JP5224113B2 - Multilayer actuator and manufacturing method thereof - Google Patents
Multilayer actuator and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP5224113B2 JP5224113B2 JP2008234518A JP2008234518A JP5224113B2 JP 5224113 B2 JP5224113 B2 JP 5224113B2 JP 2008234518 A JP2008234518 A JP 2008234518A JP 2008234518 A JP2008234518 A JP 2008234518A JP 5224113 B2 JP5224113 B2 JP 5224113B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode layer
- protrusion
- stacked
- layer
- laminated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 17
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 11
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 10
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 6
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 5
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 4
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 2
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、電極間に電位差を与えると変形を生じるアクチュエータに係り、特に電界によるイオンの移動に伴い変形を生じる高分子積層体を複数枚重ねて構成される積層型アクチュエータ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an actuator that deforms when an electric potential difference is applied between electrodes, and more particularly to a stacked actuator that is formed by stacking a plurality of polymer laminates that are deformed as ions move due to an electric field, and a method for manufacturing the same.
複数のイオン交換樹脂を用いた積層型の高分子アクチュエータとしては、例えば以下の特許文献1に記載された技術が存在する。
As a laminated polymer actuator using a plurality of ion exchange resins, for example, there is a technique described in
かかる特許文献1に記載のアクチュエータは、一対の電極体の間にイオン交換樹脂を配置したアクチュエータ素子を板厚方向に複数段積層することにより構成されている。
しかし、各アクチュエータの一方の面に形成された電極体と他方の面に形成された電極体を電源に接続する必要があるところ、特許文献1に記載された積層型アクチュエータでは、白金リード線からなる導電体14a,14bを各アクチュエータの両面に設けられたそれぞれの電極体に対して導電性のエポキシ樹脂からなる電気供給部15a,15bに対して個別に接続する構成であった。
However, it is necessary to connect the electrode body formed on one surface of each actuator and the electrode body formed on the other surface to a power source. In the multilayer actuator described in
このため、配線の引き回しが煩雑であり、製造工程を簡素化しにくいという問題があった。 For this reason, there is a problem that wiring is complicated and it is difficult to simplify the manufacturing process.
しかも、直形0.08mmの細い線材(白金シード線)を用いて接続する構成であったため、アクチュエータの内部で電気供給部15a,15bでの接触不良やリード線の切断などによる接続不良が発生するという可能性があった。 In addition, since the connection is made by using a thin 0.08 mm straight wire (platinum seed wire), contact failure occurs in the electric supply parts 15a and 15b and lead connection is cut off inside the actuator. There was a possibility to do.
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、電極間の引き回しを簡素化することができるとともに、接続不良が起き難くした積層型アクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a laminated actuator and a method for manufacturing the same that can simplify the routing between electrodes and are less likely to cause poor connection. .
本発明は、第1の電極層と第2の電極層とを有し、これらの間に電解質層を挟んだ三層構造を基本とする一組の積層体が、板厚方向に複数組み重ねられた積層型アクチュエータにおいて、
前記積層体を形成する前記第1の電極層には、前記第1の電極層の縁部から第1の方向に突出する第1の突出部がそれぞれ設けられ、
同じく前記積層体を形成する前記第2の電極層には、前記第2の電極層の縁部から前記第1の方向に突出するとともに前記第1の方向と直交する平面方向において、前記第1の電極層と一定の間隔を置いて設けられた第2の突出部が形成されており、
個々の積層体に形成された前記第1の突出部同士が前記板厚方向に重なる状態で電気的に接続され、同じく前記第2の突出部同士が前記板厚方向に重なる状態で電気的に接続されていることを特徴とするものである。
The present invention has a first electrode layer and a second electrode layer, and a plurality of sets of laminates based on a three-layer structure in which an electrolyte layer is sandwiched therebetween are stacked in the thickness direction. In the laminated actuator
The first electrode layer forming the stacked body is provided with a first projecting portion projecting in the first direction from an edge portion of the first electrode layer,
Similarly, the second electrode layer that forms the stacked body includes the first electrode in a planar direction that protrudes from the edge of the second electrode layer in the first direction and is orthogonal to the first direction. A second protrusion provided at a certain distance from the electrode layer of
The first protrusions formed in the individual laminates are electrically connected in a state where they overlap with each other in the plate thickness direction, and similarly, the second protrusions are electrically connected in a state where they overlap in the plate thickness direction. It is characterized by being connected.
本発明では、リード線などの配線部材を設けることなく、積層体間の電極同士を接続することができるため、配線構造を簡素化することができる。 In the present invention, since the electrodes between the stacked bodies can be connected without providing a wiring member such as a lead wire, the wiring structure can be simplified.
上記において、前記板厚方向に重なる積層体と積層体との間に絶縁層が設けられているものである。 In the above, an insulating layer is provided between the stacked body and the stacked body that overlap in the plate thickness direction.
上記手段では、板厚方向に重ねられた各積層体の同じ極性の電極同士の電気的な接続を確保しつつ積層体を挟んで対向する一対の電極間の絶縁状態を確保することができる。 According to the above means, it is possible to ensure an insulating state between a pair of electrodes facing each other with the laminate sandwiched therebetween while ensuring electrical connection between electrodes of the same polarity of each laminate stacked in the plate thickness direction.
また、前記絶縁層が低摩擦係数のシートで形成されているものが好まく、例えば、前記絶縁層はポリテトラフルオロエチレンである。 The insulating layer is preferably formed of a sheet having a low coefficient of friction. For example, the insulating layer is polytetrafluoroethylene.
上記手段では、絶縁性を維持しつつ積層体の円滑な動作を確保することができる。
上記において、前記第1および第2の突出部に延長部がそれぞれ設けられ、この延長部を少なくとも1回以上折り返すことによって折り返し部を形成し、この折り返し部を介して前記板厚方向に重なる個々の前記突出部同士が電気的に接続されるものとすることができる。
With the above means, it is possible to ensure a smooth operation of the laminate while maintaining insulation.
In the above, each of the first and second projecting portions is provided with an extension portion, and the extension portion is folded back at least once to form a folded portion, and the individual overlapping each other in the plate thickness direction via the folded portion. The projecting portions of each other can be electrically connected.
上記手段では、対向する一対の一方の電極層と他方の電極層間の隙間寸法が、電極層または突出部の板厚寸法よりも大きな場合であっても、折り返し部を一方の突出部と他方の突出部との間を接続する接続部材として利用することが可能となり、配線構造を簡素化することができる。 In the above means, even if the gap dimension between the pair of one electrode layer and the other electrode layer facing each other is larger than the plate thickness dimension of the electrode layer or the projecting part, the folded part is replaced with one projecting part and the other. It can be used as a connection member for connecting between the protrusions, and the wiring structure can be simplified.
または板厚方向に隣接する前記第1の突出部と前記第1の突出部とが対向する隙間内に、前記第2の突出部を切断することにより形成される接続片が設けられ、この接続片を介して前記板厚方向に隣接する前記第1の突出部と前記第1の突出部との間が電気的に接続されるものである。 Alternatively, a connection piece formed by cutting the second protrusion is provided in a gap where the first protrusion and the first protrusion adjacent to each other in the plate thickness direction face each other. The first protrusion and the first protrusion adjacent to each other in the plate thickness direction are electrically connected via a piece.
上記手段では、配線構造を簡素化することができるとともに、他方の第2の突出部に形成される腕部の一部を接続片として利用することで、部材を効率良く利用して部品点数を削減することができる。 In the above means, the wiring structure can be simplified, and a part of the arm formed on the other second projecting portion is used as a connection piece, so that the number of parts can be reduced by efficiently using the member. Can be reduced.
また本発明たる積層型アクチュエータの第1の製造方法は、
第1の突出部を有する第1の電極層と第2の突出部を有する第2の電極層との間に電解質層を挟み込んだ状態でプレスして三層構造の積層体を形成する第1の工程と、
隣接配置された一方の積層体と他方の積層体との間に絶縁層を設けて積み重ねる第2の工程と、
複数の前記積層体と前記絶縁層を積み重ねた状態でプレスすることにより、各積層体を一体化する第3の工程と、
を有することを特徴とするものである。
The first manufacturing method of the laminated actuator according to the present invention is as follows.
The first electrode layer having the first protrusion and the second electrode layer having the second protrusion are pressed in a state where the electrolyte layer is sandwiched between the first electrode layer and the first electrode layer to form a three-layer laminate. And the process of
A second step in which an insulating layer is provided and stacked between one laminated body and the other laminated body arranged adjacent to each other;
A third step of integrating the stacked bodies by pressing the stacked bodies and the insulating layers in a stacked state; and
It is characterized by having.
上記第1の製造方法では、最初に積層体を形成し、次にこの積層体を重ねて積層型のアクチュエータとするものであり、接続不良などに基づく動作不良の起き難いアクチュエータを製造することができる。 In the first manufacturing method, a laminated body is formed first, and this laminated body is then stacked to form a laminated actuator, and an actuator that is unlikely to cause malfunction due to poor connection or the like can be produced. it can.
また本発明の積層型アクチュエータの第2の製造方法は、第1の突出部を有する第1の電極層と第2の突出部を有する第2の電極層との間に電解質層を挟み込んで三層構造の積層体を得る第1の工程と、
隣接配置された一方の積層体と他方の積層体との間に絶縁層を設けて積み重ねる第2の工程と、
複数の前記積層体と前記絶縁層を積み重ねた状態でプレスすることにより一体化するとともに、同時に板厚方向に隣接する前記第1の突出部同士および前記第2の突出部同士をそれぞれ電気的に接続する第3の工程と、
を有することを特徴とするものである。
In the second manufacturing method of the multilayer actuator of the present invention, the electrolyte layer is sandwiched between the first electrode layer having the first protrusion and the second electrode layer having the second protrusion. A first step of obtaining a layered laminate;
A second step in which an insulating layer is provided and stacked between one laminated body and the other laminated body arranged adjacent to each other;
A plurality of the laminated bodies and the insulating layers are integrated by pressing in a stacked state, and at the same time, the first protrusions and the second protrusions adjacent in the thickness direction are electrically connected to each other. A third step of connecting;
It is characterized by having.
第2の製造方法では、一度のプレス加工によりアクチュエータを製造することができるため、製造工程を簡素化することができる。 In the second manufacturing method, since the actuator can be manufactured by a single press process, the manufacturing process can be simplified.
本発明の積層型アクチュエータでは、積層された電極に対して個々にリード線による配線する必要がないため、配線構造を簡素化することができる。
また接続不良の起き難いアクチュエータを得ることができる。
In the laminated actuator of the present invention, it is not necessary to individually wire the laminated electrodes with lead wires, so that the wiring structure can be simplified.
In addition, an actuator that is less prone to poor connection can be obtained.
図1は本発明のアクチュエータを構成する積層体の基本的な構成を示し、(A)は積層体の分解斜視図、(B)は積層後の状態を示す積層体の斜視図、図2は図1(B)のII−II線における断面図であり、(A)は非駆動状態、(B)は駆動状態を示している。 1A and 1B show a basic configuration of a laminate constituting the actuator of the present invention, FIG. 1A is an exploded perspective view of the laminate, FIG. 1B is a perspective view of the laminate showing a state after lamination, and FIG. It is sectional drawing in the II-II line | wire of FIG. 1 (B), (A) has shown the non-driving state, (B) has shown the driving state.
図1(A)(B)に示す積層体1は、電解質層2と、この電解質層2の一方の面に設けられた第1の電極層3と、電解質層2の他方の面に設けられた第2の電極層4とを重ねたものである。
A
電解質層2は、イオン交換が可能な樹脂層であり、陽イオン交換樹脂に電解質である電解液が含浸されたものである。陽イオン交換樹脂は、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基やカルボキシル基などの親水性官能基が導入されたものである。電解液は、塩を含有する分極性有機溶媒やイオン液体などである。また、電解質層2が、ポリフッ化ビニリデンなどのベースポリマーにイオン液体が混入されてゲル状とされたものであってもよい。
The
第1の電極層3および第2の電極層4は、電解質層2と同じ電解質層に導電性フィラーが含まれているものである。すなわち、第1の電極層3と第2の電極層4は、電解液が含浸されたイオン交換樹脂に、さらにカーボンナノチューブやカーボンナノファイバーなどの導電性フィラーが混入されて構成されている。あるいはイオン液体を含んだ前記ゲル状の層の内部に導電性フィラーが混入されているものであってもよい。
In the
前記電解質層2となるシート状の樹脂と、導電性フィラーが混入されたシート状の第1の電極層3およびシート状の第2の電極層4とが積層されることで、図1(B)に示す3層構造の積層体1が形成される。この積層体1は、電解質層2と第1の電極層3との境界面、および電解質層2と第2の電極層4との境界面が強い密着性を有した構造となっている。
By laminating the sheet-like resin to be the
図1(A)に示すように、第1の電極層3には第1の方向である図示Y1方向に突出する第1の突出部3aが第1の方向と直交するX1方向の一方の縁部に形成されている。同様に、第2の突出部4aには第1の方向に突出する第2の突出部4aが第1の方向と直交するX2方向の他方の縁部に形成されている。第1の突出部3aと第2の突出部4aとは、X方向に一定の間隔が設けられている。
As shown in FIG. 1A, the
図2(A)(B)に示すように、第1の電極層3が陽極側となり、第2の電極層4が陰極側となるように、電解質層2に電界が与えられると、電解質層2内の陽イオンおよび極性分子が陰極側である第2の電極層4へ偏移する。第1の電極層3と第2の電極層4とが、電解質層2と同様にイオン交換可能な層の内部に導電性フィラーが混入されたものである場合には、第1の電極層3と第2の電極層4内で解離した陽イオンおよび極性分子も第2の電極層4側に偏移する。
As shown in FIGS. 2A and 2B, when an electric field is applied to the
その結果、電解質層2の内部では、第2の電極層4側に偏った位置で体積が膨張しようとする。つまり、第2の電極層4側において膨張応力が発生しこれに基づいて膨張歪みが発生するために、積層体1に曲げ応力が発生して、図1(B)の実線に示すように、積層体1に曲げが発生し、高分子アクチュエータとして機能する。
As a result, inside the
次に、上記積層体を利用した積層型アクチュエータの構成について説明する。
図3の(A)は積層型アクチュエータの分解斜視図、(B)は積層後の状態を示すアクチュエータの斜視図、(C)は突出部をプレス加工した後のアクチュエータの斜視図である。
Next, the structure of the laminated actuator using the above laminated body will be described.
3A is an exploded perspective view of the laminated actuator, FIG. 3B is a perspective view of the actuator showing a state after lamination, and FIG. 3C is a perspective view of the actuator after the protruding portion is pressed.
図3(A)ないし図3(C)に示す実施の形態は、2枚の積層体1により形成された積層型アクチュエータ10を示している。すなわち、第1の積層体1Aと第2の積層体1Bとが設けられ、これらを板厚(Z)方向に重ねることにより形成されている。ただし、積層体1の数は2枚に限られるものではなく、3枚以上であってもよい。
The embodiment shown in FIGS. 3A to 3C shows a
図3(A)に示すように、第1の積層体1Aと第2の積層体1Bとの間には絶縁層6が設けられている。絶縁層6は第1の突出部3aおよび第2の突出部4aを除いた領域、すなわち第1の電極層3および第2の電極層4とが対向する領域にのみ設けられており、第1の突出部3aと第2の突出部4aと対向する領域には設けられていない。この絶縁層6により、第1の積層体1Aの第2の電極層4と第2の積層体1Bの第1の電極層3との間が絶縁されている。
As shown in FIG. 3A, an insulating
絶縁層6は、絶縁性以外に摩擦係数の小さなシートであることが好ましく、例えば、いわゆるテフロン(登録商標)と称されるポリテトラフルオロエチレンなどが好適である。
The insulating
一般に、曲げ応力を用いた積層型アクチュエータが変形しようとするときには、一方の積層体の伸びが生じている面と、他方の積層体の縮みが生じている面が接するため、互いに拘束し合って積層型アクチュエータ全体の動きが妨げられやすい。 In general, when a multilayer actuator using bending stress is to be deformed, the surface on which one laminate is stretched and the surface on which the other laminate is shrinking are in contact with each other. The movement of the entire stacked actuator is likely to be hindered.
しかし、このように絶縁層6に低摩擦係数のシートを使用すると、絶縁層6の一方の面に接する第1の積層体1Aの第2の電極層4の表面、および絶縁層6の他方の面に接する第2の積層体1Bの第1の電極層3の表面との間にそれぞれ滑りが発生しやすくなる。このため、互いの動きが拘束され難くすることができるため、積層型アクチュエータ全体としての動作を円滑化することができる。したがって、大きな変位量ΔHおよび大きな駆動力を発生するアクチュエータとすることができる。
However, when a sheet having a low coefficient of friction is used for the insulating
図3(C)に示すように、各積層体1A,1Bにそれぞれ設けられた第1の突出部3aおよび第2の突出部4aは、プレス加工によって板厚(Z)方向に折り曲げられており、隣接する第1の積層体1Aと第2の積層体1Bの第1の突出部3a同士が面接触することにより電気的に接続され、同様に第2の突出部4a同士も電気的に接続されている。このため、第1の突出部3a同士はすべて同電位に、第2の突出部4a同士もすべて同電位にそれぞれ設定されている。各第1の突出部3aには同じ極性(例えば、+極)からなる一方の電源端子が接続され、各第2の突出部4aには前記とは異なる同じ極性(例えば、−極)の電源端子が接続される。
As shown in FIG. 3 (C), the
このため図示しない電源の±端子(+端子および−端子)を、第1の突出部3aと第2の突出部4aとにそれぞれ接続することにより、すべての積層体1A,1Bの第1の突出部3aと第2の突出部4aとの間に所定の電圧を印加することができ、各積層体1A,1B間に設けられている電解質層2に所定の電界をそれぞれ与えることが可能となる。
For this reason, by connecting ± terminals (+ terminal and −terminal) of a power source (not shown) to the
このように、各積層体1A,1B間の第1の突出部3a同士、および第2の突出部4a同士を接続するための引き回し用の配線を用いなくとも各第1の突出部3aおよび各第2の突出部4aに電圧を印加することができる。特に、積層体1の数を多くした多段の積層型アクチュエータの場合には、配線構造を大幅に簡素化することが可能となる。
Thus, the first projecting
このように、本発明では、積層型アクチュエータの配線構造を簡素化できるとともにスムーズ動きを確保することができる。 Thus, according to the present invention, the wiring structure of the multilayer actuator can be simplified and smooth movement can be ensured.
次に、上記積層型アクチュエータの製造方法について説明する。
まず第1の工程では、第1の電極層3と第2の電極層4との間に電解質層2を挟み込んだ三層構造の積層体1A,1Bを形成する。
Next, a method for manufacturing the laminated actuator will be described.
First, in the first step, the
すなわち、第1の電極層3と第2の電極層4との間に電解質層2を挟み込んだ状態でプレスすることにより、各部材が互いに密着して一体化された第1の積層体1Aおよび第2の積層体1Bが出来上がる。
That is, by pressing in a state where the
次の工程では、図示しない所定の治具を用いて、隣接する一方の第1の積層体1Aと他方の第2の積層体1Bとの間に絶縁層6を設けて積み重ねる。
In the next step, an insulating
次の工程では、複数の積層体1A,1Bを積み重ねた状態で板厚(Z)方向にプレスする。これにより、第1の積層体1A、絶縁層6および第2の積層体1Bが一体化される。同時に、第1の突出部3a同士及び第2の突出部4aが所定の方向に折り曲げられてそれぞれ電気的に接続される。これにより、積層型アクチュエータ10が出来上がる。
In the next step, the
なお、最初に三層構造の第1,第2の積層体1A,1Bを製造しなくとも、下層から上層に向かって、第1の積層体1Aを構成する第1の電極層3、電解質層2および第2の電極層4を積層し、その上に絶縁層6を重ね、さらにその上に第2の積層体1Bを構成する第1の電極層3、電解質層2および第2の電極層4を積み重ねた状態を形成し、次の工程で一度にプレスしても構わない。この構成では、積層型アクチュエータ10を1回のプレスで製造することができるため、製造構成をより簡素化することが可能である。
The
このように、本発明では所定の治具を用いて各部材を順番に重ねてプレスするという簡単な方法により、積層型アクチュエータ10を製造することができる。
As described above, in the present invention, the
図4は本発明の第2の実施の形態を示す積層型アクチュエータの斜視図、図5は図4の積層型アクチュエータを構成する積層体とその製造工程を示しており、(A)は積層体の分解斜視図、(B)積層後の状態を示す積層体の斜視図、(C)は切断後の積層体の斜視図である。 FIG. 4 is a perspective view of a laminated actuator showing a second embodiment of the present invention, FIG. 5 shows a laminated body constituting the laminated actuator of FIG. 4 and its manufacturing process, and (A) is a laminated body. (B) The perspective view of the laminated body which shows the state after lamination | stacking, (C) is the perspective view of the laminated body after a cutting | disconnection.
図4に第2の実施の形態として示す積層型アクチュエータ20の基本的な構成は、上記第1の実施の形態とほぼ同じであり、以下においては異なる点を中心に説明する。
The basic configuration of the
第2の実施の形態に示す積層型アクチュエータ20では、隣接する第1の積層体1Aの第1の突出部3aと第2の積層体1Bの第1の突出部3aとが板厚方向にて対向する隙間5内に接続片4bが介在しており、この接続片4bを介して一方の第1の突出部3aと他方の第1の突出部3aとが電気的に接続されている。
In the
同様に、隣接する第1の積層体1Aの第2の突出部4aと第2の積層体1Bの第2の突出部4aとが板厚方向に対向する隙間5内に接続片3bが設けられており、この接続片3bを介して一方の第2の突出部4aと他方の第2の突出部4aとが電気的に接続されている。
Similarly, the
接続片3bと接続片4bは、共に第1の電極層3及び第2の電極層4と同じ材料、すなわち電解液が含浸されたイオン交換樹脂に、さらにカーボンナノチューブやカーボンナノファイバーなどの導電性フィラーが混入された構成、あるいはイオン液体を含んだゲル状の層の内部に導電性フィラーを混入せることにより形成されている。
Both the
この構成では、隣接する一方の第1の突出部3aと他方の第1の突出部3aとの間に接続片4bが介在する構成であり、第1の電極層3および第2の電極層4部分の板厚寸法と、第1の突出部3aおよび第2の突出部4aの板厚寸法とをほぼ同じ寸法に設定することができる。すなわち、ほぼ均一な面からなる積層型アクチュエータ20とすることができる。
In this configuration, the
次に、第2の実施の形態に示す積層型アクチュエータ20の製造方法について説明する。
Next, a manufacturing method of the
なお、図5(A)ないし(C)では一組の積層体を用いて説明するが、複数組の積層体の場合も同様である。 5A to 5C are described using a set of stacked bodies, the same applies to a plurality of sets of stacked bodies.
まず、図5(A)に示すような形状を有する第1の電極層3と第2の電極層4とを用意する。すなわち、X1方向の一方の縁部に設けられた第1の突出部3aから他方の縁部に向かって突出形成された腕部3a’が設けられた複数の第1の電極層3と、同様に第1の電極層3とは異なるX2方向の他方の縁部に設けられた第2の突出部4aから他方の縁部に向かって突出形成された腕部4a’が設けられた複数の第2の電極層4とを用意する。
First, the
次に、第1の電極層3と第2の電極層4とを、第1の突出部3aおよび第2の突出部4aが異なる対辺(X1側とX2側)に位置するようにそれぞれ配置してZ方向に対向させる。そして、このように配置した第1の電極層3と第2の電極層4との間に電解質層2を介在させる。
Next, the
そして、第1の電極層3と第2の電極層4とを板厚方向にプレスすることよって、第1の電極層3、電解質層2および第2の電極層4が密着し合った積層体1を一体的に形成する。この状態では、腕部3a’と腕部4a’とが板厚方向に積層された状態で電気的に接続されている。
Then, the
続いて、図5(B)に一点鎖線で示す2本の切断線7a,7bにて腕部3a’,4a’を切断することにより、腕部3a’,4a’の一部を部分的に切除する。この切断により、図5(C)に示すように、腕部3a’が第1の突出部3aと接続片3bとに分離され、同じく腕部4a’が第2の突出部4aと接続片4bとに分離された積層体1が形成される。同時に、第1の突出部3a側と第2の突出部4a側との間の電気的な接続も遮断される。
Subsequently, a part of the
積層型アクチュエータ20は、複数の積層体1の間に絶縁層6を介在させた状態で板厚方向に重ね、その後にプレスすることにより形成することができる。
The stacked
本発明では、個別にプレス工程および切断工程を行って積層体1を形成した後に、さらにこれら積層体1を重ねた状態でプレスすることにより、板厚方向に隣接する第1の突出部3a同士および第2の突出部4a同士の間の電気的な接続を確保することができる。
In this invention, after performing the press process and a cutting process separately, and forming the
あるいは、腕部3a’を有する第1の電極層3、絶縁層6および腕部4a’を有する第2の電極層4をこの順番で複数枚重ねて積層型アクチュエータの原型を形成した状態で、まとめてプレス加工を行って一体化し、その後に2本の切断線7a,7bに沿って切断するようにしてもよい。またプレス工程と切断工程とを同時に行うものであってもよい。
Alternatively, in a state where a plurality of the
このような工程を経ることにより、図4に示すような積層型アクチュエータ20が出来上がる。
Through these steps, a
このように本発明では、きわめて簡単な方法により、個々の積層体1間では電解質層2を挟んで対向する第1の電極層3と第2の電極層4との間の絶縁を確保することができ、アクチュエータ全体では第1の電極層3同士間および第2の電極層4同士間の電気的な接続を確実に確保することができる。
As described above, in the present invention, insulation between the
図6は本発明の第3の実施の形態を示す積層型アクチュエータの斜視図である。
図6に第3の実施の形態として示す積層型アクチュエータ30の基本的な構成も上記第1の実施の形態とほぼ同じであり、以下には異なる点を中心に説明する。
FIG. 6 is a perspective view of a laminated actuator showing a third embodiment of the present invention.
The basic configuration of the multilayer actuator 30 shown as the third embodiment in FIG. 6 is also substantially the same as that of the first embodiment, and the differences will be mainly described below.
図6に示すように、積層型アクチュエータ30は、第1の電極層3および第2の電極層4のY1側の縁部からY1方向(第1の方向)に延設された第1の突出部3aおよび第2の突出部4aの延長部分である折り返し部3a1,4a1を有しており、この折り返し部3a1,4a1を折り返すことにより形成されている。
As shown in FIG. 6, the multilayer actuator 30 includes a first protrusion that extends in the Y1 direction (first direction) from the Y1 side edge of the
この構成では、一方の第1の積層体1Aの第1の突出部3aとこれに隣接する他方の第1の積層体1Aの第1の突出部3aとの間に形成される隙間5内に、一方の折り返し部3a1が介在する。同様に、一方の第2の積層体1Bの第2の突出部4aとこれに隣接する他方の第2の積層体1Bの第2の突出部4aとの間に形成される隙間5内に、一方の折り返し部4a1が介在する。
In this configuration, in the
このため、プレス加工により、一方の突出部3a,4aの折り返し部3a1,4a1を他方の突出部3a,4aにそれぞれ面接触させ。この状態で第1の積層体1Aおよび第2の積層体1B一体化させた積層型アクチュエータ30を得ることが可能となる。
For this reason, the folded portions 3a1 and 4a1 of the one projecting
よって、この場合も、折り返し部3a1,4a1を介して、隣接する一方の第1の積層体1Aの第1の突出部3aと他方の第1の積層体1Aの第1の突出部3aとの間、および隣接する一方の第1の積層体1Aの第2の突出部4aと他方の第2の積層体1Bの第2の突出部4aとの間を引き回し用の配線を使用することなく、それぞれ電気的に接続することができる。
Therefore, also in this case, the first projecting
なお、折り返し部3a1,4a1の折り返しの回数は、上記のような1回に限られるものではなく、一方の突出部と他方の突出部との間の隙間寸法および突出部3a,4a自身の板厚寸法に合わせて複数回折り返すようにした構成であってもよい。
Note that the number of times the folded portions 3a1 and 4a1 are folded is not limited to one as described above, and the size of the gap between one protruding portion and the other protruding portion and the plate of the protruding
また折り返し部3a1,4a1は、図6に示すように第1の突出部3aおよび第2の突出部4aをY1方向に延設する構成に限られるものではなく、その他例えばY1と直交するX1方向またはX2方向に延設した部分を折り返すようにした構成であってもよい。
Further, the folded portions 3a1 and 4a1 are not limited to the configuration in which the first projecting
1,1A,1B 積層体
2 電解質層
3 第1の電極層
3a 第1の突出部
3a’ 腕部
3a1 折り返し部
3b 接続片
4 第2の電極層
4a 第2の突出部
4a’ 腕部
4a1 折り返し部
4b 接続片
5 隙間
6 絶縁層
7a,7b 切断線
10,20,30 積層型アクチュエータ
1, 1A,
Claims (7)
前記積層体を形成する前記第1の電極層には、前記第1の電極層の縁部から第1の方向に突出する第1の突出部がそれぞれ設けられ、
同じく前記積層体を形成する前記第2の電極層には、前記第2の電極層の縁部から前記第1の方向に突出するとともに前記第1の方向と直交する平面方向において、前記第1の電極層と一定の間隔を置いて設けられた第2の突出部が形成されており、
個々の積層体に形成された前記第1の突出部同士が前記板厚方向に重なる状態で電気的に接続され、同じく前記第2の突出部同士が前記板厚方向に重なる状態で電気的に接続されていることを特徴とする積層型アクチュエータ。 A laminated type having a first electrode layer and a second electrode layer, and a plurality of laminated bodies based on a three-layer structure in which an electrolyte layer is sandwiched between them in the thickness direction. In the actuator
The first electrode layer forming the stacked body is provided with a first projecting portion projecting in the first direction from an edge portion of the first electrode layer,
Similarly, the second electrode layer that forms the stacked body includes the first electrode in a planar direction that protrudes from the edge of the second electrode layer in the first direction and is orthogonal to the first direction. A second protrusion provided at a certain distance from the electrode layer of
The first protrusions formed in the individual laminates are electrically connected in a state where they overlap with each other in the plate thickness direction, and similarly, the second protrusions are electrically connected in a state where they overlap in the plate thickness direction. A stacked actuator characterized by being connected.
隣接配置された一方の積層体と他方の積層体との間に絶縁層を設けて積み重ねる第2の工程と、
複数の前記積層体と前記絶縁層を積み重ねた状態でプレスすることにより、各積層体を一体化する第3の工程と、
を有することを特徴とする積層型アクチュエータの製造方法。 The first electrode layer having the first protrusion and the second electrode layer having the second protrusion are pressed in a state where the electrolyte layer is sandwiched between the first electrode layer and the first electrode layer to form a three-layer laminate. And the process of
A second step in which an insulating layer is provided and stacked between one laminated body and the other laminated body arranged adjacent to each other;
A third step of integrating the stacked bodies by pressing the stacked bodies and the insulating layers in a stacked state; and
A method for manufacturing a laminated actuator, comprising:
隣接配置された一方の積層体と他方の積層体との間に絶縁層を設けて積み重ねる第2の工程と、
複数の前記積層体と前記絶縁層を積み重ねた状態でプレスすることにより一体化するとともに、同時に板厚方向に隣接する前記第1の突出部同士および前記第2の突出部同士をそれぞれ電気的に接続する第3の工程と、
を有することを特徴とする積層型アクチュエータの製造方法。 A first step of obtaining a three-layer structure by sandwiching an electrolyte layer between a first electrode layer having a first protrusion and a second electrode layer having a second protrusion;
A second step in which an insulating layer is provided and stacked between one laminated body and the other laminated body arranged adjacent to each other;
A plurality of the laminated bodies and the insulating layers are integrated by pressing in a stacked state, and at the same time, the first protrusions and the second protrusions adjacent in the thickness direction are electrically connected to each other. A third step of connecting;
A method for manufacturing a laminated actuator, comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008234518A JP5224113B2 (en) | 2008-09-12 | 2008-09-12 | Multilayer actuator and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008234518A JP5224113B2 (en) | 2008-09-12 | 2008-09-12 | Multilayer actuator and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010068678A JP2010068678A (en) | 2010-03-25 |
JP5224113B2 true JP5224113B2 (en) | 2013-07-03 |
Family
ID=42193760
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008234518A Active JP5224113B2 (en) | 2008-09-12 | 2008-09-12 | Multilayer actuator and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5224113B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5326902B2 (en) * | 2009-07-22 | 2013-10-30 | Tdk株式会社 | Piezoelectric actuator and touch panel device using the same |
JP6870835B2 (en) * | 2016-11-14 | 2021-05-12 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Stacked actuator |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11195818A (en) * | 1998-01-05 | 1999-07-21 | Nissan Motor Co Ltd | Laminated type piezoelectric actuator and manufacture therefor |
JP2002330598A (en) * | 2001-05-02 | 2002-11-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Laminated high-polymer actuator |
JP2003125491A (en) * | 2001-10-16 | 2003-04-25 | Taiyo Yuden Co Ltd | Piezoelectric acoustic device |
-
2008
- 2008-09-12 JP JP2008234518A patent/JP5224113B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010068678A (en) | 2010-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6257889B2 (en) | Flexible printed wiring board with bus bar, manufacturing method thereof, and battery system | |
JP6277034B2 (en) | Multilayer secondary battery | |
US10644343B2 (en) | Dummy cell and fuel cell stack | |
JP5224113B2 (en) | Multilayer actuator and manufacturing method thereof | |
CN103460321A (en) | Electrolytic capacitor | |
JP2013187104A (en) | Battery module, and flat battery cell | |
JP6149629B2 (en) | Electric storage device and electric storage device module | |
JP6468646B2 (en) | Multilayer actuator | |
JP6258437B2 (en) | Manufacturing method of flexible printed wiring board with bus bar | |
JP5243112B2 (en) | Actuator and manufacturing method thereof | |
JP2008084957A (en) | Mounting structure and mounting method for actuator | |
JP2008028301A (en) | Laminated electric component and its manufacturing method | |
JP5116604B2 (en) | Polymer actuator | |
JP5255355B2 (en) | Polymer actuator | |
WO2010090074A1 (en) | Polymer actuator and manufacturing method therefor | |
JP6004439B2 (en) | Polymer actuator device system and manufacturing method thereof | |
JP5127924B2 (en) | Input device using actuator array | |
JP7354511B2 (en) | Busbar for laminated cell stacks | |
JP2021093884A (en) | Actuator and actuator device | |
WO2015045926A1 (en) | Solid oxide fuel cell stack | |
JP2020087784A (en) | Fuel cell laminate | |
WO2009154158A1 (en) | Actuator and input device using the same | |
JP5050235B2 (en) | Metal foil connection method | |
JP5221302B2 (en) | Polymer actuator | |
JP2022009951A5 (en) | cell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100928 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20100930 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100913 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120417 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120418 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120529 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130129 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5224113 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160322 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |