JP5129998B2 - 電歪素子 - Google Patents
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Description
まず、本実施形態の電歪素子の構成について説明する。図1に、本実施形態の電歪素子の断面図を示す。なお、図1に示すのは、同電歪素子のオフ状態、すなわち、電極間に電圧が印加されていない状態である。図1に示すように、本実施形態の電歪素子1は、電歪層2と絶縁層30と柔軟接着層40と鉄板50、51とを備えている。
本実施形態の電歪素子と第一実施形態の電歪素子との相違点は、電歪層が五枚の誘電膜から構成されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
本実施形態の電歪素子と第一実施形態の電歪素子との相違点は、電歪層の両側に直接絶縁層が配置されている点、および鉄板が積層方向上端のみに配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
本実施形態の電歪素子と第一実施形態の電歪素子との相違点は、電歪層が三層積層されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
本実施形態の電歪素子と第四実施形態の電歪素子との相違点は、電歪層が各々五枚の誘電膜から構成されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
本実施形態の電歪素子と第四実施形態の電歪素子との相違点は、電歪層の両側に直接絶縁層が配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
以上、本発明の電歪素子の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
上記実施形態の電歪素子について、印加電圧に対する変位量および周波数特性を測定した。測定には、第一実施形態の電歪素子(誘電膜1枚;図1参照。以下「実施例1の電歪素子」と称す。)、第二実施形態の電歪素子(誘電膜5枚;図1、図2参照。)、および第二実施形態の電歪素子において、電歪層の誘電膜の数を3枚、8枚、11枚に変更した電歪素子を使用した。第二実施形態の電歪素子については、誘電膜の枚数の少ない方から順に、実施例2、実施例3、実施例4、実施例5の電歪素子とする。ここで、実施例1〜5の電歪素子における鉄板の大きさは縦10mm×横50mm、誘電膜の大きさは縦18mm×横76mm、厚さ約0.1mm、絶縁層の大きさは縦10mm×横66mm、厚さ約0.5mm、柔軟接着層の大きさは縦10mm×横66mm、厚さ約0.5mmである。
上記実施例1〜4の電歪素子の大きさを変更した種々の電歪素子について、印加電圧に対して発生する力を測定した。実施例1〜4の大きさを変更した電歪素子を、各々実施例8〜11の電歪素子とし、さらに、同様の構成で電歪層の誘電膜の数を15枚とした電歪素子を追加して、実施例12の電歪素子とした。実施例8〜12の電歪素子における鉄板の大きさは縦10mm×横10mm、誘電膜の大きさは縦18mm×横30mm、厚さ約0.1mm、絶縁層の大きさは縦10mm×横20mm、厚さ約0.5mm、柔軟接着層の大きさは縦10mm×横20mm、厚さ約0.5mmである。電歪素子の上方から1Nの荷重を加えた状態で電圧を印加した時の、電歪素子が上方に押し戻す力を測定した。力の測定結果を図10に示す。
上記実施例2の電歪素子と実施例9の電歪素子とを比較して(共に誘電膜3枚)、変位量および発生する力に対する電歪素子の大きさの影響を調べた。実施例9の電歪素子は、実施例2の電歪素子よりも小型である。両者の変位量の測定結果を図11に、発生する力の測定結果を図12に示す。
2:電歪層 20:誘電膜
20a〜20e:誘電膜 21a〜21f:電極 22a〜22f:端子
30:絶縁層 40:柔軟接着層 50、51:鉄板(出力部材) 9:基材
Claims (9)
- 複数の電極と、該電極間に介装され該電極間の静電引力に応じて面方向に伸縮可能なゴムまたは熱可塑性エラストマーからなる誘電膜と、からなる電歪層と、
該電歪層と積層されて配置され、エラストマーおよび樹脂から選ばれる絶縁材料からなり素子形状を維持する役割を果たす絶縁層と、
該電歪層と積層されて配置され、隣接する層同士を接着し、ヤング率が該誘電膜のヤング率以下である柔軟接着層と、
該電歪層と該絶縁層との積層方向の少なくとも一端に配置され、該誘電膜よりも高剛性であり該電歪層の変位方向を該誘電膜の膜厚方向に揃える出力部材と、を備え、
複数の該電極間への印加電圧を変化させて該誘電膜の膜厚を変化させることにより、積層方向の力を出力することを特徴とする電歪素子。 - 前記電歪層の積層方向両側には前記絶縁層が配置されている請求項1に記載の電歪素子。
- 前記電歪層の積層方向両側には前記柔軟接着層が配置されている請求項1に記載の電歪素子。
- 前記電歪層は、前記絶縁層および前記柔軟接着層の少なくとも一方を介して複数積層されている請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電歪素子。
- 複数の電極と、該電極間に介装され該電極間の静電引力に応じて面方向に伸縮可能なゴムまたは熱可塑性エラストマーからなる誘電膜と、からなる電歪層と、
該電歪層と積層されて配置され、隣接する層同士を接着し、ヤング率が該誘電膜のヤング率以下である柔軟接着層と、
該電歪層と該柔軟接着層との積層方向の少なくとも一端に配置され、該誘電膜よりも高剛性であり該電歪層の変位方向を該誘電膜の膜厚方向に揃える出力部材と、を備え、
複数の該電極間への印加電圧を変化させて該誘電膜の膜厚を変化させることにより、積層方向の力を出力することを特徴とする電歪素子。 - 前記絶縁材料は、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体(EPDM)、アクリルゴム、シリコーンゴム、ポリエチレンテレフタレート(PET)から選ばれる一種以上からなる請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電歪素子。
- 前記柔軟接着層は、アクリルゴム、天然ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムから選ばれる一種以上からなる請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の電歪素子。
- 前記誘電膜は、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムから選ばれる一種以上からなる請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の電歪素子。
- 複数の前記電極は、前記誘電膜の変形に応じて伸縮可能である請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の電歪素子。
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