CN112584290A - 致动器 - Google Patents

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Abstract

一种致动器，包括多个导电层以及多个驻极体膜层。多个驻极体膜层分别夹合于多个导电层之间，并在多个导电层间形成间隙。其中，相邻两个驻极体膜层的预设电场方向相反，相邻两个导电层分别电性连接至第一电压端与第二电压端，以接收一驱动电压。

Description

致动器
技术领域
本发明涉及一种致动器，尤其涉及一种电能致动器。
背景技术
致动器(actuator)是一种将能量转换成机械动能的装置，可用以驱使物体进行各种预定动作。致动器依据其能量来源，可区分为电能致动器、光能致动器、热能致动器与流体能致动器等。
传统的电能致动器技术，如电磁式、压电式、静电式等，或是需要复杂结构而有尺寸与成本的限制，或是受限于材料物理特性无法提供足够的致动行程。
发明内容
本发明提供一种致动器。此致动器包括多个导电层以及多个驻极体膜层。多个驻极体膜层分别夹合于多个导电层之间，并在多个导电层间形成间隙。其中，相邻两个驻极体膜层的预设电场方向相反，相邻两个导电层分别电性连接至第一电压端与第二电压端，以接收一驱动电压。
本发明所提供的致动器只需使用驻极体膜层与导电层，其设计简单，元件成本低，有助于节省制造成本，并有利于调整出不同尺寸，适用在不同场合。此外，此致动器并可在有限的尺寸限制下，提供足够的动作距离，以根据使用者的需求。
本发明所采用的具体实施例，将通过以下的实施例及附图作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的致动器一实施例的示意图。
图2是本发明的致动器一实施例的示意图。
图3A与图3B是图1的致动器的运作示意图。
图4是本发明的致动器一实施例的示意图。
图5是图4的致动器适用于扬声器一实施例的示意图。
图6是图1的致动器适用于扬声器一实施例的示意图。
图7是图1的致动器适用于键盘模块一实施例的示意图。
图8是图1的致动器适用于键盘模块一实施例的示意图。
图9是本发明的致动器一实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
图1是本发明的致动器一实施例的示意图。如图中所示，此致动器100包括多个第一导电层144、多个第二导电层146、多个第一驻极体膜层120a以及多个第二驻极体膜层120b。多个第一导电层144与第二导电层146为板状结构。多个驻极体膜层120a,120b分别位于多个导电层144,146之间。多个驻极体膜层120a,120b与多个导电层144,146交替堆叠以构成一多层结构。
不过，在此多层结构中，多个驻极体膜层120a,120b并非紧密叠合于导电层144,146之间。如图中所示，驻极体膜层120a,120b与导电层144,146的对应表面的形状并不相同，而会在驻极体膜层120a,120b与导电层144,146之间产生间隙。以第一驻极体膜层120a为例说明如下，第一驻极体膜层120a的上表面与位于其上方的第一导电层144的下表面的形状不同，第一驻极体膜层120a的上表面抵住位于其上方的第一导电层144，而在第一驻极体膜层120a与第一导电层144之间产生间隙。类似地，第一驻极体膜层120a的下表面与位于其下方的第二导电层146的上表面的形状不同，第一驻极体膜层120a的下表面抵住位于其下方的第二导电层146，而在第一驻极体膜层120a与第二导电层146之间产生间隙。第二驻极体膜层120b亦同。
其次，在此多层结构中，各个驻极体膜层120a,120b具有一预设电场E1,E2，此预设电场E1,E2的方向大致平行于此致动器100的致动方向Z，且相邻两个驻极体膜层(即第一驻极体膜层120a与第二驻极体膜层120b)的预设电场方向(即E1与E2)相反。如图中所示，第一驻极体膜层120a的预设电场E1的方向向下，第二驻极体膜层120b的预设电场E2的方向则是向上。在一实施例中，此驻极体膜层120a,120b由可变形材料制造，其构成材料包括如聚四氟乙烯等高介电常数材质。在保持外电场的情况下，将聚四氟乙烯制成膜层，即可形成此驻极体膜层120a,120b。
此外，在此多层结构中，相邻两个导电层(即第一导电层144与第二导电层146)分别电性连接至第一电压端V1与第二电压端V2，以接收一驱动电压Vd。
在本实施例中，如图1所示，多个驻极体膜层120a,120b呈现波浪状，多个导电层144,146则是呈现平板状。驻极体膜层120a,120b与导电层144,146之间会产生间隙。不过亦不限于此。在一实施例中，如图2，驻极体膜层120c,120d与导电层144,146大致呈现平板状，不过，驻极体膜层120c,120d具有两个突出部122c,124c,122d,124d分别抵住位于其上方与下方的导电层144,146，进而在驻极体膜层120c,120d与导电层144,146之间产生间隙。
其次，在本实施例中，如图1所示，各个驻极体膜层120a,120b的上下表面分别抵住导电层144,146，而在驻极体膜层120a,120b与导电层144,146之间产生间隙。不过亦不限于此。在一实施例中，各个驻极体膜层120a,120b与导电层144,146间可另外插入绝缘网状物，例如丝、不织布、布、纸、穿孔薄膜等透气材料，以利于将驻极体膜层120a,120b的动作传递至导电层144,146。
在本实施例中，各个驻极体膜层120a,120b的内部预先建立预设电场E1,E2。不过亦不限于此。在一实施例中，也可将多个驻极体膜层120a,120b电性连接至一电源接收一直流偏压，以维持其预设电场E1,E2。此直流偏压可以间断地或持续地施加于驻极体膜层120a,120b，以维持保持驻极体膜层120a,120b上的电荷。
图3A与图3B是图1的致动器100的运作示意图。以下针对第一驻极体膜层120a为例进行说明。第二驻极体膜层120b的运作原理类似与第一驻极体膜层120a，在此不予赘述。
对于第一驻极体膜层120a而言，其预设电场E1的方向向下。也就是说，第一驻极体膜层120a的上表面分布正电荷，下表面分布负电荷。如图3A图所示，若是在第一电压端V1与第二电压端V2之间施加正电压，位于第一驻极体膜层120a上方的第一导电层144会分布正电荷，位于第一驻极体膜层120a下方的第二导电层146则会分布负电荷。
此时，因为第一导电层144(具有正电荷)与第一驻极体膜层120a的上表面(具有正电荷)的电性相同，第一导电层144与其下方的第一驻极体膜层120a之间会产生斥力。相同地，因为第二导电层146(具有负电荷)与第一驻极体膜层120a的下表面(具有负电荷)的电性相同，第二导电层146与其上方的第一驻极体膜层120a之间也会产生斥力。如此，就会使第一驻极体膜层120a产生形变，而使致动器100的整体长度增长。
如图3B图所示，若是在第一电压端V1与第二电压端V2之间施加负电压，第一导电层144会分布负电荷，第二导电层146则会分布正电荷。此时，因为第一导电层144(具有负电荷)与第一驻极体膜层120a的上表面(具有正电荷)的电性相反，第一导电层144与其下方的第一驻极体膜层120a之间会产生吸力。相类似地，因为第二导电层146(具有正电荷)与第一驻极体膜层120a的下表面(具有负电荷)的电性相反，第二导电层146与其上方的第一驻极体膜层120a之间也会产生吸力。如此，就会使第一驻极体膜层120a产生形变，而使致动器100整体长度缩短。
由于本发明的致动器100是由多个驻极体膜层120a,120b与多个导电层144,146交替堆叠而成，即使单一组驻极体膜层120a与导电层144,146所产生的位移量有限，通过层叠之后，即可增加致动器100整体的位移量。此外，并可经由调整层叠的驻极体膜层120a,120b与导电层144,146的层数，决定致动器100的动作距离，以根据实际使用的需求。
图4是本发明的致动器一实施例的示意图。如图中所示，此致动器200包括一第一驻极体膜层螺旋结构202a、一第二驻极体膜层螺旋结构202b、多个第一导电层244以及多个第二导电层246。第一驻极体膜层螺旋结构202a与第二驻极体膜层螺旋结构202b交错缠绕。第一驻极体膜层螺旋结构202a可视为由多个第一驻极体膜层220a连接而成。第二驻极体膜层螺旋结构202b可视为由多个第二驻极体膜层220b连接而成。第一导电层244与第二导电层246则是交替地夹合于第一驻极体膜层螺旋结构202a与第二驻极体膜层螺旋结构202b之间，而构成一个多层结构。
多个第一导电层244电性连接至第一电压端V1，多个第二导电层246电性连接至第二电压端V2。通过改变第一驻极体膜层螺旋结构202a与第二驻极体膜层螺旋结构202b的圈数以及导电层244,246的层数，即可决定致动器200的动作距离，根据实际使用的需求。
图5是本发明的致动器适用于扬声器一实施例的示意图。本实施例将图4的致动器200适用于扬声器。如图中所示，此扬声器20包括一固定箱22、一振动板24与图3的致动器200。此固定箱22内具有一空间S，此空间S的上方具有一开口22a。此固定箱22并具有至少一个开孔22b(图中以一个开孔22b为例)。致动器200设置于空间S内，振动板24则是悬吊于开口22a处。致动器200的一端(即图中的下方端)固定于固定箱22的底部，另一端(即图中的上方端)则是固定于振动板24。
请一并参照图4所示，通过改变输入第一电压端V1与第二电压端V2的驱动电压Vd的电压准位，即可调整致动器200的动作距离，进而推动振动板24振动发声。
由于此致动器200是通过改变第一导电层244及第二导电层246的电荷分布来达到致动的效果，致动器200可以快速反应第一电压端V1与第二电压端V2的电压准位的变化，以根据声音信号的快速变化，避免失真。此外，由于此致动器200是采层叠方式设置，致动器200可提供足够的动作距离，以根据大振幅声音信号的需求。
图6是本发明的致动器适用于扬声器一实施例的示意图。本实施例将图1的致动器100适用于扬声器。如图中所示，此扬声器20包括一固定箱22、一振动板24与图1的致动器100。此固定箱22内具有一空间S，此空间S的上方具有一开口22a。此固定箱22并具有至少一开孔22b(图中以一个开孔22b为例)。致动器100设置于空间S内，振动板24则是悬吊于开口22a处。致动器100的一端(即图中的下方端)固定于固定箱22的底部，另一端(即图中的上方端)则是固定于振动板24。
请一并参照图1所示，通过改变输入第一电压端V1与第二电压端V2的驱动电压Vd的电压准位，即可调整致动器100的动作距离，进而推动振动板24振动发声。
由于此致动器100是通过改变第一导电层144及第二导电层146的电荷分布来达到致动的效果，致动器100可以快速反应第一电压端V1与第二电压端V2的电压准位的变化，以根据声音信号的快速变化，避免失真。此外，由于此致动器100是采用层叠方式设置，致动器100可提供足够的动作距离，以根据大振幅声音信号的需求。
图7是本发明的致动器适用于键盘模块一实施例的示意图。如图中所示，此键盘模块10包括一第一导电层12、一驻极体膜层14、一第二导电层16与一按键模块18。驻极体膜层14叠合于第一导电层12上，按键模块18设置于驻极体膜层14上。第二导电层16设置于驻极体膜层14上，未设置按键模块18的区域。
前述第一导电层12、驻极体膜层14与第二导电层16即可构成一致动器300。此致动器300可作为一扬声器结合于键盘模块10中进行使用。
图8是本发明的致动器适用于键盘模块一实施例的示意图。如图中所示，此键盘模块30包括一第一导电层32、一驻极体膜层34、一第二导电层36、一绝缘膜层37与一按键模块38。驻极体膜层34叠合于第一导电层32上，第二导电层36叠合于驻极体膜层34上。绝缘膜层37覆盖于第二导电层36上。按键模块38则是设置于绝缘膜层37上。
前述第一导电层32、驻极体膜层34与第二导电层36即可构成一致动器400。此致动器400可作为一扬声器结合于键盘模块30中进行使用。除此之外，本发明的致动器400也可应用于其他空间有限的机构，例如薄型化屏幕、笔记本电脑或手持装置等。
图9是本发明的致动器一实施例的示意图。相较于图1的实施例，本实施例的致动器500包括多个第一导电层544、多个第二导电层546、多个第一驻极体膜层520a以及多个第二驻极体膜层520b。第一导电层544形成于第一驻极体膜层520a的下表面。第二导电层546形成于第二驻极体膜层520b的下表面。在一实施例中，前述第一导电层544与第二导电层546以溅镀方式形成于第一驻极体膜层520a与第二驻极体膜层520b的下表面。如此，即可使驻极体膜层520a与520b分别位于多个导电层544,546之间，而构成一多层结构。
综上所述，本发明所提供的致动器100,200主要是由驻极体膜层120a,120b,120c,120d,220a,220b与导电层144,146,244,246构成，其设计简单，元件成本低，有助于节省制造成本，并有利于调整出不同尺寸，适用于不同场合。此外，此致动器并可在有限的尺寸限制下，提供足够的动作距离，以根据使用者的需求。
虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求书所界定为准。

Claims (8)

1.一种致动器，其特征是，包括：
多个导电层；以及
多个驻极体膜层，分别夹合于上述多个导电层之间，并在上述多个导电层间形成间隙；
其中，相邻两个上述驻极体膜层的预设电场方向相反，相邻两个上述导电层分别电性连接至第一电压端与第二电压端，以接收驱动电压。
2.如权利要求1所述的致动器，其特征是，上述多个驻极体膜层的构成材料包括聚四氟乙烯。
3.如权利要求1所述的致动器，其特征是，上述驻极体膜层是波浪形膜层。
4.如权利要求1所述的致动器，其特征是，上述驻极体膜层具有上表面与下表面，上述上表面与上述下表面分别抵住相邻两个上述导电层。
5.如权利要求1所述的致动器，其特征是，上述驻极体膜层包括突出部，以抵住上述导电层。
6.如权利要求1所述的致动器，其特征是，上述导电层包括突出部，以抵住上述驻极体膜层。
7.如权利要求1所述的致动器，其特征是，上述多个驻极体膜层构成第一驻极体膜层螺旋结构与第二驻极体膜层螺旋结构，上述第一驻极体膜层螺旋结构与上述第二驻极体膜层螺旋结构的预设电场方向相反。
8.如权利要求1所述的致动器，其特征是，上述导电层形成于上述驻极体膜层的上表面或下表面。
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