SE525649C2 - Mikroaktuator innefattande ett bärsubstrat, ett volymändrande skikt och en förstärkande struktur - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 525 649 2 Det finns därför behov av en konstruktion som ger en bättre kontroll av rörelsen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN: Med anledning av detta är ett mål med uppfinningen att lösa ovanstående problem med kontrollerad rörelse.

Problemet löses, i enlighet med uppfinningen, sätt att den innefattar en förstärkande struktur, vilken har en ojämnt genom att konstruera mikroaktuatorn på ett sådant fördelad böjstyvhet och att denna förstärkande struktur är fördelad förstärkande strukturen över något av lagren innefattar över något av lagren. Fördelningen av den såväl att placera strukturen inuti något av lagren som att placera den ovanpå något av lagren.

Mikroaktuatorer är, i uppfinningens innebörd, laminerade konstruktioner med två markant större dimensioner X och Y, bredd och Y- dimensionen är dess längd, och en markant mindre dimension där X-dimensionen är mikroaktuatorns Z, mikroaktuatorns höjd. Den förstärkande strukturen är fördelad i X-Y-dimensionerna. inkluderar konstruktioner med Termen mikroaktuator dimensioner i centimeterskala och mindre.

Ett lager hädanefter att refereras till som bärsubstratlager, och med mindre relativ volymförändring kommer ett material med en större relativ volymändring kommer att refereras till som ett volymändrande lager.

I enlighet med uppfinningen refererar ett volymändrande lager till skillnad i relativ till som åstadkommer en förhållande ett material volymförändring i 10 15 20 25 30 35 525 649 3 bärsubstratmaterialet. skulle Exempel på Utan den relativa volymändringen sätt. tjänstgöra som mikroaktuatorn inte' fungera på avsett material som kan bärsubstratlager och som volymändrande lager kommer att beskrivas.

I exemplen nedan drivs volymändringen elektrokemiskt genom en applicerad elektrisk potential. I enlighet med uppfinningen kan emellertid volymändringen förorsakas av annan kemisk eller fysikalisk princip än elektrokemisk, som t. ex. termisk expansion eller lösningsmedelinducerad svällning där andra stimuli än en elektrisk potential utnyttjas.

Den förstärkande strukturen kan enligt uppfinningen arrangeras pà olika ~sätt i mikroaktuatorn.

Företrädelsevis arrangeras den förstärkande strukturen som làngsträckta element, vilka har sin längsta dimension arrangerad tvärs mikroaktuatorns rörelse. Till exempel kan de làngsträckta balk- stavformade. Det vill säga tvärsnittet av de làngsträckta elementen vara eller elementen är eller cirkulära. Den rektangulära förstärkande strukturen kan också bestå av en orienterad film. En orienterad film har en böjstyvhet som är olika i olika laterala dimensioner av filmen. Det är därmed filmens naturliga orientering som utgör den förstärkande strukturen.

Enligt förstärkande strukturen vara arrangerad delvis eller helt några utföranden av uppfinningen kan den inuti något av de nämnda lagren eller helt utanför dessa lager. Den förstärkande strukturen kan också vara helt omsluten av, eller innesluten i nàgot av de nämnda lagren. Den förstärkande strukturen kan också vara arrangerad mellan två av lagren som är laminerade ihop och på så sett innesluter den förstärkande strukturen. 10 l5 20 25 30 525 649 Den förstärkande strukturen kan, enligt ytterligare utföranden av uppfinningen, vara gjord av samma material som ett av de nämnda lagren. Den förstärkande effekten uppnås i detta fall genom att ha olika tjocklek av materialet på olika delar av substratet. Ytterligare ett sätt att uppnå målet med uppfinningen är att korrugera ett av lagren olika på olika ställen eller pá annat sätt ändra böjstyvheten så att den varierar över detta lager.

I utförandet där den förstärkande strukturen är gjord av ett separat material, är materialet varken det samma som det volymändrande lagrets material eller bärsubstratets material.

I utförandet där den förstärkande strukturen är gjord av ett separat material och är arrangerad som ett lager, kan olika böjstyvhet uppnås pá samma sätt som beskrivits ovan rörande bärsubstratet, d v s den förstärkande strukturen att lägga till ett eller på fàs genom med varierande tjocklek böjstyvheten varierar över lagret. lager annat sätt arrangerad så att Omfattningen av denna uppfinning innefattar även möjlighet att kombinera de olika utförandena så att den innefattar en andra förstärkande struktur, t. ex. en första förstärkande struktur arrangerat som ett separat lager och en andra förstärkande struktur arrangerat i eller som del av det volymändrande lagret eller bärsubstratlagret. Enligt uppfinningen kan mikrcaktuatorn också utgöra flera förstärkande strukturer. 10 15 20 525 649 BESKRIVNING AV FIGURERNA: la-b mikroaktuator Figur A2a-b mikroaktuator Figur 3a-b mikroaktuator Figur 4a-b mikroaktuator Figur 5a-b mikroaktuator Figur 6a-b mikroaktuator Figur visar enligt visar enligt visar enligt visar enligt visar enligt visar enligt schematiskt tvärsnittet av en ett utförande av uppfinningen. schematiskt tvärsnittet av en ett andra utförande av uppfinningen. schematiskt tvärsnittet av en ett tredje utförande av uppfinningen. schematiskt tvärsnittet av en ett fjärde utförande av uppfinningen. schematiskt tvärsnittet av en ett femte utförande av uppfinningen. schematiskt tvärsnittet av en ett sjätte utförande av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 525 649 6 DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN: I följande stimulerad mikroaktuator elektriskt är dock inte beskrivning är en beskriven. Uppfinningen begränsad till elektriskt stimulerade mikroaktuatorer.

En mikroaktuator kan bestå av fler än tvà lager, även om detta inte nämns i dessa exempel.

Figur 1 visar ett utförande av uppfinningen. I figur la visas mikroaktuatorn i ett tillstànd då en spänning är applicerad. Figur la visar ett tvärsnitt av mikroaktuatorn. Mikroaktuatorn omfattar ett volymändrande material arrangerat i lager 1. Detta volymändrande material kan vara en ledande polymer som t. ex. polypyrrol, polyanilin eller polytiofen. Det volymändrande lagret 1 är laminerat till ett bärsubstratlager 2.

Bärsubstratlagret 2 kan vara gjort av en metall eller en polymer. En förstärkande struktur 3 är arrangerad på ena sidan av det volymändrande materialet 1. Den förstärkande strukturen kan vara gjord av exempelvis epoxy eller polyuretan. Exemplen på material som angivits för de olika delarna av mikroaktuatorn gäller för samtliga utföranden.

Enligt detta utförande är den förstärkande strukturen utformad som balkformade element arrangerade transversellt i relation till mikroaktuatorns rörelseriktning.

I figur la visas mikroaktuatorn i ett tillstànd då en spänning är applicerad. En normal applicerad spänning är vanligtvis runt -l V.

När spänningen tas bort kontraherar det volymändrande materialet och mikroaktuatorn böjer sig. Som en följd av den förstärkande strukturen 3 kommer rörelsen att bli mjuk, kontrollerad och i en förutbestämd riktning.

Ytterligare utföranden, som visas i figurerna 2-6, visar 10 15 20 25 30 35 525 649 7 också mikroaktuatorn i ett tillstànd då spänningen är applicerad (i Figurerna a) och när spänningen inte är applicerad (i Figurerna b), på samma sätt som beskrivits ovan för figur 1 för elektriskt aktiverbara material.

Efterföljande figurer kommer därför endast att beskrivas med avseende på deras konstruktion.

Figurer 2a-b visar en mikroaktuator enligt ett andra utförande av uppfinningen. Mikroaktuatorn består av ett volymändrande lager 1, ett bärsubstratlager 2 och en förstärkande struktur 3. Den förstärkande strukturen 3 är innesluten i det volymändrande lagret 1 och inte i kontakt med bärsubstratlagret 2. Den förstärkande strukturen 3 har formen av balkformade element.

Figurer 3a-b visar ett tredje utförande av uppfinningen. består enligt detta volymändrande lager 1, ett bärsubstratlager 2 och en Mikroaktuatorn utförande av ett förstärkande struktur 3. Den förstärkande strukturen 3 är mellan det bärsubstratlagret 2. arrangerad volymändrande lagret 1 och Den förstärkande strukturen 3 har formen av balkformade element.

Figurer 4a-b visar ett fjärde utförande av uppfinningen. består enligt detta lager 1, ett bärsubstratlager Mikroaktuatorn utförande av ett volymändrande 2 och en förstärkande struktur 3. Den förstärkande strukturen 3 är innesluten i bärsubstratlagret 2 och inte i kontakt med det volymändrande lagret 1. Den förstärkande strukturen 3 har formen av balkformade element.

Figurer Sa-b visar ett femte utförande av uppfinningen.

Mikroaktuatorn består detta volymändrande lager 1, ett bärsubstratlager 2 enligt utförande av ett och en förstärkande struktur 3. Den förstärkande strukturen 3 är arrangerad utanför bärsubstratlagret 2 och inte i kontakt 10 15 20 25 525 649 8 med det förstärkande strukturen 3 har formen av balkformade element. volymändrande lagret l. Den Figurer 6a-b visar en mikroaktuator enligt ett sjunde utförande av uppfinningen. Mikroaktuatorn består av ett volymändrande lager 1 och ett bärsubstratlager 2. En struktur 3 fås bärsubstratlagret 2 så att detta har olika tjocklek pà olika delar av lagret 2. Den förstärkande strukturen är detta förstärkande genom att konstruera därmed inte gjord av ett separat material i utförande.

Exemplen ovan är endast angivna för att visa på olika sätt att genomföra uppfinningen och begränsar inte uppfinningen. De visade utförandena kan kombineras på olika sätt enligt uppfinningen.

Till exempel kan utförandet i figur 1 och 3 kombineras och ge upphov till ett utförande med en förstärkande struktur utanför det volymändrande lagret och en förstärkande struktur inuti det volymändrande lagret. Övriga utföranden kan kombineras på samma sätt och ge upphov till en starkare förstärkande struktur om så behövs. Varje utförande i figurerna kan också kombineras med en förstärkande struktur i form av en orienterad film. I enlighet med uppfinningen kan fler än tvâ av ovan beskrivna sätt att konstruera den förstärkande strukturen kombineras.

Claims (10)

1. 0 15 20 25 30 35 649 o . gg :sou .O . ...no I" o 0 f" '° '. 33- ~ ° 2.33 I O' 5' :g aoouøoo I . p 0 2.' :'u.oI f ' 2 .nc.oøø Il I , n o c KRAV: l. Mikroaktuator bestående av ett volymändrande lager (1) och ett bärsubstratlager (2), a t t mikroaktuatorn innefattar en förstärkande struktur k ä n n e t e c k n a d a v (3) som har en ojämnt fördelad böjstyvhet och att den förstärkande (1), (2) för att kontrollera mikroaktuatorns rörelseriktning. strukturen (3) är utspridd över något av lagren

2. Mikroaktuator enligt krav 1, a t t är gjord av ett separat k ä n n e t e c k n a d a v den förstärkande strukturen (3) material.

3. Mikroaktuator enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v a t t den förstärkande strukturen (3) är arrangerad på någon sida av det volymändrande lagret (1) eller bärsubstratlagret (2).

4. Mikroaktuator enligt krav 2, a t t den förstärkande strukturen (3) k ä n n e t e c k n a d a v är arrangerad inuti det volymändrande lagret (l) eller bärsubstratlagret (2).

5. Mikroaktuator enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a t t strukturen (ß) är en a v den förstärkande bärsubstratlagret (2) eller det volymändrande lagret (1).

6. Mikroaktuator enligt något av föregående krav, Qccc 0 OOÛÛ 0 Iota OO . 0 del avi 10 15 20 5225 649 10 k ä n n e t e c k n a d a v a t t den förstärkande strukturen (3) är arrangerad som långsträckta element.

7. Mikroaktuator enligt krav 6 som har rörelseriktning, a t t (3) är arrangerade vinkelrätt i k ä n n e t e c k n a d a v de långsträckta elementen förhållande till mikroaktuatorns rörelseriktning.

8. Mikroaktuator enligt krav 5 a t t arrangerad i form av en (2). k ä n n e t e c k n a d a v den förstärkande strukturen (3) ökning av tjockleken i delar av bärarsubstratlagret

9. Mikroaktuator enligt krav 2 k ä n n e t e c k n a d a v a t t den förstärkande strukturen (3) är utformad som ett lager med varierande tjocklek.

10. Mikroaktuator enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a d a v a t t den förstärkande strukturen (3) innefattar en orienterad film. 0000 0 0010 00 . O 000000