基于微機電系統的智能手表

新型手表電機技術試圖超越智能手表。

半個多世紀以來，一直是計時市場支柱的指針式石英手表終于要進行高技術改造了？使用硅微機電系統（MEMS）生產的用于指針式手表的全新手表電機，與目前手表中使用的標準步進電機相比，其尺寸縮小一半，效率大約是前者的3倍。

在當今這個智能手表的時代，指針式手表真的可行嗎？

了解一下現實情況。根據研究公司搜集的數據，近年來，指針式石英手表實際上占據了傳統手表市場近3/4的份額，2023年，其整體市值約為660億美元，估計略高于全球智能手表市場。

但是，當今的指針式石英手表在技術上與第一款石英表相比沒有變化。57年前，瑞士財團和日本鐘表制造商精工株式會社推出第一款石英表。這些手表與今天的手表一樣，使用一種名為拉維特（Lavet）的同步直流步進電機，該電機由法國工程師馬里烏斯?拉維特（Marius Lavet）于1936年發明。

1996年，法國工程師帕特里斯?米諾蒂（Patrice Minotti）抓住了使用硅微機電系統制造手表電機的想法。米諾蒂在一封電子郵件中寫道：“我個人受到了第一臺集成電路靜電式電機的啟發，第一臺基于集成電路的微機電系統電機是（加州大學伯克利分校的）理查德?穆勒（Richard Muller）幾年前發明的。雖然它是一個令人贊嘆的實驗室演示品，但到目前為止，它還不能驅動手表的指針……而我設想了一種新的微機電系統電機架構，它能夠大幅提高當前最先進的靜電微機電電機的驅動扭矩?！?/p>

微機電系統采用的是梳狀驅動式致動器。要理解其工作原理，可以設想兩個梳齒間隔很大的梳子，它們面對面擺放，梳齒交錯。施加在每個梳子上的電壓產生靜電吸引力或排斥力，使得兩個梳子相互靠近或遠離。移動的梳子與杠桿和曲軸連接，實現旋轉運動。

一個巨大的挑戰是需要2000個這樣的梳子，才能產生足夠的扭矩來直接移動手表的指針，而不用任何齒輪裝置。 此外，還有一個難點：需要利用3伏手表電池產生110伏信號，為靜電梳狀驅動器供電。目前的微機電電機是通過僅占用2平方毫米的專用集成電路來實現這種轉換的。

通過調整微機電電機設計形式，易于手表制造商生產制造。他們目前的形式是，電機（每根手表指針一個）和手表的所有其他部件都可直接焊接在一個安裝于表面的印刷電路板上。

這種緊湊性和易集成性對混合式智能手表制造商尤其有利。這些手表具有智能手表的許多功能，例如脈搏和睡眠監測、健身跟蹤、藍牙通信、信息顯示等，也像傳統的指針式手表一樣有指針，當然，也有電機?；旌鲜绞直碛捎诒仨殞㈦姍C與各種電子傳感器和顯示器結合起來，因此其尺寸一般很大，表殼內的空間往往很擠。

人們很看好這些混合式智能手表市場的擴張，其電機非常適合這些手表?！霸谝豢畹湫偷幕旌鲜街悄苁直碇?，電機占據了表殼內部70%的空間?！币虼?，微機電電機的尺寸越小，意味著有越多的空間來容納其他電子元件和傳感器?；蛘?，最終可制成足夠小巧的手表，適合一般粗細手腕的人佩戴。

此外，微機電電機可以直接與其他電子元件集成，因此制造更簡單。研究人員表示：“可以認為所有的手表、可穿戴設備都將實現完全電子化?！?/p>

審核編輯：黃飛