STACKED ELECTROSTATIC ACTUATOR

• Main Authors: ITO, Makoto, IZUMITANI, Hikaru, SANEYOSHI, Keiji
• Format: Patent
• Language: English; French; Japanese
• Published: 03.12.2020
• Subjects: CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER; ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; GENERATION; MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICALDEVICES; MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY; PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING

Provided is a stacked electrostatic actuator which exhibits sufficient contractile force even when pulled by a large external force and which has a contraction coefficient that does not decrease during a light load.　The stacked electrostatic actuator comprises a plurality of electrode films having a three-layer structure of a first insulating layer, a conductive layer, and a second insulating layer, wherein each electrode film includes, on the first insulating layer of the electrode film, connecting regions P that are surface-treated so as to be able to be connected to another electrode film, and non-connecting regions Q which cannot be connected to other electrode films. Boundaries C between the connecting regions P and the non-connecting regions Q have a wave-like pattern which can be defined using at least one radius of curvature of finite values. The electrode films are stacked such that the connecting regions P of a first electrode film do not overlap, in the stacking direction, with the connecting regions P of a second electrode film immediately below the first electrode film, and such that axes of the wave-like pattern of the boundaries C of the first electrode film are parallel to axes of the wave-like pattern of the boundaries C of the second electrode film, and the first electrode film and the second electrode film are connected at the connecting regions P of the first insulating layer of the second electrode film. Thus, the plurality of electrode films has, when seen from the stacking direction, electrode parts at which two electrode films are connected and hinge parts at which the two electrode films are not connected. When pulled in the stacking direction by an external force, the hinge parts elastically deform so that the electrode parts separate and extend in the stacking direction, and when a voltage is applied between the conductive layers of the plurality of electrode films, the separated electrode parts contract due to an electrostatic force and contract in the stacking direction. La présente invention concerne un actionneur électrostatique empilé qui présente une force de contraction suffisante même lorsqu'il est tiré par une force externe importante et qui a un coefficient de contraction qui ne diminue pas durant une faible charge.　L'actionneur électrostatique empilé comprend une pluralité de films d'électrode qui ont une structure tri-couche d'une première couche isolante, d'une couche conductrice et d'une seconde couche isolante, chaque film d'électrode comprenant, sur la première couche isolante du film d'électrode, des régions de connexion (P) qui sont traitées en surface de manière à pouvoir être connectées à un autre film d'électrode, et des régions de non-connexion (Q) qui ne peuvent pas être connectées à d'autres films d'électrode. Des limites (C) entre les régions de connexion (P) et les régions de non-connexion (Q) ont une configuration ondulée qui peut être défini en utilisant au moins un rayon de courbure de valeurs finies. Les films d'électrode sont empilés de telle sorte que les régions de connexion (P) d'un premier film d'électrode ne chevauchent pas, dans la direction d'empilement, les régions de connexion (P) d'un second film d'électrode immédiatement en dessous du premier film d'électrode, et de telle sorte que des axes de la configuration ondulée des limites (C) du premier film d'électrode soient parallèles à des axes de la configuration ondulée des limites (C) du second film d'électrode, et le premier film d'électrode et le second film d'électrode sont connectés au niveau des régions de connexion (P) de la première couche isolante du second film d'électrode. Ainsi, la pluralité de films d'électrode a, en vue dans la direction d'empilement, des parties d'électrode au niveau desquelles deux films d'électrode sont connectés et des parties d'articulation au niveau desquelles les deux films d'électrode ne sont pas connectés. Lorsqu'elles sont tirées dans la direction d'empilement par une force externe, les parties d'articulation se déforment élastiquement de telle sorte que les parties d'électrode se séparent et s'étendent dans la direction d'empilement, et, lorsqu'une tension est appliquée entre les couches conductrices de la pluralité de films d'électrode, les parties d'électrode séparées se contractent en raison d'une force électrostatique et se contractent dans la direction d'empilement. 大きな外力で引っ張られたときにも充分な収縮力を発揮し、且つ、軽負荷時にも収縮率が低下しない積層型静電アクチュエータを提供する。　第１絶縁層と導体層と第２絶縁層の３層構造を有する複数の電極フィルムからなる積層型静電アクチュエータであって、各電極フィルムは、電極フィルムの第１絶縁層上に他の電極フィルムと接合できるように表面加工した接合領域Ｐと、他の電極フィルムと接合しない非接合領域Ｑとを有し、接合領域Ｐと非接合領域Ｑとの境界Ｃは少なくとも１つ以上の有限な値の曲率半径を用いて定義できる波状パターンを有し、第１の電極フィルムの接合領域Ｐと、第１の電極フィルムのすぐ下にある第２の電極フィルムの接合領域Ｐとが積層方向に互いに重ならないように、且つ、第１の電極フィルムの境界Ｃの波状パターンと第２の電極フィルムの境界Ｃの波状パターンとは軸線が平行となるように積層配置されて、第１の電極フィルムと第２の電極フィルムとが第２の電極フィルムの第１絶縁層の接合領域Ｐにおいて接合され、これにより複数の電極フィルムは、積層方向から見て、２つの電極フィルムが接合された電極部と、接合されていないヒンジ部とを有し、外力により積層方向に引っ張られるとき、ヒンジ部が弾性変形し電極部同士が離間して積層方向に伸長し、複数の電極フィルムの導体層間に電圧が印加されるとき、離間した電極部同士が静電力により収縮して積層方向に収縮するように構成される。