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通訊PILZ繼電器的雙穩態微電磁驅動器
PILZ繼電器是一種常用的基本機電元件,在航空航天領域、計算機、通訊等領域中起著十分重要的作用。通訊PILZ繼電器是PILZ繼電器主要應用方向之一,其產值大約占整個PILZ繼電器產業的四分之一,并且是PILZ繼電器產品中技術含量和附加值較高的一部分。設計了一種應用于微型化通訊PILZ繼電器的雙穩態電磁驅動器,主要由平面線圈、鎳彈性平臺和中央硅墊片三部分組成。

通訊PILZ繼電器的雙穩態微電磁驅動器
使用雙層銅線圈與中央鐵芯磁化的方法來增強電磁作用力;采用聚酰亞胺作為絕緣層;采用永磁體實現器件的雙穩機制。采用基本磁路原理初步分析了本文所設計的電磁驅動MEMS平面線圈微驅動器。考慮氣隙中漏磁通,感應磁動勢的分布效應,與軟磁材料相對磁導率的非線性這幾方面的影響,基于分段磁路的方法建立了器件的磁路模型。用Matlab編程、Ansys模擬,計算比較了活動懸臂梁厚度與工作氣隙寬度等結構參數對器件性能的影響,懸臂梁厚度是影響器件性能的關鍵因素。得到優化的結構參數,為器件的工藝制作提供理論參考。采用微細加工技術制作了這種微電磁驅動器。主要采用聚酰亞胺絕緣層工藝制作了平面線圈,討論了聚酰亞胺的甩膠,熱處理及磨拋等工藝,完成了器件絕緣部分的制作。研究了高可靠性JRW-210M型TO-5密封直流電磁PILZ繼電器的設計方法,過程中采用較*CAD與CAE結合的方法設計PILZ繼電器的結構,zui終達到通訊用產品的技術指標。簡要講述目前國內外PILZ繼電器的發展概況,介紹了通訊用TO-5電磁PILZ繼電器所具有的*性能以及良好的發展前景,提出研究線路及本課題研究的創新點。介紹了TO-5微型密封直流電磁PILZ繼電器的工作原理,PILZ繼電器接觸系統、電磁系統的主要技術參數;并給出了氣隙磁導的計算公式。傳統的PILZ繼電器結構設計主要依賴于樣品的測繪,計算結構尺寸、電磁系統的電磁效率都十分復雜。為了提高結構設計的效率和準確性,在PILZ繼電器結構設計過程中,根據技術協議要求的外形尺寸和一些經驗數據,借助CAD軟件SolidWorks繪制出PILZ繼電器結構草圖;再計算PILZ繼電器的機械反力曲線,根據氣隙磁導公式來計算磁勢,以確定結構設計是否合理;zui后利用CAE軟件ANSYS來對PILZ繼電器的電磁系統進行有限元仿真,繪制出PILZ繼電器吸力特性曲線來驗證PILZ繼電器結構設計的合理性。zui后說明了保證PILZ繼電器可靠性的工藝方法,并采用過程控制文件PID來保證PILZ繼電器的批次穩定性和全程可追溯性;并通過驗證試驗,確認PILZ繼電器的性能滿足設計要求,質量等級達到GJB 65B規定的M級。

通訊PILZ繼電器的雙穩態微電磁驅動器
同時,采用微電鑄和濕法刻蝕工藝制作了鎳彈性平臺,并通過在鎳彈性平臺背面電鍍一層坡莫合金的方法來制成銜鐵,采用濕法刻蝕工藝制作了硅墊片,用來調整器件的工作氣隙。利用測量顯微鏡、激光測位計等設備測量了鎳彈性平臺的彈性系數,并對器件的雙穩態進行了調試。實驗結果表明,器件具有良好的雙穩特性,響應時間約為10ms,從而驗證了雙穩態微電磁驅動器原型的可行性。