DE112018002943T5

DE112018002943T5 - Dielektrischer Elastomerwandler und dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018002943T5
Application number: DE112018002943.3T
Authority: DE
Inventors: Seiki Chiba; Mikio WAKI
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Chiba Seiki Jp; Waki Mikio Sakura Shi Jp; Aisin Corp
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2020-02-27
Also published as: US11081976B2; JP2019009851A; CN110800205B; WO2018235658A1; JP7032875B2; US20210143756A1; CN110800205A

Abstract

Ein Dielektrischer Elastomerwandler umfasst ein dielektrisches Elastomerfunktionselement, das eine dielektrische Elastomerschicht hat, und ein Paar Elektrodenschichten, zwischen denen das dielektrische Elastomerfunktionselement angeordnet ist, und umfasst des Weiteren einen Stützkörper, der das dielektrische ElastomerFunktionselement stützt. Jede der Elektrodenschichten hat einen oder mehrere Anlegungsbereiche. Das dielektrische Elastomerfunktionselement hat einen oder mehrere Funktionsabschnitte, auf denen sich die Anlegungsbereiche der Elektrodenschichten überlappen. Der Funktionsabschnitt ist von dem Stützkörper beabstandet. Mit einer solchen Konfiguration ist es möglich, eine Beschädigung der Elektrodenschicht zu vermeiden und einen ausreichenden Ausdehnungsbetrag zu erhalten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen dielektrischen Elastomerwandler und eine dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung.
Stand der Technik
Eine Antriebsvorrichtung, die einen dielektrischen Elastomerwandler durch Verwendung eines dielektrischen Elastomers aufweist, hat verglichen mit einem Elektromotor usw. den Vorteil, beispielsweise leicht zu sein und eine ausgezeichnete Reaktivität aufzuweisen. Die 24 und 25 veranschaulichen einen konventionellen dielektrischen Elastomerwandler und eine konventionelle dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung (Patentdokument 1). Die in den 24 und 25 dargestellte dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung umfasst einen dielektrischen Elastomerwandler 90 und eine Energiequelleneinheit 95. Der dielektrische Elastomerwandler 90 umfasst eine dielektrische Elastomerschicht 91, ein Paar Elektrodenschichten 92, 93 und einen Zugkrafterhaltungskörper 94. Die dielektrische Elastomerschicht ist aus einem vorgeschriebenen Harzmaterial hergestellt. Die Elektrodenschichten 92, 93 sind jeweils auf einer entsprechenden Oberfläche der dielektrischen Elastomerschicht 91 ausgebildet. Wie in 24 dargestellt, wird eine Materialbahn ausreichender Größe gewickelt, so dass die dielektrische Elastomerschicht 91 und die Elektrodenschichten 92, 93 eine mehrschichtige zylindrische Form haben. Wie in 25 dargestellt, sind in dem dielektrischen Elastomerwandler 90 die dielektrische Elastomerschicht 91 und die Elektrodenschichten 92, 93 um den Zugkrafterhaltungskörper 94 gewickelt. Der die Zugkrafterhaltungskörper 94 hält eine Zugkraft aufrecht, die bewirkt, dass sich die dielektrische Elastomerschicht 91 in einer Axialrichtung ausdehnt. Wenn eine Spannung von der Energiequelleneinheit 95 an die Elektrodenschichten 92, 93 angelegt wird, bewirkt eine Coulombkraft, dass sich die Elektrodenschichten 92, 93 gegenseitig anziehen. Mit der Anziehungskraft wird die Dicke der dielektrischen Elastomerschicht 91 verringert und die Größe in der Axialrichtung wird erhöht. Der dielektrische Elastomerwandler 90 dehnt sich somit in der Axialrichtung aus. In einer dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung X ist es möglich, den dielektrischen Elastomerwandler 90 durch Steuern des Anlegens einer Spannung von der Energiequelleneinheit 95 auszudehnen oder zusammenzuziehen.
Die Konfiguration, in der die dielektrische Elastomerschicht 91 und die Elektrodenschichten 92, 93 eine mehrschichtige zylindrische Form haben, soll die Antriebskraft des dielektrischen Elastomerwandlers 90 erhöhen. Bei einer solchen Konfiguration bestehen jedoch Bedenken hinsichtlich der folgenden Punkte.
In dem dielektrischen Elastomerwandler 90 sind die dielektrische Elastomerschicht 91 und die Elektrodenschichten 92, 93 um den Zugkrafterhaltungskörper 94 gewickelt. Eine Verformung, bei der ein axialer Mittelabschnitt verengt ist, tritt in der dielektrischen Elastomerschicht 91 auf, in der die Zugkraft zum Ausdehnen der dielektrischen Elastomerschicht 91 in der Axialrichtung durch den Zugkrafterhaltungskörper 94 aufrechterhalten wird, selbst in einem Fall, in dem die dielektrische Elastomerschicht 91 und die Elektrodenschichten 92, 93 nicht mit dem Zugkrafterhaltungskörper 94 verbunden sind. Die Elektrodenschichten 92, 93 werden gegen den Zugkrafterhaltungskörper 94 gedrückt, oder die Elektrodenschichten 92, 93 sind in engem Kontakt miteinander. Wenn eine Spannungsanlegungssteuerung von der Energiequelleneinheit 95 bewirkt, dass sich der dielektrische Elastomerwandler 90 in einem solchen Zustand ausdehnt oder zusammenzieht, kann eine Situation auftreten, in der die Elektrodenschichten 92, 93 unangemessen gerieben werden und die Elektrodenschichten 92, 93 beschädigt werden können. Ein Teil des dielektrischen Elastomerwandlers 90, der an dem Zugkrafterhaltungskörper 94 befestigt ist, trägt nicht zur Ausdehnung bei, selbst wenn eine Spannung angelegt wird.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2012-65427 ( JP 2012-65427 A ) Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem
Die Erfindung wurde im Hinblick auf das zuvor gennannte Problem entwickelt, und es ist eine Aufgabe, einen dielektrischen Elastomerwandler und eine dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, einen ausreichenden Ausdehnungsbetrag zu erhalten, während eine Beschädigung der Elektrodenschicht vermieden wird.
Mittel zum Lösen des Problems
Ein Dielektrischer Elastomerwandler, der durch einen ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen ist, umfasst ein dielektrisches Elastomerfunktionselement, das eine dielektrische Elastomerschicht hat, und ein Paar Elektrodenschichten, zwischen denen die dielektrische Elastomerschicht angeordnet ist, und umfasst des Weiteren einen Stützkörper, der das dielektrische Elastomerfunktionselement stützt, in dem jede der Elektrodenschichten einen oder mehrere Anlegungsbereiche hat, wobei das dielektrische Elastomerfunktionselement einen oder mehrere hat, auf denen sich die Anlegungsbereiche der Elektrodenschichten überlappen und der Funktionsabschnitt ist von dem Stützkörper beabstandet.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das dielektrische Elastomerfunktionselement einen oder mehrere elektrodenlose Abschnitte, in denen die Elektrodenschicht nicht vorgesehen ist, und der elektrodenlose Abschnitt ist an dem Stützkörper befestigt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das dielektrische Elastomerfunktionselement eine röhrenförmige Form, bei der zumindest der Funktionsabschnitt eine einzelne Folie ohne Überlappung ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat das dielektrische Elastomerfunktionselement eine Vielzahl von Funktionsabschnitten, die in der Axialrichtung voneinander beabstandet sind.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Anlegungsbereich in eine Vielzahl von Abschnitte in der Umfangsrichtung unterteilt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Elektrodenschicht einen Kopplungsabschnitt, der die Anlegungsbereiche miteinander koppelt, und der Kopplungsabschnitt ist nicht an dem Stützkörper befestigt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung überlappt der Kopplungsabschnitt einer der Elektrodenschichten nicht mit der anderen Elektrodenschicht.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Stützkörper aus einer Vielzahl von Plattenelementen ausgebildet, die in der Axialrichtung betrachtet eine kreisförmige Form haben und so angeordnet sind, um in der Axialrichtung voneinander beabstandet zu sein.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist des Weiteren eine Verdrahtung enthalten, die mit dem Anlegungsbereich verbunden ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist des Weiteren ein Zugkrafterhaltungskörper enthalten, der bewirkt, dass sich das dielektrische Elastomerfunktionselement ausdehnt.
Eine dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung, die durch einen zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen ist, ist gekennzeichnet durch: den dielektrischen Elastomerwandler, der durch den ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen ist; und einer Energiequelleneinheit zum Anlegen einer Spannung an den dielektrischen Elastomerwandler.
Effekte der Erfindung
Mit der Erfindung ist es möglich, eine Beschädigung einer Elektrodenschicht zu vermeiden, während ein ausreichender Ausdehnungsbetrag erhalten wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen klarer.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Elastomerwandlers und einer dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 ist eine Draufsicht des dielektrischen Elastomerwandlers und der dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2.
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils, der einen in 3 mit IV bezeichneten Teil darstellt.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils entlang der Linie V-V in 3.
6 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung einer dielektrischen Elastomerschicht und einer Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
7 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung der dielektrischen Elastomerschicht und der Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
8 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung der dielektrischen Elastomerschicht und der Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
9 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung einer dielektrischen Elastomerschicht und einer Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß einer Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
10 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung der dielektrischen Elastomerschicht und der Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß der Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
11 ist eine Schnittansicht eines dielektrischen Elastomerwandlers und der dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung einer weiteren Abwandlung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
12 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Elastomerwandlers und einer dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
13 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung einer dielektrischen Elastomerschicht und einer Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
14 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung der dielektrischen Elastomerschicht und der Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
15 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung einer dielektrischen Elastomerschicht und einer Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
16 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung der dielektrischen Elastomerschicht und der Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß der Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
17 ist eine Schnittansicht eines dielektrischen Elastomerwandlers und einer dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
18 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung einer dielektrischen Elastomerschicht und einer Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
19 ist eine Draufsicht auf die Entwicklung der dielektrischen Elastomerschicht und der Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
20 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Elastomerwandlers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
21 ist eine perspektivische Ansicht eines dielektrischen Elastomerwandlers gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
22 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Beispiels einer dielektrischen Elastomer-Energieerzeugungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
23 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Beispiels einer dielektrischen Elastomersensorvorrichtung gemäß der Erfindung.
24 ist eine perspektivische Ansicht einer dielektrischen Elastomerschicht und einer Elektrodenschicht, die in einem Beispiel eines konventionellen dielektrischen Elastomerwandlers verwendet werden.
25 ist eine Schnittansicht eines Beispiels eines konventionellen dielektrischen Elastomerwandlers und einer konventionellen dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung.

Modi zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend wird das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die 1 bis 8 veranschaulichen einen dielektrischen Elastomerwandler und eine dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Eine dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung B1 des Ausführungsbeispiels umfasst einen dielektrischen Elastomerwandler A1 und eine Energiequelleneinheit 7. Die dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung B1 ist zum Beispiel eine Vorrichtung, die eine Antriebskraft durch Betreiben des dielektrischen Elastomerwandlers A1 basierend auf einer Spannung ausgibt, die mittels der Energiequelleneinheit 7 angelegt wird. Die Anwendung der Elastomer-Antriebsvorrichtung B1 ist nicht speziell beschränkt, und als ein typisches Beispiel kann die Anwendung ein Roboterarm oder eine künstliche Hand usw. sein.
1 ist eine perspektivische Ansicht des dielektrischen Elastomerwandlers A1 und der dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung B1. 2 ist eine Draufsicht des dielektrischen Elastomerwandlers A1 und der der dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung B1. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils, der einen in 3 mit IV bezeichneten Teil darstellt. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils entlang der Linie V-V in 3. 6 bis 8 sind Draufsichten auf die Entwicklung einer dielektrischen Elastomerschicht und einer Elektrodenschicht des dielektrischen Elastomerwandlers.
Der dielektrische Elastomerwandler A1 umfasst ein dielektrisches Elastomerfunktionselement 1, eine Vielzahl von Stützkörpern 5 und einen Zugkrafterhaltungskörper 6. Das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 umfasst eine dielektrische Elastomerschicht 2 und ein Paar Elektrodenschichten 3, 4. Das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 kann eine Betätigung eines sogenannten künstlichen Muskels durchführen.
Unter Berücksichtigung, dass das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 zum Beispiel als künstlicher Muskel verwendet wird, muss die dielektrische Elastomerschicht 2 elastisch verformbar sein und eine hohe Isolationsfestigkeit aufweisen. Das Material der dielektrischen Elastomerschicht 2 ist nicht speziell beschränkt, sondern kann als bevorzugtes Beispiel ein Silikonelastomer oder ein Acrylelastomer sein.
Die dielektrische Elastomerschicht 2 ist zwischen den Elektrodenschichten 3, 4 angeordnet. Eine Spannung wird von der Energiequelleneinheit 7 an die Elektrodenschichten 3, 4 angelegt. Die Elektrodenschichten 3, 4 sind aus einem Material ausgebildet, das Leitfähigkeit aufweist und in Übereinstimmung mit der elastischen Verformung der dielektrischen Elastomerschicht 2 elastisch verformbar ist. Ein Beispiel für ein solches Material ist ein Material, bei dem ein Füllstoff, der Leitfähigkeit aufbringt, in ein elastisch verformbares Hauptmaterial eingemischt ist. Ein bevorzugtes Beispiel für den zuvor beschriebenen Füllstoff ist eine Kohlenstoffnanoröhre. In dem Ausführungsbeispiel ist die Elektrodenschicht 3 auf einer Außenfläche der zylindrischen dielektrischen Elastomerschicht 2 vorgesehen und die Elektrodenschicht 4 ist auf einer Innenfläche der dielektrischen Elastomerschicht 2 vorgesehen.
Es sei angenommen, dass das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 keine äußere Kraft von außen aufnimmt und nicht festgehalten wird. In einem solchen Fall ist, wenn keine Spannung von der Energiequelleneinheit 7 angelegt wird, das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 in einem natürlichen Längenzustand, in dem es kein freiwilliges Ausdehnen oder Zusammenziehen (Kontraktion) gibt. In einem Fall, in dem eine externe Kraft aufgebracht wird, ist eine elastische Verformung der dielektrischen Elastomerschicht 2 zulässig. Wenn eine Spannung von der Energiequelleneinheit 7 angelegt wird, werden eine positive Ladung und eine negative Ladung in den Elektrodenschichten 3, 4 akkumuliert, wobei die dielektrische Elastomerschicht 2 dazwischen angeordnet ist. Mit der Coulombkraft der Ladungen werden die Elektrodenschichten 3, 4 einander angezogen und die dielektrische Elastomerschicht 2 wird in einer Dickenrichtung zusammengedrückt. In Übereinstimmung mit dem Zusammendrücken in der Dickenrichtung dehnt sich die Größe der dielektrischen Elastomerschicht 2 in der Dickenrichtung gesehen aus. Auf diese Weise kann sich das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 derart verhalten, dass sich die Größe des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 in Dickenrichtung betrachtet ausdehnt, wenn eine Spannung angelegt wird. Das dielektrische Elastomerfunktionselement der Erfindung ist nicht auf eine Konfiguration beschränkt, bei der sich die Größe des dielektrischen Elastomerfunktionselements in der Dickenrichtung betrachtet ausdehnt, wenn eine Spannung angelegt wird. Eine Konfiguration kann übernommen werden, bei der sich die Größe des dielektrischen Elastomerfunktionselements in Dickenrichtung betrachtet reduziert, wenn eine Spannung angelegt wird.
Die 6 bis 8 veranschaulichen den Zustand der dielektrischen Elastomerschicht 2 und der Elektrodenschichten 3, 4, bevor der dielektrische Elastomerwandler A1 ausgebildet ist. In den 6 bis 8 sind Positionen, die Positionen P1, P2, P3, P4 entsprechen, die bestimmte Positionen in einer Umfangsrichtung θ sind, die in 1 dargestellt sind, durch lange gestrichelte, kurze gestrichelte Linien angegeben.
6 ist eine Draufsicht auf eine Oberfläche, die eine Außenfläche der dielektrischen Elastomerschicht 2 in dem dielektrischen Elastomerwandler A1 ist. Wie in 6 dargestellt, umfasst die Elektrodenschicht 3 des Ausführungsbeispiels eine Vielzahl von Anlegungsabschnitten 31, eine Vielzahl von Kopplungsabschnitten 32 und einen Verbindungsabschnitt 33.
Die Anlegungsabschnitte 31 sind Abschnitte, welche die dielektrische Elastomerschicht 2 mit den entsprechenden Abschnitten der Elektrodenschicht 4 in dem dielektrischen Elastomerfunktionselement 1 zwischen sich aufnehmen, und sind die Abschnitte, an die eine Spannung angelegt wird. Die Form der Anlegungsabschnitte 31 ist nicht speziell beschränkt. In dem dargestellten Beispiel haben die Anlegungsabschnitte 31 eine längliche rechteckige Form, die sich in der Umfangsrichtung θ länglich erstreckt. Die Anlegungsabschnitte 31 sind in der Axialrichtung z in Abständen angeordnet. Die Anzahl der Anlegungsabschnitte 31 ist nicht speziell beschränkt. In dem dargestellten Beispiel ist ein Fall gezeigt, in dem drei Anlegungsabschnitte 31 vorhanden sind. Die Anzahl der Anlegungsabschnitte 31 kann zwei sein oder kann gleich oder größer als vier sein.
Der Kopplungsabschnitt 32 koppelt die in der Axialrichtung z nebeneinanderliegenden Anlegungsabschnitte 31 miteinander und verbindet die nebeneinanderliegenden Anlegungsabschnitte 31 leitend. In dem dargestellten Beispiel sind sechs Kopplungsabschnitte 32 vorgesehen. Unter den sechs Kopplungsabschnitten 32 sind Positionen der Kopplungsabschnitte 32 in der Axialrichtung z in drei ausgerichtet. Die Kopplungsabschnitte 32 sind in der Position P2 und der Position P4 positioniert.
Der Verbindungsabschnitt 33 ist ein Abschnitt, der sich in der Axialrichtung z nach oben von dem Anlegungsabschnitte 31 erstreckt, der auf einer oberen Seite in der Axialrichtung z positioniert ist. Wie in 3 dargestellt, ist der Verbindungsabschnitt 33 ein Abschnitt, mit dem eine Verdrahtung 71 verbunden ist, die eine Spannungsanlegungsschaltung von der Energiequelleneinheit 7 konfiguriert.
7 ist eine Draufsicht auf eine Oberfläche, die eine Innenfläche der dielektrischen Elastomerschicht 2 in dem dielektrischen Elastomerwandler A1 ist. Wie in 7 dargestellt, umfasst die Elektrodenschicht 4 des Ausführungsbeispiels eine Vielzahl von Anlegungsabschnitten 41, eine Vielzahl von Kopplungsabschnitten 42 und einen Verbindungsabschnitt 43.
Die Anlegungsabschnitte 41 sind Abschnitte, welche die dielektrische Elastomerschicht 2 mit den Anlegungsabschnitten 31 der Elektrodenschicht 3 in dem dielektrischen Elastomerfunktionselement 1 zwischen sich aufnehmen, und sind die Abschnitte, an die eine Spannung angelegt wird. Die Form der Anlegungsabschnitte 41 ist nicht speziell beschränkt. In dem dargestellten Beispiel haben die Anlegungsabschnitte 41 eine längliche rechteckige Form, die sich in der Umfangsrichtung θ länglich erstreckt. Die Anlegungsabschnitte 41 sind in der Axialrichtung z in Abständen angeordnet. Die Anzahl der Anlegungsabschnitte 41 ist nicht speziell beschränkt. In dem dargestellten Beispiel ist ein Fall gezeigt, in dem drei Anlegungsabschnitte 41 vorhanden sind. Die Anzahl der Anlegungsabschnitte 41 kann zwei sein oder kann gleich oder größer als vier sein.
Der Kopplungsabschnitt 42 koppelt die in der Axialrichtung z nebeneinanderliegenden Anlegungsabschnitte 41 miteinander und verbindet die nebeneinanderliegenden Anlegungsabschnitte 41 leitend. In dem dargestellten Beispiel sind vier Kopplungsabschnitte 42 vorgesehen. Unter den vier Kopplungsabschnitten 42 sind Positionen der Kopplungsabschnitte 42 in der Axialrichtung z zweiteilig ausgerichtet. Die Kopplungsabschnitte 42 sind in der Position P1 und der Position P3 positioniert und haben unterschiedliche Positionen in der Umfangsrichtung θ von den Kopplungsabschnitten 32 der Elektrodenschicht 3.
Der Verbindungsabschnitt 43 ist ein Abschnitt, der sich von dem Anlegungsabschnitt 41, der an einer unteren Seite in der Axialrichtung z positioniert ist, in der Axialrichtung z nach unten erstreckt. Die Position des Verbindungsabschnitts 43 ist in der Axialrichtung z auf der entgegengesetzten Seite zu der des Verbindungsabschnitts 33 der Elektrodenschicht 3. Wie in 3 dargestellt, ist der Verbindungsabschnitt 43 ein Abschnitt, mit dem eine Verdrahtung 72 verbunden ist, welche die Spannungsanlegungsschaltung von der Energiequelleneinheit 7 konfiguriert.
8 bezeichnet einen Teil der Elektrodenschicht 4 durch eine Schattenlinie, die sich mit der dielektrischen Elastomerschicht 2 und der Elektrodenschicht 3 überlappt. Wie in 8 dargestellt, ist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 aus einer Vielzahl von Funktionsabschnitten 11 und einer Vielzahl von elektrodenlosen Abschnitten 12 konfiguriert.
Jeder Funktionsabschnitt 11 ist aus dem Anlegungsabschnitt 31 der Elektrodenschicht 3, dem Anlegungsabschnitt 41 der Elektrodenschicht 4 und einem Abschnitt der dielektrischen Elastomerschicht 2 aufgebaut, der zwischen dem Anlegungsabschnitt 31 und dem Anlegungsabschnitt 41 angeordnet ist. Das heißt, der Abschnitt der dielektrischen Elastomerschicht 2, der den Funktionsabschnitt 11 konfiguriert, ist ein Abschnitt, der sich merklich verformt, wenn eine Spannung an den Anlegungsabschnitt 31 und den Anlegungsabschnitt 41 angelegt wird. Im dargestellten Beispiel sind drei in der Axialrichtung z ausgerichtete Funktionsabschnitte 11 vorgesehen.
Die elektrodenlosen Abschnitte 12 sind aus Abschnitten der dielektrischen Elastomerschicht 2 konfiguriert, auf denen sowohl die Elektrodenschicht 3 als auch die Elektrodenschicht 4 nicht ausgebildet sind. Die elektrodenlosen Abschnitte 12 sind zwischen den Funktionsabschnitten 11 positioniert, die in der Axialrichtung z nebeneinanderliegend sind. In dem dargestellten Beispiel sind acht elektrodenlose Abschnitte 12 vorgesehen.
Die Stützkörper 5 dienen dazu, das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 in einer röhrenförmigen Form aufrechtzuerhalten. In dem Ausführungsbeispiel sind die Stützkörper 5 konfiguriert, um das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 in einer zylindrischen Form aufrechtzuerhalten, sind Plattenelemente, die eine kreisförmige Form in der Axialrichtung z betrachtet aufweisen, und jeweils eine Außenumfangsfläche 51 aufweisen. Die Anzahl der Stützkörper 5 ist nicht speziell begrenzt. In dem Ausführungsbeispiel sind vier Stützkörper 5 vorgesehen, die den drei in der Axialrichtung z angeordneten Funktionsabschnitten 11 entsprechen. Die Konfiguration der Stützkörper 5 ist nicht speziell beschränkt und muss nur eine Konfiguration sein, die das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 in einem gewünschten Zustand stützt. Die Stützkörper 5 können eine elliptische Form oder eine polygonale Form usw. aufweisen. In solchen Fällen weist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 eine elliptischröhrenförmige Form oder eine polygonal-rohrförmige Form auf. Das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 kann neben der Plattenform eine rahmenartige Form oder eine Skelettstruktur aufweisen.
Wie in 3 dargestellt, weisen die beiden Stützkörper 5, die in der Axialrichtung z an dem oberen Ende und an dem unteren Ende positioniert sind, keine großen Durchgangslöcher auf. Die beiden in der Axialrichtung z auf einer Innenseite angeordneten Stützkörper 5 weisen Durchgangslöcher 52 auf. Die Durchgangslöcher 52 erstrecken sich in der Axialrichtung z durch die Stützkörper 5 und sind in der Axialrichtung z betrachtet in der Mitte der Stützkörper 5 positioniert. Die Stützkörper 5 können ausgesparte Abschnitte 53 aufweisen. In dem dargestellten Beispiel sind zwei ausgesparte Abschnitte 53 an der Position P1 und der Position P3 ausgebildet. Die ausgesparten Abschnitte 53 sind von den Außenumfangsflächen 51 radial nach innen ausgespart.
Der Zugkrafterhaltungskörper 6 hält eine Zugkraft aufrecht, die bewirkt, dass sich das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 in der Axialrichtung z ausdehnt. Die detaillierte Konfiguration des Zugkrafterhaltungskörper 6 ist nicht speziell beschränkt. In dem Ausführungsbeispiel ist der Zugkrafterhaltungskörper 6 aus einer Feder konfiguriert. Wie in 3 dargestellt, sind Enden des Zugkrafterhaltungskörper 6 an den beiden Stützkörpern 5 angebracht, die am oberen Ende und am unteren Ende in der Axialrichtung z positioniert sind. Der Zugkrafterhaltungskörper 6 ist in die Durchgangslöcher 52 der beiden Stützkörper 5 eingesetzt, die an einer Innenseite in der Axialrichtung z positioniert sind.
In dem Ausführungsbeispiel ist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 mit den vier Stützkörpern 5 verbunden, um das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 in einer zylindrischen Form aufrechtzuerhalten. Das in den 6 bis 8 dargestellte dielektrische Elastomerfunktionselement 1 ist um die Stützkörper 5 gewickelt, um eine zylindrische Form auszubilden. In dem Ausführungsbeispiel weist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 eine einzelne Folienzylinderform ohne Überlappung auf. Insbesondere ist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 so konfiguriert, dass zumindest der Funktionsabschnitt 11 eine einzelne Folie ohne Überlappung ist. Das heißt, die Konfiguration kann so sein, dass, wenn das in den 6 bis 8 dargestellte dielektrische Elastomerfunktionselement 1 um die Stützkörper 5 gewickelt ist, die Abschnitte des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 in der Umfangsrichtung θ mit Ausnahme des Funktionsabschnitts 11 leicht überlappen.
Das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 ist mit den Außenumfangsflächen 51 der vier Stützkörper 5 verbunden. Insbesondere ist, wie in 5 dargestellt, eine Innenfläche des elektrodenlosen Abschnitts 12 des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 mit der Außenumfangsfläche 51 des Stützkörpers 5 durch Verbindungselemente 29 verbunden. Wie in 4 dargestellt, ist ein Teil der dielektrischen Elastomerschicht 2, auf der die Elektrodenschicht 3 auf der Außenfläche vorgesehen ist und die Elektrodenschicht 4 nicht auf der Innenfläche vorgesehen ist, mit der Außenumfangsfläche 51 des Stützkörpers 5 mit dem Verbindungselement 29 verbunden. Dagegen sind, wie in den 3 und 4 dargestellt, die Anlegungsabschnitte 41, welche die Funktionsabschnitte 11 konfigurieren, in der Axialrichtung z von den Stützkörpern 5 beabstandet. Die Anlegungsabschnitte 41 (Funktionsabschnitte 11) sind somit nicht mit den Stützkörpern 5 verbunden und sind der Axialrichtung z von den Stützkörpern 5 beabstandet.
Die Kopplungsabschnitte 42 der Elektrodenschicht 4 sind nicht mit den Stützkörpern 5 verbunden. In dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an jedem Stützkörper 5 an der Position P1 und der Position P3, an denen der Kopplungsabschnitt 42 vorhanden ist, ein ausgesparter Abschnitt 53 ausgebildet. Die Positionen des Kopplungsabschnitts 42 und des ausgesparten Abschnitts 53 stimmen in der Umfangsrichtung θ überein, so dass der Kopplungsabschnitt 42 deutlich vom Stützkörper 5 beabstandet ist. Die Konfiguration ist nicht auf die Konfiguration beschränkt, in welcher der ausgesparte Abschnitt 53 vorgesehen ist, so dass der Kopplungsabschnitt 42 von dem Stützkörper 5 beabstandet ist. Ein Stützkörper 5, der nicht mit dem ausgesparten Abschnitt 53 vorgesehen ist, kann verwendet werden. Selbst in einem derartigen Fall ist es bevorzugt, dass der elektrodenlose Abschnitt 12 mit dem Verbindungselement 29 an der Außenumfangsfläche 51 verbunden ist und der Kopplungsabschnitt 42 nicht an der Außenumfangsfläche 51 des Stützkörpers 5 verbunden ist.
Wie in 3 dargestellt, ist der Zugkrafterhaltungskörper 6 innerhalb des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 vorgesehen, das eine zylindrische Form aufweist. Das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 und der Zugkrafterhaltungskörper 6 sind nicht in Kontakt und sind in der Radialrichtung r voneinander beabstandet. In dem dargestellten Zustand wird keine Spannung von der Energiequelleneinheit 7 angelegt. In 3 wird der Zugkrafterhaltungskörper 6 in Bezug zu der natürlichen Länge in der Axialrichtung z zusammengedrückt und eine elastische Kraft zum Ausdehnen in der Axialrichtung z und zum Zurückkehren in die natürliche Länge wird durch den Zugkrafterhaltungskörper 6 ausgeübt. Die elastische Kraft des Zugkrafterhaltungskörpers 6 wird in der Axialrichtung z auf beide Enden des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 mittels der beiden Stützkörper 5 aufgebracht. Auf diese Weise wird die Zugkraft der Ausdehnung in der Axialrichtung z in dem dielektrischen Elastomerfunktionselement 1 aufrechterhalten. Mit der Aufrechterhaltung der Zugkraft wird das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 in der Axialrichtung z ausgedehnt und weist zwischen den in der Axialrichtung z nebeneinanderliegenden Stützkörpern 5 eine leicht verengte Form auf. In dem dargestellten Beispiel entspricht ein Durchmesser des Stützkörpers 5 einem Abstand zwischen den in der Axialrichtung z nebeneinanderliegenden Stützkörpern 5 oder ist kleiner als ein derartiger Abstand. Das dielektrische Elastomerfunktionselement 1, das zwischen den nebeneinanderliegenden Stützkörpern 5 positioniert ist, hat somit eine zylindrische Form mit einer relativ kurzen Achse. Die Verengung des zuvor beschriebenen dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 ist deutlich kleiner als eine Verengung in einem Fall, in dem das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 so festgelegt ist, um eine zylindrische Form mit nur den zwei Stützkörpern 5 am oberen Ende und am unteren Ende in der Axialrichtung z aufzuweisen, und eine äquivalente Zugkraft wird aufrechterhalten.
Die Funktionen des dielektrischen Elastomerwandlers A1 und der dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung B1 werden nun beschrieben.
In dem Ausführungsbeispiel ist jeder elektrodenlose Abschnitt 12 an dem Stützkörper 5 befestigt und jeder Funktionsabschnitt 11 ist von dem Stützkörper 5 beabstandet, wie in 3 dargestellt. Der Funktionsabschnitt 11 ist ein Abschnitt, der sich in Übereinstimmung mit dem Anlegen einer Spannung von der Energiequelleneinheit 7 ausdehnt und zusammenzieht. Wenn der Funktionsabschnitt 11 mit dem Stützkörper 5 verbunden ist, wird das Ausdehnen und Zusammenziehen des Funktionsabschnitts 11 in unangemessener Weise durch den Stützkörper 5 beschränkt. Ausreichendes Ausdehnen und Zusammenziehen wird somit behindert. Wenn der Anlegungsabschnitt 41 mit dem Stützkörper 5 verbunden ist, wird in dem Anlegungsabschnitt 41 eine übermäßige Belastung (Stress) erzeugt und der Anlegungsabschnitt 41 kann beschädigt werden. Da der Funktionsabschnitt 11 in dem Ausführungsbeispiel von dem Stützkörper 5 beabstandet ist, besteht keine Möglichkeit, dass ein Ausdehnen und Zusammenziehen des Funktionsabschnitts 11 behindert wird, und es kann ein ausreichendes Ausdehnen und Zusammenziehen erwartet werden. Sowohl der Anlegungsabschnitt 31 als auch der Anlegungsabschnitt 41, die den Funktionsabschnitt 11 konfigurieren, sind nicht mit dem Stützkörper 5 verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, die Erzeugung einer übermäßigen Belastung in dem Anlegungsabschnitt 31 und dem Anlegungsabschnitt 41 zu vermeiden. Es ist auch möglich eine Beschädigung des Anlegungsabschnitts 31 und des Anlegungsabschnitts 41 zu unterbinden. Mit dem dielektrischen Elastomerwandler A1 und der dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung B1 ist es somit möglich, eine Beschädigung der Elektrodenschichten 3, 4 zu vermeiden und einen ausreichenden Ausdehnungsbetrag zu erhalten.
Da die Funktionsabschnitte 11 in der Konfiguration in der Axialrichtung z eine Vielzahl von Stufen ausbilden, ist es möglich, die Größe jedes Funktionsabschnitts 11 in der Axialrichtung z relativ zu verringern. Es ist somit möglich, den Verengungsbetrag in Verbindung mit der Zugkraft des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 zu verringern und den dielektrischen Elastomerwandler A1 effektiv auszudehnen und zusammenzuziehen. Da das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 eine einzelne Folie ohne Überlappung ist, ist es möglich zu verhindern, dass die Elektrodenschicht 3 und die Elektrodenschicht 4 aufgrund der Überlappung der Funktionsabschnitte 11 aneinander gerieben werden.
Wie in den 4 und 5 dargestellt, ist jeder Abschnitt des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1, der mit der Außenumfangsfläche 51 des Stützkörpers 5 verbunden ist, ein Teil der dielektrischen Elastomerschicht 2. Die Elektrodenschicht 4 ist nicht mit dem Stützkörper 5 verbunden. Selbst wenn eine Verformung in dem Kopplungsabschnitt 42 in Verbindung mit dem Ausdehnen und Zusammenziehen des dielektrischen Elastomerwandlers A1 auftritt, ist es möglich, zu verhindern, dass der Stützkörper 5 die Verformung beschränkt. Dies ist bevorzugt für den Schutz der Elektrodenschicht 4.
Wie in den 6 bis 8 dargestellt, befinden sich der Kopplungsabschnitt 32 der Elektrodenschicht 3 und der Kopplungsabschnitt 42 der Elektrodenschicht 4 an Positionen, die sich in der Umfangsrichtung θ voneinander unterscheiden. In einem Bereich, in dem der Stützkörper 5 in der Axialrichtung z vorhanden ist, gibt es keine Struktur, in der sowohl die Elektrodenschicht 3 als auch die Elektrodenschicht 4 den gleichen Abschnitt der dielektrischen Elastomerschicht 2 dazwischen aufnehmen. Das heißt, ein Abschnitt, der nur durch die dielektrische Elastomerschicht 2 strukturiert ist, oder ein Abschnitt, der durch entweder der Elektrodenschicht 3 oder der Elektrodenschicht 4 strukturiert ist, wird nicht deutlich verformt, selbst wenn eine Spannung durch die Energiequelleneinheit 7 angelegt wird. Somit kann eine Situation vermieden werden, in welcher der mit dem Stützkörper 5 verbundene Teil des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 in unangemessener Weise gegen Verformung beschränkt ist.
Da der Verbindungsabschnitt 33 und der Verbindungsabschnitt 43 in der Axialrichtung z an einander gegenüberliegenden Seiten vorgesehen sind, ist es möglich zu verhindern, dass eine unbeabsichtigte Coulombkraft zwischen dem Verbindungsabschnitt 33 und dem Verbindungsabschnitt 43 erzeugt wird.
Die 9 bis 23 veranschaulichen Abwandlungen und weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung. In den Figuren sind Elemente, welche die Gleichen oder Ähnliche zu denen in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel sind, mit gleichen Bezugszeichen wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel versehen.
In den 9 und 10 ist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 einer Abwandlung des dielektrischen Elastomerwandlers A1 dargestellt. In der Abwandlung sind der Verbindungsabschnitt 33 der Elektrodenschicht 3 und der Verbindungsabschnitt 43 der Elektrodenschicht 4 auf der gleichen Seite in der Axialrichtung z vorgesehen.
In der Abwandlung sind eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten 33 vorgesehen, die in der Umfangsrichtung θ voneinander beabstandet sind, wie in 9 dargestellt. Wie in 10 dargestellt, sind eine Vielzahl von Verbindungsabschnitten 43 vorgesehen, die in Umfangsrichtung θ voneinander beabstandet sind. Die Verbindungsabschnitte 33 sind an der Position P2 und der Position P4 vorgesehen, und die Verbindungsabschnitte 43 sind an der Position P1 und der Position P3 vorgesehen. Das heißt, die Verbindungsabschnitte 33 und die Verbindungsabschnitte 43 sind an Positionen in der Umfangsrichtung θ vorgesehen, die sich voneinander unterscheiden.
Selbst in einer solchen Abwandlung ist es möglich, eine Beschädigung der Elektrodenschichten 3, 4 zu vermeiden und einen ausreichenden Ausdehnungsbetrag zu erhalten.
11 zeigt eine weitere Abwandlung des dielektrischen Elastomerwandlers A1 und der dielektrischem Elastomer-Antriebsvorrichtung B1. In dem Ausführungsbeispiel sind eine Vielzahl von Verdrahtungen 73 und eine Vielzahl von Metallfilmen 75 in dem dielektrischen Elastomerwandler A1 vorgesehen. Die Metallfilme 75 sind aus Metall wie beispielsweise Kupfer hergestellt und sind mit den Stützkörpern 5 verbunden. Insbesondere haben die Metallfilme 75 eine Riemenform, bei der die Radialrichtung r eine Längsrichtung und die Umfangsrichtung θ eine Breitenrichtung ist. Die Metallfilme 75 sind mit den drei Stützkörpern 5 verbunden, die in der Axialrichtung z unter den vier Stützkörpern 5 auf der unteren Seite positioniert sind. Die Metallfilme 75 sind entlang axialer oberer Seiten, und axialer unterer Seiten und den Außenumfangsflächen 51 der Stützkörper 5 vorgesehen. Die Verdrahtungen 73 sind mit den Metallfilmen 75 verbunden, die auf den nebeneinanderliegenden Stützkörpern 5 vorgesehen und so konfiguriert sind, um die nebeneinanderliegenden Metallfilme 75 mit einem geringen Widerstand leitend zu verbinden. Abschnitte der Metallfilme 75, welche die Außenumfangsflächen 51 bedecken, sind leitend mit den Kopplungsabschnitten 42 der Elektrodenschicht 4 verbunden.
Selbst bei einer solchen Abwandlung ist es möglich, eine Beschädigung der Elektrodenschichten 3, 4 zu vermeiden und einen ausreichenden Ausdehnungsbetrag zu erhalten. Die Leitungspfade werden durch die Verdrahtungen 73 und die Metallfilme 75 ausgebildet. In den Anlegungsabschnitten 41 sind somit die Leitungspfade, die durch die Verdrahtungen 73 und die Metallfilme 75 verlaufen, zusätzlich zu den Leitungspfaden ausgebildet, die durch die nebeneinanderliegenden Anlegungsabschnitte 41 verlaufen. Die Leitungspfade, die durch die Verdrahtungen 73 und die Metallfilme 75 verlaufen, können so festgelegt werden, um einen niedrigeren Widerstand als die Leitungspfade aufzuweisen, die durch die Anlegungsabschnitte 41 verlaufen. Somit ist es möglich, das gesamte dielektrische Elastomerfunktionselement 1 effektiver auszudehnen und zusammenzuziehen. Das Zuführen elektrischer Ladung zu dem dielektrischen Elastomerfunktionselement 1 und das Entfernen elektrischer Ladung von dem dielektrischen Elastomerfunktionselement 1 kann auch in kürzerer Zeit abgeschlossen werden. Es ist somit möglich, die Betriebsgeschwindigkeit des dielektrischen Elastomerwandlers A1 zu erhöhen. Neben der Konfiguration der Abwandlung kann ein Leitungspfad zu dem dielektrischen Elastomerfunktionselement 1 durch den Zugkrafterhaltungskörper 6 anstelle der Verdrahtungen 73 ausgebildet sein. Zum Beispiel ist es möglich, den zuvor beschriebenen Leitungsweg zu konfigurieren, indem zumindest eine Oberfläche des Zugkrafterhaltungskörper 6 mit einem Leiter ausgebildet wird und indem der Zugkrafterhaltungskörper 6 mit den Metallfilmen 75 in Kontakt gebracht wird.
Die Konfiguration der Abwandlung, die in den 9 bis 11 dargestellt ist, kann auch auf die folgenden Ausführungsbeispiele angewendet werden.
Die 12 bis 14 veranschaulichen einen dielektrischen Elastomerwandler eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. In dem dielektrischen Elastomerwandler A2 des Ausführungsbeispiels weist die Elektrodenschicht 3 sechs Anlegungsabschnitte 31 auf. Die Anlegungsabschnitte 31 sind zweiteilig angeordnet, während jeder der beiden Anlegungsabschnitte 31 von dem anderen Anlegungsabschnitt 31 in der Umfangsrichtung θ beabstandet ist. Die in der Axialrichtung z nebeneinanderliegenden Anlegungsabschnitte 31 sind durch den Kopplungsabschnitt 32 gekoppelt. Wie in 14 dargestellt, weist die Elektrodenschicht 4 sechs Anlegungsabschnitte 41 auf. Die Anlegungsabschnitte 41 sind zweiteilig angeordnet, während jeder der beiden Anlegungsabschnitte 41 von dem anderen Anlegungsabschnitt 41 in der Umfangsrichtung θ beabstandet ist. Die in der Axialrichtung z nebeneinanderliegenden Anlegungsabschnitte 41 sind durch den Kopplungsabschnitt 42 gekoppelt. Mit der vorherigen Konfiguration der Elektrodenschicht 3 und der Elektrodenschicht 4 weist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 sechs Funktionsabschnitte 11 auf. Die Funktionsabschnitte 11 sind zweiteilig angeordnet, während jeder der beiden Funktionsabschnitte 11 von dem anderen Funktionsabschnitt 11 in der Umfangsrichtung θ beabstandet ist. Die Funktionsabschnitte 11 sind dreiteilig angeordnet, in denen die Gruppen aus drei in der Umfangsrichtung θ getrennt sind, wobei die Position P2 und die Position P4 dazwischen angeordnet ist. Ähnlich wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der elektrodenlose Abschnitt 12 zwischen den Funktionsabschnitten 11 vorgesehen, die in der Axialrichtung z nebeneinanderliegen.
In dem Ausführungsbeispiel ist die in 3 dargestellte Verdrahtung 71 einzeln mit jedem der beiden Verbindungsabschnitte 33 der Elektrodenschicht 3 verbunden. Die in 3 dargestellte Verdrahtung 72 ist einzeln mit jedem der beiden Verbindungsabschnitte 43 der Elektrodenschicht 4 verbunden. Bei dieser Konfiguration wird, wenn eine Spannung an die Gesamtheit der Elektrodenschicht 3 und der Elektrodenschicht 4 angelegt wird, der dielektrische Elastomerwandler A2 so verformt, um sich in der Axialrichtung z auszudehnen, wie in 12 dargestellt. Wenn eine Spannung nur an die Verbindungsabschnitte 33 und die Verbindungsabschnitte 43 angelegt wird, die an der Position P1 positioniert sind, wird der dielektrische Elastomerwandler A1 verformt, um in Richtung zu der Position P3 gebogen zu werden. Wenn eine Spannung nur an die Verbindungsabschnitte 33 und die Verbindungsabschnitte 43 angelegt wird, die an der Position P3 positioniert sind, wird der dielektrische Elastomerwandler A1 verformt, um in Richtung zu der Position P1 gebogen zu werden.
Selbst mit einem solchen Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Beschädigung der Elektrodenschichten 3, 4 zu vermeiden und einen ausreichenden Ausdehnungsbetrag zu erhalten. Es ist auch möglich, verschiedene Arten von Verformungen in dem dielektrischen Elastomerwandler A2 zu verursachen, wie beispielsweise Ausdehnung und zwei Arten von Biegung, indem der Anlegungsabschnitt 31 und der Anlegungsabschnitt 41 (Funktionsabschnitt 11), an die eine Spannung angelegt wird, geeignet ausgewählt werden. Ein stabförmiges Element, das ein elastischer Körper ist und sich von einer Feder unterscheidet, kann als der die Zugkrafterhaltungskörper 6 verwendet werden. In diesem Fall wird, obwohl die Zugkraft des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 aufrechterhalten werden kann, der dielektrische Elastomerwandler A2 nicht deutlich verformt, selbst wenn eine Spannung an sowohl die beiden Verbindungsabschnitte 33 als auch die beiden Verbindungsabschnitte 43 angelegt wird. Wenn eine Spannung an ein Paar der Verbindungsabschnitte 33 und der Verbindungsabschnitte 43 angelegt wird, tritt die zuvor beschriebene Biegeverformung auf.
In den 15 und 16 ist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 einer Abwandlung des dielektrischen Elastomerwandlers A2 dargestellt. In der Abwandlung weist die Elektrodenschicht 3 zwölf Anlegungsabschnitte 31 und die Elektrodenschicht 4 zwölf Anlegungsabschnitte 41 auf. Die Anlegungsabschnitte 31 sind vierteilig angeordnet, während jeder der vier Anlegungsabschnitte 31 von den anderen Anlegungsabschnitte 31 in der Umfangsrichtung θ beabstandet ist, und die Anlegungsabschnitte 41 sind vierteilig angeordnet, während jeder der vier Anlegungsabschnitte 41 von den anderen Anlegungsabschnitte 41 in der Umfangsrichtung θ beabstandet ist. Auf diese Weise weist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 zwölf Funktionsabschnitte 11 auf und die Funktionsabschnitte sind vierteilig angeordnet, während jeder der vier Funktionsabschnitte 11 in der Umfangsrichtung θ beabstandet ist. Es sind vier Verbindungsabschnitte 33 und vier Verbindungsabschnitte 43 vorgesehen, die den Anlegungsabschnitten 31 und den Anlegungsabschnitten 41 entsprechen, die vorgesehen sind, während sie in der Umfangsrichtung θ beabstandet sind.
Selbst bei einer solchen Abwandlung ist es möglich, eine Beschädigung der Elektrodenschichten 3, 4 zu vermeiden und einen ausreichenden Ausdehnungsbetrag zu erhalten. Es ist auch möglich, eine Verformung zu verursachen, bei der sich der dielektrische Elastomerwandler A2 in Richtung zu der entgegengesetzten Seite der Position biegt, an der der Verbindungsabschnitt 33 und der Verbindungsabschnitt 43 in der Umfangsrichtung θ vorhanden sind, durch Anlegen einer Spannung an nur einem Paar der vier Verbindungsabschnitte 33 und die vier Verbindungsabschnitte 43. In dem dielektrischen Elastomerwandler A2 der Abwandlung ist es somit möglich, eine Verformung geeignet auszuwählen und zu bewirken, in welcher der dielektrische Elastomerwandler A2 in vier Richtungen gebogen wird, die sich um 90 Grad unterscheiden.
Die 17 bis 19 zeigen einen dielektrischen Elastomerwandler und eine dielektrischem Elastomer-Antriebsvorrichtung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. In einem dielektrischen Elastomerwandler A3 und einer dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung B3 des Ausführungsbeispiels weist die Elektrodenschicht 3 eine rechteckige Form auf, die fast die gesamte dielektrische Elastomerschicht 2 bedeckt, wie in den 17 und 18 dargestellt. Die Elektrodenschicht 3 weist jedoch drei Anlegungsabschnitte 31, zwei Kopplungsabschnitte 32 und den Verbindungsabschnitt 33 auf, wie dies in der Figur mit Hilfslinien und Symbolen angedeutet ist. Die drei Anlegungsabschnitte 31 sind in der z-Richtung angeordnet und die Kopplungsabschnitte 32 sind zwischen den nebeneinanderliegenden Anlegungsabschnitten 31 angeordnet. Wie in 19 dargestellt, weist die Elektrodenschicht 4 drei Anlegungsabschnitten 41 auf, die so angeordnet sind, um in der Axialrichtung z voneinander beabstandet zu sein. Die Elektrodenschicht 4 weist keinen Abschnitt zum Koppeln der nebeneinanderliegenden Anlegungsabschnitte 41 auf. Die drei Anlegungsabschnitte 41 sind somit voneinander isoliert. Das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 weist drei Funktionsabschnitte 11 auf, die in der Axialrichtung z so angeordnet sind, um in der Axialrichtung z voneinander beabstandet zu sein.
Wie in 17 dargestellt ist, weist die dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung B3 die Verdrahtung 71 und eine Vielzahl der Verdrahtungen 72 auf. Ein Durchgangsloch 54 ist in jedem der drei Stützkörper 5 vorgesehen. Die Verdrahtung 71 ist mit einer negativen Elektrode der Energiequelleneinheit 7 verbunden und ist mit dem Verbindungsabschnitt 33 der Elektrodenschicht 3 verbunden. Auf diese Weise ist die Verdrahtung 71 über den Verbindungsabschnitt 33 und die Kopplungsabschnitte 32 leitend mit den Anlegungsabschnitten 31 verbunden. Die Verdrahtungen 72 sind mit einer positiven Elektrode der Energiequelleneinheit 7 verbunden und einzeln mit den drei Anlegungsabschnitten 41 der Elektrodenschicht 4 verbunden. In der dielektrischen Elastomer-Antriebsvorrichtung B3 kann somit eine Spannung unabhängig an jeden der drei Funktionsabschnitte 11 angelegt werden.
Selbst mit einem solchen Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Beschädigung der Elektrodenschichten 3, 4 zu vermeiden und einen ausreichenden Ausdehnungsbetrag zu erhalten. Da eine Spannung einzeln an jeden der drei Funktionsabschnitte 11 angelegt werden kann, kann jeder der Funktionsabschnitte 11 geeignet ausgedehnt werden, wobei die Funktionsabschnitte 11 so festgelegt werden, um eine Konfiguration mit einer Vielzahl von Stufen in der Axialrichtung z zu sein. Wie in den 13 und 14 oder in den 15 und 16 dargestellt, sind die Vielzahl von Anlegungsabschnitten 31 so konfiguriert, um in der Umfangsrichtung θ beabstandet zu sein, und die Vielzahl von Anlegungsabschnitten 41 sind so konfiguriert, um in der Umfangsrichtung θ beabstandet zu sein. Dadurch kann der dielektrische Elastomerwandler A3 so konfiguriert sein, dass eine Biegung in einer Vielzahl von Stufen zusätzlich zu einem Ausdehnen und Zusammenziehen in einer Vielzahl von Stufen möglich ist.
20 stellt einen dielektrischen Elastomerwandler basierend auf einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. In einem dielektrischen Elastomerwandler A4 des Ausführungsbeispiels weist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 nur einen Funktionsabschnitt 11 auf. Das heißt, die Elektrodenschicht 3 hat nur einen Anlegungsabschnitt 31 und die Elektrodenschicht 4 hat nur einen Anlegungsabschnitt 41. Die Elektrodenschicht 3 und die Elektrodenschicht 4 können den zuvor beschriebenen Verbindungsabschnitt 33 und den Verbindungsabschnitt 43 aufweisen.
In dem Ausführungsbeispiel ist der Funktionsabschnitt 11 von dem Stützkörper 5 beabstandet und nicht an dem Stützkörper 5 befestigt. In dem dielektrischen Elastomerfunktionselement 1 ist der elektrodenlose Abschnitt 12 um den Funktionsabschnitt 11 herum vorgesehen. Zumindest ein Abschnitt des elektrodenlosen Teils 12 ist an dem Stützkörper 5 befestigt, so dass das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 von dem Stützkörper 5 so getragen wird, um eine röhrenförmige Form aufzuweisen.
Selbst mit einem solchen Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Beschädigung der Elektrodenschichten 3, 4 zu vermeiden und einen ausreichenden Ausdehnungsbetrag zu erhalten. Wie aus dem Ausführungsbeispiel hervorgeht, muss bei der Erfindung das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 nur eine Konfiguration aufweisen, die einen oder mehrere Funktionsabschnitte 11 hat, die nicht durch den Stützkörper 5 befestigt sind.
21 stellt einen dielektrischen Elastomerwandler basierend auf einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. In einem dielektrischen Elastomerwandler A5 des Ausführungsbeispiels unterscheiden sich die Grundformen des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 und die Anzahl der dielektrischen Elastomerfunktionselemente 1 von denen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele.
In dem Ausführungsbeispiel weisen die dielektrischen Elastomerfunktionselemente 1 zwei dielektrische Elastomerschichten 2, zwei Elektrodenschichten 3 und zwei Elektrodenschichten 4 auf. Jede dielektrische Elastomerschicht 2 weist zum Beispiel eine längliche rechteckige Form auf. Jede Elektrodenschicht 3 weist zwei Anlegungsabschnitte 31 und den Kopplungsabschnitt 32 auf. Die beiden Anlegungsabschnitte 31 sind Seite an Seite in der Längsrichtung der dielektrischen Elastomerschicht 2 angeordnet und weisen zum Beispiel jeweils eine rechteckige Form auf. Jede Elektrodenschicht 4 weist zwei Anlegungsabschnitte 41 und den Kopplungsabschnitt 42 auf. Die beiden Anlegungsabschnitte 41 sind Seite an Seite in der Längsrichtung der dielektrischen Elastomerschicht 2 angeordnet und weisen zum Beispiel jeweils eine rechteckige Form auf. Mit einer solchen Konfiguration weist das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 zwei Funktionsabschnitte 11, die Seite an Seite in der z-Richtung angeordnet sind, und den elektrodenlosen Abschnitt 12 auf, der zwischen den beiden Funktionsabschnitten 11 positioniert ist.
Der dielektrische Elastomerwandler A5 weist drei Stützkörper 5 auf. Jeder Stützkörper 5 weist zum Beispiel eine rechteckige Plattenform auf, bei der in der z-Richtung betrachtet vier Seiten entlang der x-Richtung und der y-Richtung vorliegen. Die drei Stützkörper 5 sind in der z-Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Eines der dielektrischen Elastomerfunktionselemente 1 ist an einem Abschnitt in einem vorderen Teil der drei Stützkörper 5 in der x-Richtung befestigt. Das andere dielektrische Elastomerfunktionselement 1 ist an einem Abschnitt in einem hinteren Teil der drei Stützkörper 5 in der x-Richtung befestigt. In Bezug auf die Befestigung der dielektrischen Elastomerfunktionselemente 1 sind die Funktionsabschnitte 11 nicht an den Stützkörpern 5 befestigt und die elektrodenlosen Abschnitte 12 sind an den Stützkörpern 5 befestigt. Unter dem Gesichtspunkt, einen Biegevorgang des dielektrischen Elastomerwandlers A5 in der x-Richtung sanfter zu bewirken, ist es bevorzugt, dass die Stützkörper 5 eine rechteckige Form haben, in der die x-Richtung als Richtung der kurzen Seite festgelegt wird und die y-Richtung als Richtung der langen Seiten festgelegt wird, in der z-Richtung betrachtet.
Selbst mit einem derartigen Ausführungsbeispiel ist es möglich, eine Beschädigung der Elektrodenschichten 3, 4 zu vermeiden und einen ausreichenden Ausdehnungsbetrag zu erhalten. Wie aus dem Ausführungsbeispiel hervorgeht, ist die Form des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 nicht auf eine röhrenförmige Form beschränkt und kann verschiedene Formen haben, wie beispielsweise eine flache Plattenform oder eine Kegelstumpfform. Es ist möglich, den dielektrischen Elastomerwandler A5 in eine Vielzahl von Richtungen anzutreiben, indem eine Vielzahl von dielektrischen Elastomerfunktionselementen 1 vorhanden sind.
22 stellt ein Beispiel einer dielektrischen Elastomer-Energieerzeugungsvorrichtung gemäß der Erfindung dar. Eine dielektrische Elastomer-Energieerzeugungsvorrichtung C1 des Ausführungsbeispiels umfasst den dielektrischen Elastomerwandler A1, eine Steuerungseinheit 81 und eine Energiespeichereinheit 82. Die dielektrische Elastomer-Energieerzeugungsvorrichtung C1 ist eine Vorrichtung, die Energie mit Ausdehnen und Zusammenziehen des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 erzeugt.
In der dielektrischen Elastomer-Energieerzeugungsvorrichtung C1 können die dielektrischen Elastomerwandler verschiedener Formen, die durch die Erfindung bereitgestellt werden, zusätzlich zu dem dielektrischen Elastomerwandler A1 verwendet werden.
Die Steuerungseinheit 81 steuert geeignet das Anlegen von Anfangsspannungen an die Elektrodenschicht 3 und die Elektrodenschicht 4 des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 und die Ausgangsspannungen von der Elektrodenschicht 3 und der Elektrodenschicht 4. Die Steuerungseinheit 81 führt eine Schaltsteuerung eines Schalters (nicht gezeigt) durch, der notwendig ist, wenn das Anlegen und eine Eingabe durchgeführt werden. Die zuvor beschriebene Steuerungseinheit 81 umfasst zum Beispiel eine Energiequelleneinheit, die eine Anfangsladung erzeugt, eine Energieumwandlungseinheit, die eine Funktion wie beispielsweise das Umwandeln einer Ausgangsspannung in eine für die Verwendung geeignete Spannung ausführt, und eine CPU, welche die Energiequelleneinheit und die Energieumwandlungseinheit steuert.
Die Energiespeichereinheit 82 ist ein Energiespeichermittel der dielektrischen Elastomer-Energieerzeugungsvorrichtung C1, in die eine von dem dielektrischen Elastomerwandler A1 ausgegebene Energie eingegeben wird. Die Konfiguration der Energiespeichereinheit 82 ist nicht speziell beschränkt und kann eine Konfiguration mit einer Energiespeicherkapazität sein, von der die durch den dielektrischen Elastomerwandler A1 erzeugte Energie gespeichert werden kann. Beispiele für eine sogenannte wiederaufladbare Batterie, welche die Energiespeichereinheit 82 konfiguriert, sind eine Nickel-Wasserstoff-Batterie und eine Lithium-Ionen-Batterie. Die Energiespeichereinheit 82 kann eine Spannungsverringerungsschaltung aufweisen, die eine Eingangsspannung auf eine für eine Sekundärbatterie geeignete Spannung absenkt.
Wenn Energie mit der dielektrischen Elastomer-Energieerzeugungsvorrichtung C1 erzeugt wird, wird zuerst eine Anfangsspannung angelegt, während das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 ausgedehnt wird. Wenn sich das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 aufgrund der Entfernung oder Einwirkung einer externen Kraft ausdehnt und zusammenzieht, wird eine elektrostatische Kapazität des als Kondensator dienenden dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 verringert. In Verbindung mit der Abnahme der elektrostatischen Kapazität wird die Spannung in dem dielektrischen Elastomerfunktionselement 1 erhöht, um höher als die Anfangsspannung zu sein. Eine Energie, die der Spannung entspricht, um welche die erhöhte Spannung höher als die Anfangsspannung ist, ist eine Spannung, die durch Energieerzeugung in der dielektrischen Elastomer-Energieerzeugungsvorrichtung C1 erhalten wird.
Wie aus dem Ausführungsbeispiel hervorgeht, ist die Anwendung des dielektrischen Elastomerwandlers der Erfindung nicht auf den Antrieb beschränkt und kann zur Energieerzeugung verwendet werden.
23 stellt ein Beispiel einer dielektrischen Elastomersensorvorrichtung gemäß der Erfindung dar. Eine dielektrische Elastomersensorvorrichtung D1 des Ausführungsbeispiels umfasst den dielektrischen Elastomerwandler A1, eine Oszillationsantriebseinheit 900, eine Zwischenschaltung 910 und einen Bestimmungsschaltung 920. Die dielektrische Elastomersensorvorrichtung D1 ist eine Vorrichtung, die einen Betrieb eines Zielobjekts usw. basierend auf einem Ausdehnen und Zusammenziehen (Verformung) des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 erfasst.
Der dielektrische Elastomerwandler A1 und die Oszillationsantriebseinheit 900 konfigurieren eine Oszillationsschaltung und geben elektrische Wechselstromsignale aus. Das dielektrische Elastomerfunktionselement 1 wird als variabler Kondensator angesehen und verwendet. Zum Beispiel konfiguriert die Oszillationsantriebseinheit 900 zusammen mit dem dielektrischen Elastomerfunktionselement 1, das als ein variabler Kondensator und als eine Energiequelle zum Erzeugen von elektrischen Wechselstromsignalen dient, eine CR-Oszillationsschaltung, eine LC-Oszillationsschaltung und eine Oszillationsschaltung, die einen Timer-IC usw. verwendet, die üblicherweise bekannt sind. Die Ausgangsfrequenzen der elektrischen Wechselstromsignale ändern sich in Verbindung mit der Änderung der elektrostatischen Kapazität des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1.
Die Bestimmungsschaltung 920 bestimmt die Änderung der elektrostatischen Kapazität des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 basierend auf den Ausgangssignalen von der zuvor beschriebenen Oszillationsschaltung. Die Konfiguration der Bestimmungsschaltung 920 ist nicht speziell beschränkt und muss nur eine Konfiguration sein, in der das Verhältnis zwischen den Ausgangssignalen der Oszillationsschaltung und der elektrostatischen Kapazität basierend auf verschiedenen Verfahren bestimmt werden kann, die üblicherweise bekannt sind. Die spezifische Konfiguration der Bestimmungsschaltung 920 wird geeignet ausgewählt, basierend darauf, ob eine Schaltung zum Verarbeiten der Ausgangssignale von der Oszillationsschaltung, wie beispielsweise der nachfolgend beschriebenen Zwischenschaltung 910, geeignet ist, und der Konfiguration einer derartigen Schaltung. Beispiele der Bestimmungsschaltung 920 sind ein Mikrocomputer, ein A/D-Wandler-IC, ein Komparator, ein Oszilloskop usw. In dem dargestellten Beispiel ist die Bestimmungsschaltung 920 eine Schaltung, die die Änderung der elektrostatischen Kapazität des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 aus der Frequenz des elektrischen Gleichstromsignals in einem Fall bestimmt, in dem die Ausgangssignale von der Oszillationsschaltung in elektrische Signale umgewandelt werden, die periodisch in einer Polarität variiert werden (nachfolgend als elektrische Gleichstromsignale bezeichnet). Das heißt, wenn die Frequenz des elektrischen Gleichstromsignals, das als das Ausgangssignal der Oszillationsschaltung dient, von der Frequenz geändert wird, die einer anfänglichen elektrostatischen Kapazität des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 entspricht, wird bestimmt, dass eine elektrostatische Kapazität C des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 geändert wird. Eine Bestimmungsreferenz wie beispielsweise ein Schwellenwert kann als geeignet für eine solche Bestimmung übernommen werden.
Die Zwischenschaltung 910 verarbeitet das Ausgangssignal der zuvor beschriebenen Oszillationsschaltung zu einem Signal, das zur Bestimmung durch den Bestimmungskreis 920 geeignet ist. In dem Fall einer Konfiguration, in der die Bestimmungsschaltung 920 das Ausgangssignal der Oszillationsschaltung direkt bestimmen kann, kann die Zwischenschaltung 910 weggelassen werden. Um jedoch das Verhältnis zwischen der Frequenz des elektrischen Wechselstromsignals, welches das Ausgangssignal der Oszillationsschaltung ist, und der elektrostatischen Kapazität C geeignet zu bestimmen, ist es bevorzugt und realistisch, dass die Zwischenschaltung 910 mit einer Filterschaltung 902 vorgesehen ist. In dem dargestellten Beispiel weist die Zwischenschaltung 910 eine Wechselstromverstärkerschaltung 901, die Filterschaltung 902, eine Wellendetektionsschaltung 903 und eine Gleichstromverstärkerschaltung 904 auf. Die Zwischenschaltung 910 ist konfiguriert, um das Ausgangssignal der Oszillationsschaltung von dem elektrischen Wechselstromsignal in das elektrische Gleichstromsignal umzuwandeln.
Die Wechselstromverstärkerschaltung 901 verstärkt das elektrische Wechselstromsignal von der Oszillationsschaltung, um einen Dynamikbereich zu erweitern. Wenn ein Signalpegel des elektrischen Wechselstromsignals der Oszillationsschaltung ausreichend ist, kann die Wechselstromverstärkerschaltung 901 weggelassen werden. Die Wechselstromverstärkerschaltung 901 ist nicht speziell beschränkt, und Beispiele der Wechselstromverstärkerschaltung 901 sind ein Transistor, ein FET, ein Operationsverstärker usw.
Die Filterschaltung 902 ermöglicht einem Signal eines gewünschten Frequenzbandes, das in dem elektrischen Wechselstromsignal der Oszillationsschaltung enthalten ist, durchgelassen zu werden, und dämpft oder unterbricht ein Signal eines unnötigen Frequenzbandes. Die Filterschaltung 902 ist nicht speziell beschränkt, und Beispiele der Filterschaltung 902 sind ein Hochpassfilter, ein Tiefpassfilter, ein Bandpassfilter, ein Bandsperrfilter usw. In dem dargestellten Beispiel ist der Fall gezeigt, in dem das Hochpassfilter übernommen wird. Die spezifische Konfiguration der Filterschaltung 902 wird basierend auf einer Variationsbreite einer Gleichspannung ausgewählt, die von der Wellendetektionsschaltung 903 ausgegeben wird.
Die Wellendetektionsschaltung 903 wandelt das Ausgangssignal der zuvor beschriebenen Oszillationsschaltung, welches das elektrische Wechselstromsignal ist, das von der Filterschaltung 902 ausgegeben wird, in Gleichstrom um. Die Wellendetektionsschaltung 903 ist nicht besonders beschränkt, und Beispiele der Wellendetektionsschaltung 903 sind eine Halbwellengleichrichterschaltung oder eine Vollwellengleichrichterschaltung durch Verwendung einer Diode. Es ist bevorzugt, dass die Wellendetektionsschaltung 903 eine Konfiguration mit einer zufriedenstellenden Reaktionscharakteristik aufweist, die verwendet wird, um die Bestimmung der elektrostatischen Kapazität des dielektrischen Elastomerfunktionselements 1 zu beschleunigen.
Die Gleichstromverstärkerschaltung 904 verstärkt das von der Wellendetektionsschaltung 903 ausgegebene elektrische Gleichstromsignal auf einen Signalpegel, der zur Bestimmung durch die Bestimmungsschaltung 920 geeignet ist. Wenn der Pegel des elektrischen Gleichstromsignals von der Wellendetektionsschaltung 903 ausreichend ist, kann die Gleichstromverstärkerschaltung 904 weggelassen werden.
Wie aus dem Ausführungsbeispiel hervorgeht, ist die Anwendung des dielektrischem Elastomerwandlers der Erfindung nicht auf den Antrieb beschränkt und kann für einen Sensor verwendet werden.
Eine dielektrische Elastomerbetriebsvorrichtung gemäß der Erfindung ist nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Entwürfe der spezifischen Konfigurationen jedes Abschnitts der dielektrischen Elastomerbetriebsvorrichtung gemäß der Erfindung können auf verschiedene Weise geändert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201265427 [0005]
JP 2012065427 A [0005]

Claims

Dielektrischer Elastomerwandler mit einem dielektrischen Elastomerfunktionselement, das eine dielektrische Elastomerschicht hat, und einem Paar Elektrodenschichten, zwischen denen die dielektrische Elastomerschicht angeordnet ist, und des Weiteren mit einem Stützkörper, der das dielektrische ElastomerFunktionselement stützt, wobei jede der Elektrodenschichten einen oder mehrere Anlegungsbereiche hat, das dielektrische Elastomerfunktionselement einen oder mehrere Funktionsabschnitte hat, auf denen sich die Anlegungsbereiche der Elektrodenschichten überlappen, und der Funktionsabschnitt von dem Stützkörper beabstandet ist.
Dielektrischer Elastomerwandler nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Elastomerfunktionselement einen oder mehrere elektrodenlose Abschnitte hat, in denen die Elektrodenschicht nicht vorgesehen ist, und der elektrodenlose Abschnitt an dem Stützkörper befestigt ist.
Dielektrischer Elastomerwandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei das dielektrische Elastomerfunktionselement eine röhrenförmige Form hat.
Dielektrischer Elastomerwandler nach Anspruch 3, wobei das dielektrische Elastomerfunktionselement eine röhrenförmige Form hat, bei der zumindest der Funktionsabschnitt eine einzelne Folie ohne Überlappung ist.
Dielektrischer Elastomerwandler nach Anspruch 3 oder 4, wobei das dielektrische Elastomerfunktionselement eine Vielzahl von Funktionsabschnitten hat, die in einer Axialrichtung voneinander beabstandet sind.
Dielektrischer Elastomerwandler nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Anlegungsbereich in eine Vielzahl von Abschnitten in Umfangsrichtung unterteilt ist.
Dielektrischer Elastomerwandler nach Anspruch 5, wobei die Elektrodenschicht einen Kopplungsabschnitt hat, der die Anlegungsbereiche miteinander koppelt, und der Kopplungsabschnitt nicht an dem Stützkörper befestigt ist.
Dielektrischer Elastomerwandler nach Anspruch 7, wobei der Kopplungsabschnitt einer der Elektrodenschichten nicht mit der anderen Elektrodenschicht überlappt.
Dielektrischer Elastomerwandler nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei der Stützkörper aus einer Vielzahl von Plattenelementen ausgebildet ist, die in der Axialrichtung betrachtet eine kreisförmige Form haben und so angeordnet sind, um in der Axialrichtung voneinander beabstandet zu sein.
Dielektrischer Elastomerwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, des Weiteren mit einer Verdrahtung, die mit dem Anlegungsbereich verbunden ist.
Dielektrischer Elastomerwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 10, des Weiteren mit einem Zugkrafterhaltungskörper, der bewirkt, dass sich das dielektrische Elastomerfunktionselement ausdehnt.
Dielektrische Elastomer-Antriebsvorrichtung mit: dem dielektrischer Elastomerwandler nach einem der AnsprüchE 1 bis 11; und eine Energiequelleneinheit zum Anlegen einer Spannung an den dielektrischen E lastom erwand ler.