块化的新型微驱动器,试图从根本上解决光开关等器件中微电磁驱动的功耗和集成制造问题,并通过上述器件的建模分析和结构优化探寻缩短动态响应时间的有效途径。同时研究原型器件的集成制造方法、测试并优化器件性能指标,验证所提出方案的有效性和先进性,为高性能MEMS光开关等器件的优化设计和集成制造奠定基础。

结论摘要:

基于MEMS技术的光开关、微继电器、射频开关等器件对微电磁驱动器的功耗、体积、驱动力、响应时间等都提出了综合的性能要求。针对上述要求,本项目研制了一种易于集成制造的双稳态微电磁驱动器.提出了实现双稳态驱动的结构方案,基于磁路法和磁场法建立了描述器件机械、电磁特性的理论模型。以此为依据,对微驱动器的静、动态特性进行了分析优化,器件的功耗明显降低,动态时间小于10毫秒,尺寸缩小了70%;同时研究了器件的集成制造方法,包括金属基表面微机械加工方法、聚合物填充层工艺、钴基永磁体微电铸工艺等,为实现双稳态微电磁驱动器的集成制造提供了可行的方法。上述研究成果为进一步研制微电磁驱动继电器等器件探明了可行的途径。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 10
  • 3
  • 0
  • 0
  • 0
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