JP6800928B2 - 誘電エラストマー振動システムおよび電源装置 - Google Patents
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Description
図1〜図3は、本発明の第1実施形態に係る誘電エラストマー振動システムを示している。本実施形態の誘電エラストマー振動システムA1は、誘電エラストマー振動素子1および電源装置2を備えている。誘電エラストマー振動システムA1は、たとえば音源8から出力される音響信号が入力され、この音響信号を増幅等することにより音響を発するシステムである。なお、誘電エラストマー振動システムA1から発せられる音響は、たとえば20〜20kHzの人間の可聴域周波数帯に属するものが代表的であるが、当該周波数帯に限定されるものではない。
図7は、本発明の第2実施形態に係る電源装置および誘電エラストマー振動システムを示している。本実施形態の誘電エラストマー振動システムA2においては、電源装置2の反転分岐部23は、プッシュプル出力トランスによって構成されている。反転分岐部23では、入力側に1つの一次巻線が設けられ、出力側に2つの二次巻線が設けられている。出力側の2つの二次巻線は、互いの巻方向が反対である。このような構成により、入力側に交流電圧である波形電圧V1が入力されると、出力側の2つの二次巻線には、互いの正負が反転された波形電圧V1a,V1bが生じる。
図8は、本発明の第3実施形態に係る電源装置および誘電エラストマー振動システムを示している。本実施形態の誘電エラストマー振動システムA3においては、電源装置2は、昇圧部25A,25Bを有する。反転分岐部23においてたとえば半導体トランジスタを用いて反転および分岐された波形電圧V1a,V1bが昇圧部25A,25Bに入力される。昇圧部25A,25Bには、高圧電源201からの高圧電圧HV1が入力される。昇圧部25A,25Bは、たとえば半導体トランジスタを用いて昇圧(増幅)した波形電圧V1a,V1bをそれぞれ出力する。出力部29A,29Bには、波形電圧V1a,V1bとバイアス電圧生成部22からのバイアス電圧V2とが入力され、これらをトランスを用いてそれぞれ合成(加算処理)する。このような誘電エラストマー振動システムA3によっても、より適切に音響を発することができる。
図9は、本発明の第4実施形態に係る電源装置および誘電エラストマー振動システムを示している。本実施形態の誘電エラストマー振動システムA4においては、昇圧部25A,25Bがトランスを有する。すなわち、昇圧部25A,25Bには、反転分岐部23においてたとえば半導体トランジスタを用いて反転および分岐された波形電圧V1a,V1bが入力される。昇圧部25A,25Bは、波形電圧V1a,V1bをトランスを用いて昇圧(増幅)し、出力する。出力部29A,29Bは、たとえば半導体トランジスタを有している。出力部29A,29Bは、波形電圧V1a,V1bに高圧電圧生成部24からの高圧電圧HV2をバイアス電圧としてそれぞれに合成(加算処理)し、振動信号電圧Va,Vbを出力する。このような誘電エラストマー振動システムA4によっても、より適切に音響を発することができる。
図10は、本発明の第5実施形態に係る電源装置および誘電エラストマー振動システムを示している。本実施形態の誘電エラストマー振動システムA5においては、反転分岐部23がプッシュプル出力トランスを有する。この反転分岐部23には、波形電圧V1とバイアス電圧生成部22からの低圧に設定されたバイアス電圧V2が入力される。反転分岐部23は、波形電圧V1の反転及び分岐と、バイアス電圧V2の合成(加算処理)とを行い、図11に示す波形電圧V2a,V2bを生成する。出力部29A,29Bは、たとえば高圧電圧生成部24からの高圧電圧HV2が入力される半導体トランジスタを用いて波形電圧V2a,V2bを昇圧(増幅)して、振動信号電圧Va,Vbを出力する。このような誘電エラストマー振動システムA5によっても、より適切に音響を発することができる。また、たとえば、出力部29A,29Bにおける半導体トランジスタを用いた昇圧比が100倍である場合、バイアス電圧V2は、目標とする最終のバイアス電圧の1/100倍に設定される。
図12は、本発明の第6実施形態に係る電源装置および誘電エラストマー振動システムを示している。本実施形態の誘電エラストマー振動システムA6においては、反転分岐部23の入力側の一次巻線の巻数に対して、出力側の2つの二次巻線の巻数が多く設定されている。このような構成により、反転分岐部23に入力された波形電圧V1に対して、出力側の2つの二次巻線に生じる電圧を、一次巻線と二次巻線との巻数比に応じて高めることができる。この結果、反転分岐部23から出力される電圧は、波形電圧V1a,V1bが上記巻数比に応じて高められた(昇圧または増幅された)ものに、高圧に設定されたバイアス電圧V2が合成(加算処理)されたものとなる。すなわち、本実施形態においては、反転分岐部23が、反転分岐、バイアス印加および昇圧(増幅)を行い、振動信号電圧Va,Vbを出力することが可能である。これにより、本実施形態においては、上述した例における昇圧機能を有する出力部29A,29Bを備える必要が無い。したがって、電源装置2の装置構成を構成する部品点数をさらに削減可能であり、平均故障間隔がさらに広くなり、さらなる品質向上を図ることができる。このような誘電エラストマー振動システムA6によっても、より適切に音響を発することができる。
図13は、本発明の第7実施形態に係る電源装置および誘電エラストマー振動システムを示している。本実施形態の誘電エラストマー振動システムA7においては、出力部29A,29Bが、それぞれトランスを有する。出力部29A,29Bには、たとえば半導体トランジスタを有する反転分岐部23によって反転および分岐された波形電圧V1a,V1bが入力される。出力部29A,29Bは、トランスを有し、波形電圧V1a,V1bの昇圧(増幅)とバイアス電圧生成部22からの高圧に設定されたバイアス電圧V2の合成(加算処理)とを行う。このような誘電エラストマー振動システムA7によっても、より適切に音響を発することができる。
図14は、本発明の第8実施形態に係る電源装置および誘電エラストマー振動システムを示している。本実施形態の誘電エラストマー振動システムA8においては、反転分岐部23が、がプッシュプル出力トランスを有しており、波形電圧V1を反転分岐および昇圧(増幅)することにより、波形電圧V1a,V1bを出力する。出力部29A,29Bには、波形電圧V1a,V1bと高圧に設定されたバイアス電圧V2とが入力され、これらをそれぞれ合成(加算処理)することにより、振動信号電圧Va,Vbを出力する。このような誘電エラストマー振動システムA8によっても、より適切に音響を発することができる。
1 :誘電エラストマー振動素子
2 :電源装置
8 :音源
11,1A,11B:誘電エラストマー層
12,12A,2B:電極層
13 :支持体
20 :入力部
21 :波形電圧生成部
22 :バイアス電圧生成部
23 :反転分岐部
24 :高圧電圧生成部
25A,25B:昇圧部
29,29A,29B:出力部
201 :高圧電源
131 :柱状部
133 :周辺部
S1 :高応答領域
S2 :小電位差側の低応答領域
S21 :無応答領域
S3 :大電位差側の低応答領域
Va,Vb:振動信号電圧
V2 :バイアス電圧
V1,V1a,V1b,V2a,V2b:波形電圧
Claims (7)
- 誘電エラストマー層および当該誘電エラストマー層を挟む一対の電極層を有する誘電エラストマー振動素子と、
前記一対の電極層に電位差を生じさせる電源装置と、を備える誘電エラストマー振動システムであって、
前記誘電エラストマー振動素子は、前記一対の電極層の電位差と変形量との関係が、電位差の変化に対する変形量が相対的に大である高応答領域、前記高応答領域よりも、小電位差の領域であって電位差の変化に対する変形量が相対的に小である小電位差側の低応答領域、および前記高応答領域よりも大電位差の領域であって電位差の変化に対する変形量が相対的に小であるかまたは前記誘電エラストマー層の破断点を含む大電位差側の低応答領域、を有しており、
前記電源装置は、交流電圧である波形電圧と、前記高応答領域の電位差を生じさせる直流電圧であるバイアス電圧と、が合成された振動信号電圧を、前記一対の電極層に印加することにより前記電位差を生じさせ、
前記バイアス電圧により生じる前記電位差は、前記高応答領域の中央値であることを特徴とする、誘電エラストマー振動システム。 - 前記振動信号電圧により生じる前記電位差の最大値および最小値は、前記高応答領域に存在する、請求項1に記載の誘電エラストマー振動システム。
- 前記電源装置は、昇圧機能を有するトランスと、
互いの前記誘電エラストマー層が伸長状態で固定された2つの前記誘電エラストマー振動素子と、を備え、
前記電源装置の前記トランスは、1つの一次巻線と互いの巻き方向が反対である2つの二次巻線とを有し、1つの前記波形電圧から互いの位相が反転された2つの波形電圧を生じ、
前記電源装置は、互いの位相が反転された2つの前記振動信号電圧を、2つの前記誘電エラストマー振動素子の前記一対の電極層に各別に印加する、請求項1または2に記載の誘電エラストマー振動システム。 - 前記トランスの2つの前記二次巻線の結合点に、前記バイアス電圧が入力される、請求項3に記載の誘電エラストマー振動システム。
- 互いの前記誘電エラストマー層が伸長状態で固定された2つの前記誘電エラストマー振動素子を備え、
前記電源装置は、互いの位相が反転された2つの前記振動信号電圧を、2つの前記誘電エラストマー振動素子の前記一対の電極層に各別に印加する、請求項1または2に記載の誘電エラストマー振動システム。 - 誘電エラストマー層および当該誘電エラストマー層を挟む一対の電極層を有する誘電エラストマー振動素子と、
前記一対の電極層に電位差を生じさせる電源装置と、を備える誘電エラストマー振動システムであって、
前記誘電エラストマー振動素子は、前記一対の電極層の電位差と変形量との関係が、電位差の変化に対する変形量が相対的に大である高応答領域、前記高応答領域よりも、小電位差の領域であって電位差の変化に対する変形量が相対的に小である小電位差側の低応答領域、および前記高応答領域よりも大電位差の領域であって電位差の変化に対する変形量が相対的に小であるかまたは前記誘電エラストマー層の破断点を含む大電位差側の低応答領域、を有しており、
前記電源装置は、交流電圧である波形電圧と、前記高応答領域の電位差を生じさせる直流電圧であるバイアス電圧と、が合成された振動信号電圧を、前記一対の電極層に印加することにより前記電位差を生じさせ、
前記電源装置は、昇圧機能を有するトランスを備え、
互いの前記誘電エラストマー層が伸長状態で固定された2つの前記誘電エラストマー振動素子を備え、
前記電源装置の前記トランスは、1つの一次巻線と互いの巻き方向が反対である2つの二次巻線とを有し、1つの前記波形電圧から互いの位相が反転された2つの波形電圧を生じ、
前記電源装置は、互いの位相が反転された2つの前記振動信号電圧を、2つの前記誘電エラストマー振動素子の前記一対の電極層に各別に印加し、
前記トランスの2つの前記二次巻線の結合点に、前記バイアス電圧が入力されることを特徴とする、誘電エラストマー振動システム。 - 誘電エラストマー層および当該誘電エラストマー層を挟む一対の電極層を有する誘電エラストマー振動素子の前記一対の電極層に電位差を生じさせる電源装置であって、
前記誘電エラストマー振動素子は、前記一対の電極層の電位差と変形量との関係が、電位差の変化に対する変形量が相対的に大である高応答領域、前記高応答領域よりも、小電位差の領域であって電位差の変化に対する変形量が相対的に小である小電位差側の低応答領域、および前記高応答領域よりも大電位差の領域であって電位差の変化に対する変形量が相対的に小であるかまたは前記誘電エラストマー層の破断点を含む大電位差側の低応答領域、を有しており、
交流電圧からなる波形電圧と、前記高応答領域の電位差を生じさせる直流電圧であるバイアス電圧と、が合成された振動信号電圧を前記一対の電極層に印加することにより前記電位差を生じさせ、
前記電源装置は、昇圧機能を有するトランスを備え、
前記電源装置の前記トランスは、1つの一次巻線と互いの巻き方向が反対である2つの二次巻線とを有し、1つの前記波形電圧から互いの位相が反転された2つの波形電圧を生じ、
前記電源装置は、互いの位相が反転された2つの振動信号電圧を互いの前記誘電エラストマー層が伸長状態で固定された2つの前記誘電エラストマー振動素子に出力し、
前記トランスの2つの前記二次巻線の結合点に、前記バイアス電圧が入力される、電源装置。
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