Brevet FR2918500A1 — publié le 20090109

La présente invention se rapporte à un actionneur sans contact, qui empêche une plaque d'être en contact avec un substrat, alors que la plaque est attirée par le substrat, en augmentant la rigidité en flexion de la plaque de façon à abaisser la résistance de friction, réduire la tension de commande et l'endommagement du dispositif, et prolonger sa durée de vie. Une structure de micro-ventilateur comprend des pales de micro-ventilateur fabriquées par une technique d'auto-assemblage, et un micro-moteur constitué en utilisant un micro-actionneur comme rotor, le concept d'actionnement du micro-actionneur étant illustré dans la figure 1. La structure de micro-actionneur comprend un substrat 10, qui est habituellement un substrat en silicium et possède un film isolant en nitrure de silicium avec une épaisseur de dépôt de 0,6 }gym; un actionneur disposé sur le substrat 10 et ayant une plaque 20 et un pied 21, la plaque 20 étant parallèle au substrat 10, et le pied 21 étant relié à une extrémité de la plaque 20 de façon à être perpendiculaire au substrat 10 comme cela est représenté sur la figure 1. Lorsqu'une structure capacitive est formée par la plaque 20 et le pied 21, une force électrostatique est disponible sur la plaque 20. Par conséquent, lorsqu'une tension de polarisation positive est appliquée de manière externe, la plaque 20 est attirée par le substrat 10 du fait de la force électrostatique, de telle sorte qu'une extrémité arrière de la plaque 20 est en contact avec le substrat 10 comme cela est représenté en (b) sur la figure 1. Lorsque la tension de polarisation positive est augmentée jusqu'à une tension d'amorçage, du fait que la friction entre l'extrémité arrière de la plaque 20 et le substrat 10 est plus faible que celle entre le pied 21 et le substrat 10, la plaque 20 est amenée à fléchir en créant un contact d'une surface importante entre son extrémité arrière et le substrat 10 et emmagasine une tension élastique comme cela est représenté en (c) sur la figure 1. Une fois que la tension appliquée disparaît, la friction entre l'extrémité arrière de la plaque 20 et le substrat 10 est plus grande que celle entre le pied 21 et le substrat 10. Il en résulte que la tension élastique emmagasinée est immédiatement libérée afin d'amener l'actionneur à se déplacer comme cela est représenté en (d) sur la figure 1. Lorsqu'une tension de polarisation négative est appliquée, la plaque 20 est également attirée par le substrat 10 avec pour résultat un mouvement répété, de telle sorte que la plaque 20 est actionnée de manière continue sur le substrat 10. Pendant la course d'actionnement de l'actionneur, il y a deux surfaces de contact entre l'actionneur et le substrat 10, c'est-à-dire une surface de contact entre l'extrémité arrière de la plaque 20 et le substrat 10 et une surface de contact entre le pied 21 et le substrat 10. La condition pour qu'un actionneur ait une tension élastique réside dans le fait que la tension positive (négative) appliquée entre l'actionneur et le substrat 10 doit être suffisamment grande pour rendre la friction entre le pied 21 et le substrat 10 plus grande que celle entre l'extrémité arrière de la plaque 20 et le substrat 10. Toutefois, cette condition introduit inévitablement les inconvénients d'une tension de commande élevée, d'une forte consommation de courant et d'un endommagement du dispositif. Au vu du problème précédent, la présente invention prévoit ainsi un actionneur sans contact qui abaisse la tension de commande, et réduit la consommation de courant et l'endommagement du dispositif afin de prolonger la durée de vie. L'actionneur sans contact est disposé sur un substrat et comprend au moins une plaque et un pied. Lorsqu'une tension de polarisation positive (négative) est appliquée de manière externe entre l'actionneur et le substrat, la plaque est amenée à fléchir par l'attraction du substrat du fait d'une force électrostatique alors qu'elle n'est pas en contact avec le substrat. L'actionneur a donc seulement un contact entre le pied et le substrat mais est exempt de friction résultant du contact entre la plaque et le substrat. La présente invention exige seulement une tension assez faible et consomme un courant minimal pour produire un mouvement de rebond qui apparaît du fait de la force de réaction générée par la plaque elle-même pour supporter la force électrostatique et la tension élastique alors que la plaque revient d'un état courbe vers son état d'origine. La figure 1 est une vue schématique montrant le mouvement de la structure conventionnelle; La figure 2 est une vue schématique externe de la présente invention; et La figure 3 est une vue schématique montrant le mouvement de la présente invention. Afin de rendre plus compréhensibles le but, les caractéristiques et l'efficacité de la présente invention, des formes de réalisation préférées de la présente invention sont énumérées au long de la description détaillée d'illustration. 30 Si l'on se réfère à la figure 2, l'actionneur est disposé sur un substrat 10 et comprend une plaque 30, un pied 31, au moins deux traverses de support 32, au moins deux sièges de glissement 33, et au moins deux rails 34. Les au moins deux rails 34 sont disposés sur le substrat 10 et sont sous la forme d'un dessin en ligne droite ou d'un dessin courbe avec une égale distance entre eux, tel qu'un dessin de deux lignes droites parallèles ou un dessin de deux cercles concentriques. Les au moins deux sièges de glissement 33 sont montés sur les deux rails 34 mentionnés ci-dessus et ont une traverse de support 32 qui s'étend depuis le siège de glissement respectif. Les au moins deux traverses de support sont reliées à la plaque 30 et ont des chanfreins 15 formés au niveau des coins coupés par la traverse de support et chacun des sièges de glissement 33 et la plaque 30. Si l'on se réfère à la figure 3, la plaque 30 est parallèle au substrat 10, et le pied 31 est relié à une 20 extrémité avant de la plaque 30 et est perpendiculaire au substrat 10 comme cela est représenté en (a) sur la figure 3. Lorsqu'une tension de polarisation positive est appliquée de manière externe, une extrémité arrière de la 25 plaque 30 est amenée à fléchir par l'attraction du substrat du fait d'une force électrostatique mais n'est pas amenée en contact avec le substrat 10 comme cela est représenté (b) sur la figure 3. Lorsqu'une tension de polarisation positive est 30 augmentée jusqu'à une tension d'amorçage, du fait qu'il y a une seule surface de contact entre le pied 31 et le substrat 10, une tension assez faible est exigée et un courant minimal est consommé pour générer une tension élastique de réaction afin que la plaque supporte la force 10 électrostatique comme cela est représenté en (c) sur la figure 3. Une fois que la tension appliquée disparaît, la force de réaction emmagasinée dans la plaque 30 et la tension élastique qui résulte du retour d'un état courbe de la plaque 30 vers sont état d'origine sont immédiatement libérées. La force de rebond entraîne la plaque 30 et le pied 31 afin de rebondir et sauter, de façon à délivrer un mouvement de pas à l'actionneur comme cela est représenté en (d) sur la figure 3. Lorsqu'une tension de polarisation négative est appliquée de manière additionnelle, de la même manière, la plaque 30 est attirée par le substrat 10 afin de générer un mouvement répété. Du fait que la plaque 30 n'est pas en contact avec le substrat 10, elle peut réaliser un mouvement continu sur le substrat 10. Lorsqu'une tension de polarisation positive (négative) est appliquée, la plaque est attirée par le substrat 10 du fait de l'effet d'une force électrostatique mais n'est pas en contact avec le substrat 10. Par conséquent, une tension assez faible est exigée et un courant minimal est consommé pour générer une tension élastique de réaction en utilisant la plaque 30 afin de supporter la force électrostatique. Une fois que la tension appliquée disparaît, la plaque 30 poursuit le mouvement de rebond grâce à la force de rebond de la tension élastique emmagasinée de façon à réaliser un mouvement de pas de l'actionneur. En résumé, la présente invention présente bien évidemment les avantages mentionnés ci-dessus. D'après les caractéristiques mentionnées ci-dessus, ces caractéristiques présentent non seulement une nouveauté par rapport aux produits similaires et un progrès mais également une utilité industrielle. Bien que l'invention ait été décrite en termes de ce que l'on considêre actuellement comme étant les formes de réalisation les plus pratiques et préférées, il est évident que l'invention ne doit pas être limitée aux formes de réalisation divulguées. Au contraire, il est prévu de couvrir différentes modifications et des agencements similaires compris dans l'esprit et la portée de l'invention. REVENDICATIONS 1. Actionneur sans contact, disposé sur un substrat (10) et comportant une plaque (30) et un pied (31), caractérisé en ce qu'une extrémité arrière de ladite plaque (30) est amenée à fléchir par une attraction dudit substrat (10) alors que l'on applique de manière externe une alimentation positive (négative) entre ledit actionneur et le substrat (10) mais n'est pas en contact avec ledit substrat (10), et ledit actionneur réalise un mouvement de pas grâce à une force de rebond générée par le retour d'un état courbe de ladite plaque (30) vers un état d'origine après la suppression de ladite alimentation. 2. Actionneur sans contact selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a au moins deux rails (34) disposés sur ledit substrat (10), un siège de glissement (33) disposé sur chaque rail (34) respectif, et une traverse de support (32) qui s'étend depuis chaque siège de glissement (33) respectif et reliée à ladite plaque (30). 3. Actionneur sans contact selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits au moins deux rails (34) sont choisis parmi un dessin d'une ligne droite et une courbe et sont disposés à égale distance l'un de l'autre. 4. Actionneur sans contact selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un chanfrein est formé au niveau d'un coin coupé par ladite traverse de support (32) et ledit siège de glissement (33) et ladite plaque (30).25