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通訊PILZ繼電器的雙穩(wěn)態(tài)微電磁驅(qū)動(dòng)器
PILZ繼電器是一種常用的基本機(jī)電元件,在航空航天領(lǐng)域、計(jì)算機(jī)、通訊等領(lǐng)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(yīng)用方向之一,其產(chǎn)值大約占整個(gè)PILZ繼電器產(chǎn)業(yè)的四分之一,并且是PILZ繼電器產(chǎn)品中技術(shù)含量和附加值較高的一部分。設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于微型化通訊PILZ繼電器的雙穩(wěn)態(tài)電磁驅(qū)動(dòng)器,主要由平面線圈、鎳彈性平臺(tái)和中央硅墊片三部分組成。

通訊PILZ繼電器的雙穩(wěn)態(tài)微電磁驅(qū)動(dòng)器
使用雙層銅線圈與中央鐵芯磁化的方法來(lái)增強(qiáng)電磁作用力;采用聚酰亞胺作為絕緣層;采用永磁體實(shí)現(xiàn)器件的雙穩(wěn)機(jī)制。采用基本磁路原理初步分析了本文所設(shè)計(jì)的電磁驅(qū)動(dòng)MEMS平面線圈微驅(qū)動(dòng)器。考慮氣隙中漏磁通,感應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)的分布效應(yīng),與軟磁材料相對(duì)磁導(dǎo)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(jì)算比較了活動(dòng)懸臂梁厚度與工作氣隙寬度等結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)器件性能的影響,懸臂梁厚度是影響器件性能的關(guān)鍵因素。得到優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù),為器件的工藝制作提供理論參考。采用微細(xì)加工技術(shù)制作了這種微電磁驅(qū)動(dòng)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(shè)計(jì)方法,過(guò)程中采用較*CAD與CAE結(jié)合的方法設(shè)計(jì)PILZ繼電器的結(jié)構(gòu),zui終達(dá)到通訊用產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。簡(jiǎn)要講述目前國(guó)內(nèi)外PILZ繼電器的發(fā)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(fā)展前景,提出研究線路及本課題研究的創(chuàng)新點(diǎn)。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(tǒng)、電磁系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù);并給出了氣隙磁導(dǎo)的計(jì)算公式。傳統(tǒng)的PILZ繼電器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要依賴于樣品的測(cè)繪,計(jì)算結(jié)構(gòu)尺寸、電磁系統(tǒng)的電磁效率都十分復(fù)雜。為了提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確性,在PILZ繼電器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中,根據(jù)技術(shù)協(xié)議要求的外形尺寸和一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),借助CAD軟件SolidWorks繪制出PILZ繼電器結(jié)構(gòu)草圖;再計(jì)算PILZ繼電器的機(jī)械反力曲線,根據(jù)氣隙磁導(dǎo)公式來(lái)計(jì)算磁勢(shì),以確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理;zui后利用CAE軟件ANSYS來(lái)對(duì)PILZ繼電器的電磁系統(tǒng)進(jìn)行有限元仿真,繪制出PILZ繼電器吸力特性曲線來(lái)驗(yàn)證PILZ繼電器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。zui后說(shuō)明了保證PILZ繼電器可靠性的工藝方法,并采用過(guò)程控制文件PID來(lái)保證PILZ繼電器的批次穩(wěn)定性和全程可追溯性;并通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn),確認(rèn)PILZ繼電器的性能滿足設(shè)計(jì)要求,質(zhì)量等級(jí)達(dá)到GJB 65B規(guī)定的M級(jí)。

通訊PILZ繼電器的雙穩(wěn)態(tài)微電磁驅(qū)動(dòng)器
同時(shí),采用微電鑄和濕法刻蝕工藝制作了鎳彈性平臺(tái),并通過(guò)在鎳彈性平臺(tái)背面電鍍一層坡莫合金的方法來(lái)制成銜鐵,采用濕法刻蝕工藝制作了硅墊片,用來(lái)調(diào)整器件的工作氣隙。利用測(cè)量顯微鏡、激光測(cè)位計(jì)等設(shè)備測(cè)量了鎳彈性平臺(tái)的彈性系數(shù),并對(duì)器件的雙穩(wěn)態(tài)進(jìn)行了調(diào)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,器件具有良好的雙穩(wěn)特性,響應(yīng)時(shí)間約為10ms,從而驗(yàn)證了雙穩(wěn)態(tài)微電磁驅(qū)動(dòng)器原型的可行性。