LAMINATED-TYPE ELECTROSTATIC ACTUATOR

• Main Authors: ITO, Makoto, IMAI, Yuichi, IZUMITANI, Hikaru, SANEYOSHI, Keiji, UCHI, Tomio, OKUDA, Kazuo
• Format: Patent
• Language: English; French; Japanese
• Published: 16.12.2021
• Subjects: CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER; ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; GENERATION

The present invention achieves, with a simple structure, a laminated-type electrostatic actuator that exhibits a sufficient stroke and a shrinking force in a specific driving range and abruptly becomes hard when an electrode interval is widened by exceeding the driving range.　This laminated-type electrostatic actuator (1) is configured by connecting and laminating, via second connection regions, a plurality of actuator parts (2a, 2b, 2c) including, on one surface, first films (3a1, 3b1, 3c1) on which a plurality of first connection regions (7a1, 7b1, 7c1) are formed in a predetermined pattern, and, on a surface opposite from the first films, second films (3a2, 3b2, 3c2) which are connected to the first films via first connection regions and on which a plurality of the second connection regions (7a2, 7b2, 7c2) are formed in the same pattern. The first film and the second film of one of the actuator parts (2a, 2b, 2c) both have a non-connection region (15) that has a substantially constant width between mutually adjacent regions when viewed in a lamination direction (Z), the first connection regions and the second connection regions are disposed so as not to overlap each other when viewed in the lamination direction, and the axial lines of the patterns between the two connected actuator parts (2a, 2b; 2b, 2c) cross each other at a predetermined angle (θ, excluding θ=0) when viewed in the lamination direction. When the electrostatic actuator is pulled by an external force in the lamination direction, the non-connection regions, particularly, the non-connection regions of the second films are bent and deformed and the first films and the second films are spaced apart from each other and extend in the lamination direction, and when the electrostatic actuator is further pulled, the non-connection regions are deformed by pulling and are hardened. When a voltage is applied, shrinkage in the lamination direction occurs due to an electrostatic attraction force. La présente invention permet d'obtenir, avec une structure simple, un actionneur électrostatique de type stratifié qui présente une course suffisante et une force de rétraction dans une plage d'entraînement spécifique et devient soudainement dur lorsqu'un intervalle d'électrode est élargi en dépassant la plage d'entraînement.　Cet actionneur électrostatique de type stratifié (1) est configuré par liaison et stratification, par l'intermédiaire de secondes régions de liaison, d'une pluralité de parties d'actionneur (2a, 2b, 2c) comprenant, sur une surface, des premiers films (3a1, 3b1, 3c1) sur lesquels une pluralité de premières régions de liaison (7a1, 7b1, 7c1) sont formées selon un motif prédéterminé, et, sur une surface opposée aux premiers films, des seconds films (3a2, 3b2, 3c2) qui sont reliés aux premiers films par l'intermédiaire de premières régions de liaison et sur lesquelles une pluralité des secondes régions de liaison (7a2, 7b2, 7c2) sont formées dans le même motif. Le premier film et le second film de l'une des parties d'actionneur (2a, 2b, 2c) présentent tous deux une zone de non liaison (15) qui a une largeur sensiblement constante entre des régions mutuellement adjacentes lorsqu'elles sont observées dans une direction de stratification (Z), les premières régions de liaison et les secondes régions de liaison étant disposées de manière à ne pas se chevaucher mutuellement lorsqu'elles sont observées dans la direction de stratification, et les lignes axiales des motifs entre les deux parties d'actionneur reliées (2a, 2b ; 2b, 2c) se croisent l'une l'autre selon un angle prédéterminé (θ, à l'exclusion de θ=0) lorsqu'observées dans la direction de stratification. Lorsque l'actionneur électrostatique est tiré par une force externe dans la direction de stratification, les régions de non liaison, en particulier, les régions de non liaison des seconds films sont pliées et déformées et les premiers films et les seconds films sont espacés les uns des autres et s'étendent dans la direction de stratification, et lorsque l'actionneur électrostatique est en outre tiré, les régions de non liaison sont déformées par traction et sont durcies. Lorsqu'une tension est appliquée, le retrait dans la direction de stratification se produit en raison d'une force d'attraction électrostatique. 特定の駆動範囲では充分なストロークと収縮力を発揮し、且つ、駆動範囲を超えて電極間隔を広げようとすると急激に硬くなる積層型静電アクチュエータを簡易な構造で実現する。　積層型静電アクチュエータ（１）は、一方の面に複数の第１接続領域（７ａ１，７ｂ１，７ｃ１）が所定パターンで形成された第１フィルム（３ａ１，３ｂ１，３ｃ１）と、第１接続領域を介して第１フィルムに接続され、第１フィルムとは反対側の面に同一パターンの複数の第２接続領域（７ａ２，７ｂ２，７ｃ２）が形成された第２フィルム（３ａ２，３ｂ２，３ｃ２）と、から構成された複数のアクチュエータ部（２ａ，２ｂ，２ｃ）が、第２接続領域を介して接続され積層されて構成される。１つのアクチュエータ部（２ａ，２ｂ，２ｃ）の第１フィルム及び第２フィルムはいずれも積層方向（Ｚ）から見て隣り合う接続領域間に幅が実質的に一定の非接続領域（１５）が形成され、第１接続領域と第２接続領域とは積層方向から見て互いに重ならないように配置され、接続される２つのアクチュエータ部（２ａ，２ｂ；２ｂ，２ｃ）間のパターンの軸線は積層方向から見て互いに所定角度（θ、θ＝０°を除く）で交差する。外力により積層方向に引っ張られると、非接続領域、特に主に第２フィルムの非接続領域が曲げ変形して第１フィルムと第２フィルムとが離間して積層方向に伸長し、更に引っ張られると、非接続領域は引っ張り変形するようになり硬くなる。電圧が印加されると、静電引力により積層方向に収縮する。