TW201429147A - 用於輥軋介電彈性轉換器之電性互連終端 - Google Patents

用於輥軋介電彈性轉換器之電性互連終端 Download PDF

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TW201429147A
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席蒙詹姆士 比格斯
羅傑 希區柯克
陶爾貝區 李
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Abstract

本發明提供一種介電彈性轉換器，其包括第一與第二端以及被連接至該介電彈性轉換器之該等個別第一與第二端的第一與第二電性終端。一種系統還包含：一基板；一導體彎褶部，其中一端被附接至該基板且另一端被配置成用以接收一負載。一第一電性連接器接頭會被附接至該彎褶部，用以接收該第一電性終端，以及一第二電性連接器接頭會被附接至該基板，用以接收該第二電性終端。另一種系統還包含一活動鉸鏈，用以撓性耦合兩個分離的基板，其中，該等基板中至少一者可響應於供能給該介電彈性轉換器而移動。

Description

用於輥軋介電彈性轉換器之電性互連終端
本發明大體上關於電活性聚合物，且更明確地說，關於用於輥軋介電彈性轉換器之電性互連終端及其製程。
今日使用的各式各樣裝置依賴於用以將電能轉變成機械能的致動器。相反地，許多發電應用操作則將機械動作轉變成電能。依此方式被用來得到機械能的相同類型裝置可稱為發電機(generator)。同樣地，當該結構被用以將物理刺激(例如，振動或壓力)轉變成電訊號而達到測量目的時，其可能具有感測器的特徵。又，「轉換器(transducer)」可被用來上位表示任何前述裝置。
數種設計考量偏好選用高級介電彈性材料，亦稱為「電活性聚合物」，來製作轉換器。此等考量包含電位作用力、電力密度、電力轉變/消耗、尺寸、重量、成本、響應時間、責任循環、維修需求、環境衝擊、...等。因此，於許多應用中，電活性聚合物技術可理想替代壓電式、形狀記憶合金和電磁裝置，例如，馬達及螺線管。
電活性聚合物轉換器包括兩個電極，它們具有可變形特徵並且藉由一薄的彈性介電材料分開。當施加電壓差至該等電極，相反帶電電極會相互吸引，從而壓縮其間的聚合物介電層。當該等電極被拉引更靠近時，當該介電聚合物膜在平面方向(沿著X軸與Y軸)中膨脹時，其會變得 更薄(Z軸分量收縮)，也就是，該膜的位移係平面內(in-plane)。該電活性聚合物膜可能還會被配置成用以在正交於該膜結構的方向中(沿著Z軸)產生移動，也就是，該膜的位移係平面外(out-of-plane)。舉例來說，美國專利案第7,567,681號便揭示提供此平面外位移(亦稱為表面變形或厚度模式偏折)的電活性聚合物膜構造。
電活性聚合物膜的材料和物理特性可改變並受到控制，以便客製設計該轉換器所經歷的變形。更明確地說，聚合物膜和電極材料之間的相對彈性、該合物膜和電極材料之間的相對厚度及/或聚合物膜及/或電極材料的變動厚度、聚合物膜及/或電極材料的實體圖樣(用以提供局部活性區和非活性區)、整體電活性聚合物膜上的張力或預應變、以及施加在該膜上的電壓量或是在該膜上誘發的電容量之類的因素皆可受控並且改變，以便在活性模式中客製設計該膜的特點。
有許多應用受惠於此等電活性聚合物膜提供的優點，不論是單獨使用該膜或是在電活性聚合物致動器中使用它。該等許多應用中其中一項涉及使用電活性聚合物轉換器作為致動器，用以在使用者介面裝置中產生觸覺(haptic)、觸感(tactile)、振動式回授(經由被施加至使用者身體的作用力來傳達資訊給使用者)、以及類似物。有許多運用此回授的已知使用者介面裝置，通常係響應於由使用者起始的作用力。可以運用此種回授的使用者介面裝置的範例包含鍵盤(keyboard)、小鍵盤(keypad)、遊戲控制器、遙控器、觸碰螢幕、電腦滑鼠、軌跡球、觸控筆(stylus stick)、遙桿(joystick)、...等。使用者介面裝置可能包括和來自該裝置之回授或資訊有關且使用者可操縱、扣接、及/或觀察的任何表面。此介面表面的範例包含，但是並不受限於，按鍵(舉例來說，鍵盤上的按鍵)、遊戲觸墊或按鈕、顯示螢幕、...等。
在消費性電子媒體裝置中及眾多其它商用和消費性應用中 使用電活性聚合物材料突顯提高生產量及降低製造成本的需求。所以，需要簡單且快速安裝電活性聚合物裝置的方法。此外，類白熾燈泡的介電彈性轉換器偶爾會燒毀且需要置換。其會希望最小化用以置換它們的時間、精力、以及費用。另外，有時候會希望將致動器直接放在印刷電路板上。這能夠消除纜線和連接器的成本並節省空間。該項技術揭示許多方式用以和介電彈性轉換器進行電性與機械性連接。舉例來說，美國專利案第7,915,789 B2號揭示使用機械螺絲來進行電性與機械性連接。在美國專利案第7,940,476 B2號中則利用習知撓性纜線進行電性連接並且利用螺絲扣件進行機械性連接。該項技術中的此等方式皆有缺點。在美國專利案第7,915,789 B2號中需要螺絲起子旋緊會在使用時鬆開而導致不可靠電性接觸的機械螺絲。在美國專利案第7,940,476 B2號中所揭示的撓性纜線與連接器的成本則可能很龐大。
本發明提供用於介電彈性轉換器的電性互連，例如，快速連接終端(quick-connect terminals)。電性互連讓轉換器電性耦合至外部系統。該等終端提供電性與機械性連接。快速連接介電彈性轉換器的非限制性實例係由介接介電彈性轉換器和公連接器接頭的終端來提供。
於一實施例中，一種介電彈性轉換器包括：一第一端與一第二端；一第一電性終端，被連接至該介電彈性轉換器的第一端；以及一第二電性終端，被連接至該介電彈性轉換器的第二端。
於另一實施例中，一種系統包括一實心介電彈性轉換器輥，其包括：一第一端與一第二端；一第一電性終端，被連接至該實心介電彈性轉換器輥的第一端；一第二電性終端，被連接至該實心介電彈性轉換器輥的第二端；一基板；一導體彎褶部，其中一端被附接至該基板且另一端 被配置成用以接收一負載；一第一電性連接器接頭，被附接至該彎褶部，用以接收該第一電性終端；以及一第二電性連接器接頭，被附接至該基板，用以接收該第二電性終端。
於又一實施例中，一種系統包括一實心介電彈性轉換器輥，其包括：一第一端與一第二端；一第一電性終端，被連接至該實心介電彈性轉換器輥的第一端；一第二電性終端，被連接至該實心介電彈性轉換器輥的第二端；一第一基板，包括一第一電性連接器接頭，用以接收該第一電性終端；一第二基板，包括一第二電性連接器接頭，用以接收該第二電性終端；以及一活動鉸鏈(living hinge)，用以撓性耦合該等第一與第二基板。該等第一與第二基板中至少一者可響應於供能給該實心介電彈性轉換器輥而移動。
熟習本技術的人士閱讀下面有更完整說明之本發明的細節便會明白本發明的前述和其它特點及優點。此外，本文中所述之製程與裝置的變化包含在許可的情況下結合落在本發明範疇裡面的實施例或實施例的觀點，不過，本文中並沒有明確顯示或討論此等結合。
100‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
100'‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
101‧‧‧介電膜層疊
102‧‧‧介電膜
104‧‧‧介電膜
106‧‧‧電極
1061‧‧‧電極
1062‧‧‧電極
1063‧‧‧電極
108‧‧‧電極
1081‧‧‧電極
1082‧‧‧電極
1083‧‧‧電極
110‧‧‧電極重疊的區域
112‧‧‧末端
114‧‧‧末端
120‧‧‧膜
122‧‧‧內襯
124‧‧‧中空
126‧‧‧輥軋介電彈性轉換器
128‧‧‧關係圖
130‧‧‧曲線
132‧‧‧最內層
134‧‧‧最外層
136‧‧‧內層
138‧‧‧外側線圈
150‧‧‧層疊
152‧‧‧框架
154‧‧‧內襯
156‧‧‧載板
158‧‧‧切除
160‧‧‧切割路徑
162‧‧‧移除
164‧‧‧安置
166‧‧‧輥軋機
168‧‧‧磨刷滾輪
170‧‧‧移動
172‧‧‧反向旋轉
174‧‧‧方向
176‧‧‧回撤
177‧‧‧方向
178‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
178a‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
178b‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
178c‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
180‧‧‧搬運
182‧‧‧切割設施
184‧‧‧切割器
186‧‧‧分割
190‧‧‧塗敷
192‧‧‧黏著劑
194‧‧‧電性終端
194a1‧‧‧終端
194a2‧‧‧終端
194b1‧‧‧終端
194b2‧‧‧終端
194c1‧‧‧終端
194c2‧‧‧終端
196(圖7K)‧‧‧附接及固化
196(圖9)‧‧‧可移動的爪鉗
198‧‧‧固定的爪鉗
200‧‧‧狹長孔徑
202‧‧‧對齊狹槽
204‧‧‧對齊狹槽
206‧‧‧層
208‧‧‧層
210‧‧‧層
212‧‧‧運動控制系統
214‧‧‧方向
218‧‧‧滑動
222‧‧‧紡織覆蓋物
224‧‧‧介電彈性轉換器輥
226‧‧‧外層
228‧‧‧起皺
230‧‧‧電極圖樣
2321‧‧‧重疊區
2322‧‧‧重疊區
234‧‧‧設施
235‧‧‧間隙
236‧‧‧狹槽
238‧‧‧間隙
240‧‧‧凸輪
300‧‧‧推知模型
302‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
304‧‧‧外環圈
304'‧‧‧外環圈
306‧‧‧關係圖
308‧‧‧作用力
310‧‧‧關係圖
312‧‧‧曲線
314‧‧‧曲線
316‧‧‧關係圖
318‧‧‧響應
320‧‧‧關係圖
322‧‧‧受壓縮
324‧‧‧受張力
326‧‧‧關係圖
328‧‧‧受壓縮
330‧‧‧受張力
332‧‧‧剛性關係代表圖
400‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
402‧‧‧受壓縮
404a‧‧‧爪鉗
404b‧‧‧爪鉗
410‧‧‧幾何模型
412‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
412'‧‧‧受到徑向壓縮的實心介電彈性轉換器輥
414‧‧‧關係圖
416‧‧‧曲線
418‧‧‧靜態平衡圖
420‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
420'‧‧‧受到徑向壓縮的實心介電彈性轉換器輥
422‧‧‧關係圖
424‧‧‧模型曲線
426‧‧‧測量結果
430‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
430'‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
430"‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
430'''‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
432‧‧‧有限元素分析模型
434‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
436‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
500‧‧‧快速連接實心介電彈性轉換器輥
502‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
502a‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
502b‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
504‧‧‧快速連接終端
504a‧‧‧快速連接終端
504aa‧‧‧快速連接終端
504ab‧‧‧快速連接終端
504b‧‧‧快速連接終端
504ba‧‧‧快速連接終端
504bb‧‧‧快速連接終端
506a‧‧‧黏著劑
506b‧‧‧黏著劑
508a‧‧‧凹腔
510‧‧‧帽部
510a‧‧‧帽部
510b‧‧‧帽部
512a‧‧‧懸臂彈簧
512b‧‧‧懸臂彈簧
514‧‧‧空間
520‧‧‧快速連接系統
522‧‧‧彎褶部
524a‧‧‧公接頭
524b‧‧‧公接頭
526a‧‧‧90°公接頭
526b‧‧‧90°公接頭
528a‧‧‧底部
528b‧‧‧底部
530‧‧‧底部
532‧‧‧特徵元件
534‧‧‧印刷電路板基板
536‧‧‧負載區域
538‧‧‧方向
600‧‧‧環圈連接實心介電彈性轉換器輥
602‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
604a‧‧‧環圈連接終端
604b‧‧‧環圈連接終端
606a‧‧‧圓柱形軸部
606b‧‧‧圓柱形軸部
608a‧‧‧金屬環圈
608b‧‧‧金屬環圈
610a‧‧‧螺絲釘扣件
610b‧‧‧螺絲釘扣件
612‧‧‧凹腔
700‧‧‧環圈連接實心介電彈性轉換器輥
702‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
704a‧‧‧環圈連接終端
704b‧‧‧環圈連接終端
706a‧‧‧帽部
706b‧‧‧帽部
708a‧‧‧金屬環圈
708b‧‧‧金屬環圈
710a‧‧‧螺絲釘扣件
710b‧‧‧螺絲釘扣件
712‧‧‧凹腔
800‧‧‧金屬組件
802‧‧‧環圈
804‧‧‧垂片
806‧‧‧垂片
808‧‧‧垂片
810‧‧‧垂片
820‧‧‧金屬薄片
822‧‧‧孔徑
824‧‧‧金屬組件
826‧‧‧垂片
828‧‧‧垂片
830‧‧‧垂片
832‧‧‧垂片
900‧‧‧快速連接介電彈性轉換器輥
902‧‧‧活動鉸鏈
904‧‧‧基板
906‧‧‧基板
908‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
910a‧‧‧母終端
910b‧‧‧母終端
912a‧‧‧90°公接頭
912b‧‧‧90°公接頭
914a‧‧‧底部
914b‧‧‧底部
920‧‧‧流動限制閥
921‧‧‧方向
922‧‧‧隔板
923‧‧‧方向
924‧‧‧入口埠
926‧‧‧出口埠
928‧‧‧流動閥
930‧‧‧幫浦
931‧‧‧下行程
932‧‧‧隔板
933‧‧‧上行程
934‧‧‧入口埠
936‧‧‧出口埠
938‧‧‧阻力板
1000‧‧‧壓縮介電彈性轉換器輥
1002‧‧‧介電彈性轉換器輥
1004a‧‧‧電性終端
1004b‧‧‧電性終端
1006b‧‧‧突出部
1008a‧‧‧末端
1008b‧‧‧末端
1010b‧‧‧杯體
配合附圖來閱讀時，可以從下面的詳細說明中對本發明有最佳理解。為幫助瞭解，相同的元件符號被用來(若適用的話)標明圖式中共有的雷同元件。圖式包含如下：圖1所示的係根據本發明一實施例的實心介電彈性轉換器輥；圖2所示的係在捲繞一中空輥軋介電彈性轉換器時從一內襯處移除膜所累積的張力σp；圖3所示的係在圖2中所示之中空介電彈性轉換器輥中因張 力σp所導致的徑向應力△P；圖4所示的係當對圖2中所示之中空輥軋介電彈性轉換器增加額外纏繞時於該中空介電彈性轉換器輥中的徑向應力△P的累積關係圖；圖5所示的係在外側線圈中的張力σp所加諸的累積徑向應力P作用下崩解的中空介電彈性轉換器輥的內側線圈；圖6所示的係根據本發明一實施例的圓柱形實心介電彈性轉換器輥；圖7A至7K所示的係根據本發明一實施例用以將一有電極的介電膜層疊變成一實心介電彈性轉換器輥的製程，如圖7I與7K中所示，其中：圖7A所示的係根據本發明一實施例之多個介電膜的層疊；圖7B所示的係根據本發明一實施例從該介電膜層疊處切除一框架；圖7C所示的係根據本發明一實施例從該介電膜層疊處移除該框架；圖7D所示的係根據本發明一實施例將一具有該介電膜層疊的載板安置於一輥軋機上；圖7E所示的係根據本發明一實施例藉由在一反向旋轉磨刷滾輪下移動該載板將該介電膜層疊輥軋成一實心的介電彈性膜輥的製程；圖7F所示的係根據本發明一實施例將圖7E中所示的介電膜層疊輥軋至該製程終點的製程；圖7G所示的係根據本發明一實施例在輥軋製程結束之後的載板回撤；圖7H所示的係根據本發明一實施例將一實心介電彈性轉換 器輥搬運至切割設施，用以將該輥分割成圖7G中所示的個別實心介電彈性轉換器輥；圖7I所示的係根據本發明一實施例的實心介電彈性轉換器輥，其已被分割成個別的實心介電彈性轉換器輥；圖7J所示的係根據本發明一實施例將導體黏著劑塗敷至一終端杯之中，用以電性附接至圖7H與7I中所示的實心介電彈性轉換器輥的末端；圖7K所示的係根據本發明一實施例將該等終端杯附接及固化於圖1中所示的實心介電彈性轉換器輥的末端；圖8所示的係根據本發明一實施例在圖7D至F中所示步驟中使用到的輥軋機的細部圖；圖9所示的係根據本發明一實施例用於將該實心介電彈性轉換器輥分割成圖7H與7J中所示的個別實心介電彈性轉換器輥的切割設施的細部圖；圖10所示的係在分割之後且在將該末端曝露於一溶劑中之前根據本發明一實施例之個別已分割的實心介電彈性轉換器輥的端末圖；圖11所示的係根據本發明一實施例在塗敷一溶劑導致局部隆起及層分離之後的個別已分割的實心介電彈性轉換器輥的端末圖；圖12所示的係根據本發明一實施例用以控制如圖7D至F和圖8中所示之在一磨刷滾輪下輥軋一具有載板的實心介電彈性轉換器輥的輥軋製程的運動控制系統；圖13所示的係根據本發明一實施例用於圖7D至F和圖8中所示之輥軋製程的簡化運動控制系統，其中，滑動會發生在磨刷滾輪和成長中的實心介電彈性轉換器輥之間； 圖14所示的係根據本發明一實施例被定位在圖13中所示之磨刷滾輪的外側表面上方的紡織覆蓋物；圖15所示的係根據本發明一實施例圖解在圖14中的紡織覆蓋物的細部圖；圖16所示的係在輥軋製程期間因輥軋一具有超額預應變之預應變介電彈性膜所導致之實心介電彈性轉換器輥的外層周圍變長；圖17所示的係根據本發明一實施例介於個別實心介電彈性轉換器輥之間的鬆散排列空間中的皺褶機制；圖18所示的係一電極圖樣，其具有多個重疊區用以在實心介電彈性轉換器輥之間的飾邊(band)中提供支撐，用以防止從該等重疊區中開始的皺褶；圖19所示的係在固化期間用以將電性終端帽定位在一實心介電彈性轉換器輥的末端上的非限制性範例設施；圖20所示的係根據本發明一實施例的實心介電彈性轉換器輥的推知模型(derivation model)；圖21所示的係根據本發明一實施例由一實心介電彈性轉換器輥中每一個額外環圈所提供的作用力的關係圖；圖22所示的係根據本發明一實施例之電容變化相對於一實心介電彈性轉換器輥的軸向位移的關係圖；圖23所示的係根據本發明一實施例之阻隔作用力相對於一實心介電彈性轉換器輥的外加電壓響應的關係圖；圖24所示的係根據本發明一實施例之阻隔作用力相對於軸向位移的關係圖，圖中顯示受壓縮和受張力的實心介電彈性轉換器輥之間的差異； 圖25所示的係根據本發明一實施例之阻隔作用力相對於縱向位移的關係圖，圖中顯示受壓縮和受張力的實心介電彈性轉換器輥之間的差異；圖26所示的係根據本發明一實施例之實心介電彈性轉換器輥的剛性關係代表圖；圖27所示的係根據本發明一實施例在扁平輥模式中的實心介電彈性轉換器輥，其中，該輥被放置成在徑向方向中受壓縮，而非軸向方向；圖28所示的係根據本發明一實施例在扁平輥模式中的實心介電彈性轉換器輥的幾何模型，其中，該輥被放置成在徑向方向中受壓縮；圖29所示的係根據本發明一實施例之拉伸率相對於一實心介電彈性轉換器輥於徑向方向中的壓縮百分比的關係圖；圖30所示的係根據本發明一實施例在靜態負載下於扁平輥模式中的一實心介電彈性轉換器輥的靜態平衡圖；圖31所示的係根據本發明一實施例之電容相對於在扁平輥模式中的實心介電彈性轉換器輥的徑向方向中壓縮的關係圖；圖32A、32B、32C、以及32D所示的係根據本發明一實施例在徑向方向中提高壓縮作用力下的實心介電彈性轉換器輥；圖33所示的係根據本發明一實施例之經歷徑向壓縮的實心介電彈性轉換器輥的有限元素分析模型；圖34所示的係根據本發明一實施例之經歷徑向壓縮的實心介電彈性轉換器輥的脫層；圖35所示的係根據本發明一實施例之快速連接實心介電彈性轉換器輥的爆炸圖； 圖36所示的係根據本發明一實施例之圖35中所示的電性快速連接終端的細部圖；圖37所示的係根據本發明一實施例用於將實心介電彈性轉換器輥快速連接至一基板(例如，印刷電路板)和導體彎褶部的快速連接系統；圖38所示的係根據本發明一實施例，在印刷電路板基板的背景中，具有母快速連接終端的實心介電彈性轉換器輥；圖39所示的係根據本發明一實施例的環圈連接實心介電彈性轉換器輥；圖40所示的係根據本發明一實施例的替代環圈連接實心介電彈性轉換器輥；圖41所示的係根據本發明一實施例用以製造用於圖40中所示之實心介電彈性轉換器輥的環圈連接終端的金屬組件；圖42A至42G所示的係根據本發明一實施例用以製造用於圖40中所示之實心介電彈性轉換器輥的環圈連接終端的製程，其中：圖42A所示的係根據本發明一實施例的金屬薄片，用以界定充當圖40中所示之實心介電彈性轉換器輥的環圈連接終端的環圈部分的孔徑；圖42B所示的係根據本發明一實施例從圖42A中所示之金屬薄片中壓印出來的金屬部件；圖42C所示的係根據本發明一實施例在箭頭的方向中將圖42B中所示之金屬組件的四個垂片向上摺疊90°；圖42D所示的係根據本發明一實施例在箭頭所示的方向中將圖42C中所示之金屬組件的四個垂片倒轉摺疊180°； 圖42E所示的係根據本發明一實施例在箭頭所示的方向中將圖42D中所示之金屬組件的四個垂片向下摺疊90°；圖42F所示的係根據本發明一實施例根據圖42A至E中所示步驟所製造的最終電性終端；圖42G所示的係根據本發明一實施例之已組裝的環圈連接實心介電彈性轉換器輥；圖42H所示的係根據本發明一實施例之圖42G中所示的已組裝環圈連接實心介電彈性轉換器輥，其具有穿過該已組裝電性終端之對應環圈的安置扣件；圖43所示的係根據本發明一實施例之快速連接介電彈性轉換器輥，其結合一用以耦合兩個基板的活動鉸鏈；圖44所示的係根據本發明一實施例被配置成一定位器之圖43中所示之結合用以耦合兩個基板的活動鉸鏈的快速連接介電彈性轉換器輥；圖45所示的係根據本發明一實施例被配置成一副翼(aileron)之圖43中所示之結合用以耦合兩個基板的活動鉸鏈的快速連接介電彈性轉換器輥；圖46所示的係根據本發明一實施例被配置成一流動限制閥之圖43中所示之結合用以耦合兩個基板的活動鉸鏈的快速連接介電彈性轉換器輥；圖47所示的係根據本發明一實施例被配置成一幫浦之圖43中所示之結合用以耦合兩個基板的活動鉸鏈的快速連接介電彈性轉換器輥；圖48所示的係根據本發明一實施例之壓縮介電彈性轉換器 輥的爆炸圖，其包括一介電彈性轉換器輥以及被耦合至該轉換器輥之每一端的電性終端；以及圖49所示的係根據本發明一實施例之已組裝的壓縮介電彈性轉換器輥的透視圖，其包括藉由導體黏著劑被附接至該介電彈性轉換器輥之每一端的電性終端。
本文涵蓋圖中所示之本發明的變化例。
舉例來說，電活性聚合物裝置的範例及它們的應用在下面專利案中作過說明：美國專利案第6,343,129號、第6,376,971號、第6,543,110號、第6,545,384號、第6,583,533號、第6,586,859號、第6,628,040號、第6,664,718號、第6,707,236號、第6,768,246號、第6,781,284號、第6,806,621號、第6,809,462號、第6,812,624號、第6,876,135號、第6,882,086號、第6,891,317號、第6,911,764號、第6,940,221號、第7,034,432號、第7,049,732號、第7,034,432號、第7,049,732號、第7,052,594號、第7,062,055號、第7,064,472號、第7,166,953號、第7,199,501號、第7,211,937號、第7,224,106號、第7,233,097號、第7,259,503號、第7,320,457號、第7,362,032號、第7,368,862號、第7,378,783號、第7,394,282號、第7,436,099號、第7,492,076號、第7,521,840號、第7,521,847號、第7,567,681號、第7,595,580號、第7,608,989號、第7,626,319號、第7,750,532號、第7,761,981號、第7,911,761號、第7,915,789號、第7,952,261號、第8,183,739號、第8,222,799號、第8,248,750號；以及美國專利申請公開案第2007/0200457號、第2007/0230222號、第2011/0128239號、以及第2012/0126959號。本文以引用的方式將前面完整併入。
於各實施例中，本發明針對習知的中空輥軋介電彈性轉換器 及其製程提供各種改良。本發明的實施例藉由將介電彈性膜捲繞成實心輥來克服此等缺點，該實心輥不會浪費空間並且在增加轉動時不會崩解。本發明還揭示一種輥軋機，以及利用該機器來製造介電彈性致動器輥的製程、材料、以及設施，如本文在本發明之發明部分的詳細說明中的說明。
於其它實施例中，本發明提供一種介電彈性轉換器，其包括用於將該介電彈性轉換器電性耦合至外部系統的快速連接終端。該等電性終端提供電性與機械性連接。一快速連接介電彈性轉換器的非限制性範例係由介接該介電彈性轉換器與公連接器接頭的電性終端來提供，例如，AMP,Inc.所生產的FASTON快速連接與終端。此範例中所提供的電性終端包括和一帽部整合的兩個懸臂彈簧，全部都由導電材料製成。該等帽部會利用導體黏著劑接合至該實心介電彈性轉換器輥的末端。該等彈簧終端可反轉扣接一公連接器接頭。
於各實施例中，本發明提供一種具有快速連接底座的介電彈性轉換器。一導電黏著劑讓該介電彈性轉換器電性及機械性連接至蓋住它的終端。該等終端包括可於其中滴塗該導電黏著劑的類帽狀或類杯狀區域。該等帽部接著會被附接至該轉換器的末端且該黏著劑會被固化。一溶劑可被加至該導電黏著劑，以便在該介電彈性轉換器耦合至該黏著劑的末端處產生局部隆起。此隆起會分離該轉換器的各層，使得該黏著劑能夠滲入層之間有空隙的空間。固化之後，黏著劑和介電質的交叉層便提供機械性與電性堅固的連接。該等終端可被配置成讓該介電彈性轉換器適應於FASTON連接器標準。舉例來說，該快速連接介電彈性轉換器可利用大小經過設計適合母FASTON終端的一或更多個公接頭安置於一印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)可安置的導體設施上。該設施會以偏移及/或有角度配向的方式被焊接，以便在略長過該介電彈性轉換器之放置臺長度的 公接頭之間留下間隙。將介電彈性轉換器安置於該間隙中會產生所希的預應變。該介電彈性轉換器還能夠結合一活動鉸鏈，其中，一致動器可讓該轉換器耦合的基板直接移動。基板本身因而會變成各種系統(例如，定位器、副翼、流動限制閥、幫浦)的組件。
用於輥軋介電彈性轉換器輥的此等電性互連終端的各種實施例會在下面配合圖35至49作說明。然而，在說明圖35至49之前，本發明先說明圖1至34，用以提供後面說明的背景。
下面配合圖1至19討論的各種實施例提供一種藉由將層疊膜輥軋成緊密螺旋體(本文中稱為「實心」)所形成的介電彈性轉換器輥。多個個別實心介電彈性轉換器輥可藉由分割切割該等轉換器輥來生產，其中，切割必須能夠電性連接至該等輥的末端。一由溶劑配製而成的導體黏著劑可被用來隆起輥的末端，用以改良該等輥機械性和電性連接至終端。本發明還提供一種用於介電彈性致動器的輥軋機，其係由一相對於前進平板而反向旋轉的磨刷滾輪所構成。本發明提供另一種輥軋機，其中，運動控制會因旋轉該磨刷滾輪的速度快於該載板前進速度而簡化。本發明提供一種用於該磨刷滾輪的無黏性紡織覆蓋物(non-stick textile cover)，藉由使用能夠局部性偏折以最小化接觸應力的針織線(knit thread)來最小化接觸面積而最小化黏性。本發明還提供一種用於轉換器輥的電極圖樣，其中，電極會重疊以便支撐該輥中會起皺及開始產生皺褶的區域。本發明還提供用於切割輥和黏著終端的新穎設施，用以配合輥軋機來使用。
該等實心轉換器輥會克服起皺問題，該問題通常會限制能夠增加至中空型轉換器輥的轉圈數。實心轉換器輥還會節省本技術中已知中空型輥所浪費的空間。輥軋機會以較快的速度及較低的成本形成幾何公差小於用手輥軋的實心輥。一用於該機器中之磨刷滾輪的順應性、紡織物、 無黏性的覆蓋物會簡化運動控制並且降低加工成本。重疊的電極圖樣會防止起皺。
圖1所示的係根據本發明一實施例的實心介電彈性轉換器輥100。實心介電彈性轉換器輥100係由兩層介電膜102、104所構成，其中一者已圖樣化成在兩側上具有一或更多層電極106、108。該等介電膜102、104層會被捲繞在一起成為緊實的實心螺旋圓柱體。電極106、108重疊的區域110充當一介電彈性轉換器。其會電性連接至該電容器的兩塊平板，其中，電極106、108接合該圓柱體的末端。電極106、108彼此偏移，以便在該實心介電彈性轉換器輥100的末端112、114處提供電性連接，俾使得可在頂端112處接取第一電極106並且可在轉換器100的底部114處接取第二電極108。在圖示實施例中的實心介電彈性轉換器輥100雖然具有直圓柱體的外形；不過，亦可採用其它外形，例如，就其它多面體外形來說，三角形、正方形、長方形。
圖2所示的係在捲繞一中空124輥軋介電彈性轉換器126時從一內襯122處移除膜120所累積的張力σp。當從內襯122處移除具有厚度「t」的膜120時無法避免部分剝除應力σp。
圖3所示的係在圖2中所示之中空輥軋介電彈性轉換器126中因從內襯122(圖中並未顯示)處剝除膜120時所創造的張力σp所導致的徑向應力△P。在下方被壓縮層中的徑向應力△P(壓力)必須支撐每一次新纏繞的張力。
圖4所示的係當對圖2中所示之中空輥軋介電彈性轉換器126增加額外纏繞時於該中空輥軋介電彈性轉換器126中的徑向應力△P的累積關係圖。當有更多纏繞增加時，中央的徑向應力△P(壓力)會提高。倘若作用力變得夠大的話，內層可能脫層並且起皺，如同拱形崩解。如關係圖 128中徑向應力△P[帕]相對於徑向距離[米]曲線130所示，最內層132上的徑向應力△P遠高於最外層134上的徑向應力△P。
在圖2至4的背景中，對介電彈性塗層的典型數值來說，單層介電膜120中的剝除應力σp和應變給定如下：
半纏繞膜的作用力平衡，如圖3中所示，可以針對徑向應力△P來解算。
層「i」中的徑向應力△P肇因於其上方的層的累積應力，給定如下面的方程式。對一具有1mm內徑之中空輥軋介電彈性轉換器126上的剝除應力σp的典型數值來說，圖4中已繪出經算出的壓力。
圖5所示的係在外側線圈134中的張力σp所加諸的累積徑向應力P作用下崩解的中空輥軋介電彈性轉換器126的內側線圈132。習知中空輥軋介電彈性轉換器126的此種「內層崩解」問題激發本案發明人開發圖6中所示的實心介電彈性轉換器輥100。
圖6所示的係根據本發明一實施例的圓柱形實心介電彈性轉換器輥100。圓柱形實心介電彈性轉換器輥100在外側線圈138中的張力σp所加諸的累積徑向應力P作用下並未發生內層136崩解。
圖7A至7K所示的係根據本發明一實施例用以將一有電極的介電膜層疊101變成一實心介電彈性轉換器輥178的製程，如圖7I與7K中所示。該製程將介電膜層疊101輥軋成一緊實的螺旋體，不會有開口軸向延伸在實心介電彈性轉換器輥178的中央。
圖7A所示的係根據本發明一實施例之層疊150兩個介電膜102、104的製程步驟。第一介電膜102包括一在頂端部分的第一電極層106和一在底部部分的第二電極層108。在兩側具有經圖樣化之電極106、108的第一介電膜102會緊緊地(受到預應力)被固持在一剛性框架152中。第一膜102連同框架152接著會在第二介電膜104仍附接至用以塗佈它的內襯154時被層疊至第二介電膜104。包括層疊膜102、104的有電極的介電膜層疊101(圖7A中並未顯示)被定位在一載板156上，該載板156係用來在輥軋製程期間固持介電膜層疊101。
圖7B所示的係根據本發明一實施例從介電膜層疊101(圖7B中並未顯示)處切除158框架152的另一製程步驟。切割路徑160在框架152的內周長裡面。
圖7C所示的係根據本發明一實施例從介電膜層疊101處移除162框架152的另一製程步驟。
圖7D所示的係根據本發明一實施例將一具有介電膜層疊101的載板156安置164於一輥軋機166上的另一製程步驟。輥軋機166包括一磨刷滾輪168，其會捲起介電膜層疊101。
圖7E所示的係根據本發明一實施例當載板156藉由一運輸機或其它合宜傳動機制在方向174中移動170時，在一反向旋轉172磨刷滾輪168下將載板156上的介電膜層疊101輥軋成一實心的介電彈性膜輥的另一製程步驟。當介電膜層疊101被輥軋時，其會從內襯154處鬆開。 該製程會持續進行直到整個介電膜層疊101被輥軋為止。圖7F所示的係根據本發明一實施例將圖7E中所示的介電膜層疊101輥軋至該製程終點的製程。
圖7G所示的係根據本發明一實施例在輥軋製程結束之後載板156於方向177中被回撤176的另一製程步驟。如圖所示，在此步驟結束時會提供一實心介電彈性轉換器輥178。
圖7H所示的係根據本發明一實施例將實心介電彈性轉換器輥178搬運180至切割設施182，用以利用一切割器184(例如，刀片或分條機)將輥178分割成圖7G中所示的個別實心介電彈性轉換器輥。
圖7I所示的係根據本發明一實施例的實心介電彈性轉換器輥178被分割186成個別的實心介電彈性轉換器輥178a、178b、以及178c的另一製程步驟。
圖7J所示的係根據本發明一實施例將導體黏著劑192塗敷190至一杯狀電性終端194用以電性附接至圖7H與7I中所示的實心介電彈性轉換器輥178a、178b、以及178c的末端的另一製程步驟。
圖7K所示的係根據本發明一實施例將終端194a1、194a2附接及固化196於實心介電彈性轉換器輥178a的末端、將終端194b1、194b2附接及固化196於實心介電彈性轉換器輥178b的末端、將終端194c1、194c2附接及固化196於實心介電彈性轉換器輥178c的末端的另一製程步驟。
圖8所示的係根據本發明一實施例在圖7D至G中所示步驟中使用到的輥軋機166的細部圖。
圖9所示的係根據本發明一實施例用於將實心介電彈性轉換器輥178分割成圖7H與7J中所示的個別實心介電彈性轉換器輥178a、178b、以及178c的切割設施182的細部圖。切割設施182包括一可移動的 爪鉗196與一固定的爪鉗198。可移動的爪鉗包括對齊狹槽202且固定的爪鉗包括對齊狹槽204，對齊狹槽204會對齊可移動的爪鉗196的對齊狹槽202。該切割設施包括一孔徑，用以於其中接收實心介電彈性轉換器輥178。可移動的爪鉗196會相對於固定的爪鉗198移動，以便界定一用於在分割製程期間接收並且固持實心介電彈性轉換器輥178在正確地方的狹長孔徑200。切割器184會前進穿過可移動的爪鉗196中的對齊狹槽202、穿過實心介電彈性轉換器輥178、以及固定的爪鉗198中的對齊狹槽204。爪鉗196、198的鉗止動作還會在準備分割中在孔徑200內拉直實心介電彈性轉換器輥178。
圖10所示的係在分割之後且在將該末端曝露於一溶劑中之前根據本發明一實施例之個別已分割的實心介電彈性轉換器輥100的端末圖。
圖11所示的係根據本發明一實施例在塗敷一溶劑至該末端導致局部隆起及層206、208、210的分離之後的個別已分割的實心介電彈性轉換器輥100’的端末圖。這會改良圖7J中所示之導體黏著劑192的滲透。在圖7K中所示之固化製程196期間，該溶劑會蒸發，留下交叉的黏膠，在圖7J與7K中所示的覆蓋端終端194及實心介電彈性轉換器輥100的電極106、108之間達到堅固的電性和機械性連接。於一實施例中，導電黏著劑192可由會隆起輥100之末端的溶劑配製而成，用以改良該等輥機械性和電性連接至終端194。
圖12所示的係用以控制利用輥軋機166將介電膜層疊101輥軋成為實心介電彈性轉換器輥178之製程的運動控制系統212。輥軋機166的磨刷滾輪168部分的半徑為rscrub。運動控制系統212可為任何基於電子處理器或數位邏輯的可程式化運動控制器，被配置成用以控制根據本發 明的磨刷滾輪168的旋轉速度與方向以及載板156的平移速度與方向。如先前配合圖7D至G的討論，載板156會以速度Vplate於方向174中前進，而磨刷滾輪168會以速度Vscrub於反方向124中旋轉。當磨刷滾輪168的外表面接觸介電膜層疊101，介電膜層疊101會開始捲起形成實心介電彈性轉換器輥178。實心介電彈性轉換器輥178的直徑會成長，直到載板156抵達行程終點為止。當載板156的速度和磨刷滾輪168的速度相配時會改良輥軋製程，而載板156超速則會讓實心介電彈性轉換器輥178堵塞在磨刷滾輪168下方。相反地，倘若實心介電彈性轉換器輥178太黏且黏著至磨刷滾輪168的話，磨刷滾輪168超速則會將實心介電彈性轉換器輥178拉離內襯154並且將其纏繞於磨刷滾輪168上。此等情況中的每一者都會造成破壞實心介電彈性轉換器輥178。據此，運動控制系統212可以根據下面的考量來程式化，用以提供從簡至繁的各種控制程度。
舉例來說，運動控制系統212可被配置成從相對簡單的控制系統至更複雜的控制系統之各種形式。於一實施例中，控制系統212可被配置成用以匹配載板156在方向174中的速度Vplate和磨刷滾輪168在方向172中的速度Vscrub，俾使得|V plate |=|V scrub |。於另一實施例中，運動控制系統212可被配置成將轉換器輥在方向214中的速度Vroll視為當直徑成長時用以補償實心介電彈性轉換器輥178之移動的新變數，俾使得|V plate |-|V roll,x|=|V scrub |。於又一實施例中，運動控制系統212可被配置成將拉伸係數「k」視為當將其從內襯154處剝除時用以補償介電膜層疊101的拉伸，俾使得|V plate |-|V roll,x |=k|V scrub |。最後，於另一實施例中，運動控制系統212可被配置成運用至少一感測器來感測作用力並且提供一封閉迴路回授機制給運動控制系統212。
倘若實心介電彈性轉換器輥178沒有黏至磨刷滾輪168的話， 便可以避免上面概述之運動控制系統212的各種配置的複雜性。於此情況中，磨刷滾輪168能夠相對於載板156快速地旋轉，因此其會一直向後磨刷實心介電彈性轉換器輥178，如下面在圖13中所示。
圖13圖解運動控制系統212的簡化施行方式，其被配置成用於解釋可能出現在磨刷滾輪168和實心介電彈性轉換器輥178之不斷成長的直徑之間的滑動218。據此，運動控制系統212可被配置成以磨刷滾輪168在方向172中的速度Vscrub為基準來控制載板156在方向174中的速度Vplate，俾使得|V plate |<<|V scrub |。
圖14所示的係被定位在圖13中所示之磨刷滾輪168的外側表面上方的紡織覆蓋物222。紡織覆蓋物222係由一無黏性材料製成，用以在磨刷滾輪168和根據本發明實施例的實心介電彈性轉換器輥178之間提供無黏性接觸。圖15所示的係根據本發明一實施例如圖14中所示之被提供在磨刷滾輪168的外側表面上方的紡織覆蓋物222的細部圖。參考圖14與15，磨刷滾輪168和實心介電彈性轉換器輥178之間合宜的無黏性接觸可藉由以針織物222覆蓋磨刷滾輪來達成。針織物222最小化介電質-滾輪接觸面積並且因而最小化黏著作用力。針織物222確保該接觸面積主要為空氣。因為針織纖維會偏折，所以，實心介電彈性轉換器輥178膜上的應力濃度會小於由硬溝槽式塑膠製成的滾輪所提供的應力濃度。這會在輥軋製程期間保護實心介電彈性轉換器輥178，使其不會遭到機械性破壞。
圖16所示的係在輥軋製程期間因輥軋一具有超額預應變之預應變介電彈性膜所導致之介電彈性轉換器輥224的外層周圍變長。根據本發明一實施例的輥軋製程的優點係能夠在輥軋製程期間施加最小預應變至該介電彈性轉換器輥。於一觀點中，該最小預應變僅為用於在輥軋製程期間從內襯處剝除該介電膜層疊所需要的預應變。這相當實用，因為超額 的預應變會導致縱向預應變減輕，其可能導致轉換器輥224的外層226周圍變長。如圖16中所示，轉換器輥224的外層226在某些地方已脫層，某些地方則沒有，從而導致起皺。因此，即使轉換器輥224的內層沒有起皺，外層224仍可能滑動。根據本發明的一實施例，此預應變造成的問題可藉由從其上塗佈著介電膜層疊的內襯處直接捲起沒有應變的介電膜層疊而最小化。
圖17所示的係根據本發明一實施例介於個別實心介電彈性轉換器輥178a、178b之間的鬆散排列空間中的皺褶機制。有電極的實心介電彈性轉換器輥178a、178b之間的無電極膜的飾邊226會造成輥軋問題。此等飾邊226中的介電層僅鬆散地受到下方層的支撐，並且可能會響應於沿著滾輪168之長度的不均勻旋轉而起皺228。此情形圖解在圖17中，其中，有電極的實心介電彈性轉換器輥178a、178b進行和它們之間的飾邊226的旋轉速率略不相同的旋轉。轉換器輥178之有電極的實心介電彈性轉換器輥178a、178b部分受到電極的支撐；而它們之間的飾邊226則沒有受到支撐並且可能起皺。從內襯處剝除層疊膜的作用力可能還會在此等飾邊226中產生V形皺褶。當轉圈增加時，該等皺褶會沿著輥的長度傳播，這並非所希。為最小化此問題，相鄰的有電極的實心介電彈性轉換器輥178a、178b的區域會重疊，如下面在圖18中所述。
圖18所示的係一電極圖樣230，其具有多個重疊區232用以在要被分割成個別實心介電彈性轉換器輥178a、178b的相鄰(並置)電極材料層之間的飾邊(band)中提供支撐。電極圖樣230會防止從該等重疊區232中開始的皺褶並且還會達成將該輥分割成個別實心介電彈性轉換器輥178a、178b。為達解釋之目的，圖中所示的第一介電膜102已脫離第二介電膜104。如圖所示，第一與第二電極106、108以交錯(偏移)的方式被塗 敷在介電膜102的反向側，以便創造重疊區232。介電膜102的第一側包含彼此並置並且藉由其間的間隙235隔開的多層電極1061、1062、以及1063材料。介電膜102的第二側包含彼此並置並且藉由其間的間隙237隔開的多層電極1081、1082、以及1083材料。介電膜102第一側的電極層1061、1062、以及1063和介電膜102第二側的電極層1081、1082、以及1083偏移或交錯，以便創造重疊區2321、2322...等。第二介電膜104仍以可脫除的方式被附接至附接至載板156的內襯154。如前面的討論，在其上每一側形成電極層1061、1062、1063、1081、1082、以及1083的第一介電膜102會被層疊至內襯154上的第二介電膜104。
圖19所示的係在固化期間用以將電性終端帽194a1、194a2定位在一實心介電彈性轉換器輥178a的末端上的設施234的非限制性範例。設施234包括：一狹槽236，用以接收實心介電彈性轉換器輥178a；以及刀片終端238，用以接收電性終端帽194a1、194a2。如前面在圖7I與7J中的討論，電性終端帽194a1、194a2充滿導電黏著劑192。實心介電彈性轉換器輥178a的末端接著會被插入填充著導體黏著劑192的電性終端帽194a1、194a2的每一者之中，並且接著在固化製程期間使用凸輪240來施加鉗止作用力至已組裝的實心介電彈性轉換器輥178a和填充著導體黏著劑192的電性終端帽194a1、194a2。
本文已經說明實心介電彈性轉換器輥的實施例、製造實心介電彈性轉換器輥的方法、以及製造實心介電彈性轉換器輥的機器。本說明書現在接著說明實心介電彈性轉換器輥在軸向張力與壓縮模式以及徑向(扁平模式)壓縮模式中的電容模型。
圖20所示的係根據本發明一實施例的實心介電彈性轉換器輥302(雷同於上面所述的實心介電彈性轉換器輥100、178)的推知模型300。 圖20中所示之圖式顯示處在鬆弛狀態中的實心介電彈性轉換器輥302，同時還顯示處在鬆弛狀態中的實心介電彈性轉換器輥302的外環圈304及處在受張力時的外環圈304'。當實心介電彈性轉換器輥302未受到張力時，實心介電彈性轉換器輥302的長度為x0；而當受到張力時，長度為(x0+x)或λx0。該模型假設有N個環圈的螺旋體而且每一環圈內的體積因為該等環圈裡面無法壓縮而不變而且環圈本身的體積也不變。每一環圈皆係一環形電容器且總電容係所有N個環圈的總和。
根據該模型所產生的主要方程式如下：
彈簧率 k=Y(y 0+y p )t 0/(x 0+x p ) 方程式8
輥直徑 D composite =2N(t film +t elec ) 方程式10
螺旋體等於N個環圈
未受張力的實心介電彈性轉換器輥302的外環圈304的外徑b0等於厚度t0的N個環圈：b0=Nt0 方程式11
不論係扁平佈局(y0t)或是捲成圓圈(πb0 2)，膜的面積都相同：
y 0 t 0=π(Nt 0)2 方程式13
每一個環圈內的體積不變
Volume0=Volume(λ) 方程式16
Volume0=πa0 2x0 方程式17
Volume(λ)=πa2 方程式18
πa0 2x0=πa2λx0 方程式19
a0 2=a2λ 方程式20
a2=λ-1 a0 2 方程式21
a=λ-1/2 a0 方程式22
每一個環圈本身的體積不變
Volume0=Volume(λ) 方程式23
Volume0=π(b0 2-a0 2)x0 方程式24
Volume(λ)=π(b2-a2)λx0 方程式25
π(b0 2-a0 2)x0=π(b2-a2)λx 方程式26
(b0 2-a0 2)=(b2-a2)λ 方程式27
b2=λ-1(b0 2-a0 2)+a2 方程式28
b=(λ-1(b0 2-a0 2)+a2)1/2 方程式29利用方程式22的結果，可進一步簡化為：b=(λ-1(b0 2-a0 2)+a2)1/2 方程式30
b=(λ-1(b0 2-a0 2)+(λ-1/2 a0)2) 方程式31
b=(λ-1(b0 2-a0 2)+λ-1 a0 2)1/2 方程式32
b=(λ-1(b0 2-a0 2+a0 2))1/2 方程式33
b=(λ-1b0 2)1/2 方程式34
b=λ-1/2b0 方程式35
環形電容器的電容
首先，電容為：
在被拉伸之後它會變長，因此，長度變成(λx0)且半徑(a與b)不再是初始半徑(a0與b0)。
取代方程式22與35的結果，可以初始幾何來表達已拉伸的電容。
電容預期會隨著拉伸率線性改變。為取得每一個環圈提供的作用力，請注意，靜電作用力相依於和靜止點相隔之擺幅所造成的電容變化。
請注意，拉伸率可以和靜止點相隔之擺幅來表達。
推知結果消去致動器的初始長度(x0)。這意謂著當致動器的長度改變時，電性作用力不預期會改變。
請注意，外徑b0為內徑(a0)加上膜的厚度(t0)。
為得到總作用力，必須加總所有N個環圈的貢獻。請注意，每一個環圈的外徑皆大於內徑一個厚度。
消去相同項
實際上，層的厚度沒有消失。其出現在該級數的上限(N)。 總層數(N)可純粹以初始幾何來表達。
預期的電容變化為沒有電壓項½V 2 的作用力表示式(方程式51)：
上面兩者皆可測量。候選範例幾何包含48.8603個環圈或近似49個環圈。據此，對近似49個環圈來說，預期作用力和電容變化如下：
圖21所示的係根據本發明一實施例由一實心介電彈性轉換器輥中每一個額外環圈所提供的作用力308的關係圖306。圖中垂直軸顯示作用力[N]，水平軸顯示環圈數。據此，每一個環圈所提供的額外作用力308會隨著環圈數線性成長。這符合預期，因為每一個線圈的面積會隨著周長線性縮放。0.1426N的總作用力近似匹配以較簡單假設(也就是，介電質堆疊、沒有被輥軋)為基礎之模型的總作用力(方程式56)。
針對沒有被捲起之平行層的計算結果如下： 據此，該模型針對電容變化提供下面可測量的預測： dC/dx=Ftot/(0.5*(1200^2))=1.9806e-007[F/m]
圖22所示的係根據本發明一實施例之電容變化相對於一實心介電彈性轉換器輥的軸向位移的關係圖310。圖中垂直軸顯示電容C[F]，水平軸顯示軸向位移x[mm]。資料實質上和該模型一致。在關係圖310中描繪兩個實心介電彈性轉換器輥中的電容變化，曲線312描繪10mm的主動長度而曲線314描繪14mm的總長度。當該等轉換器輥受到張力時會觀測到8.91E-8F/m的尖峰dC/dx。雖然這僅為預期dC/dx的44%(8.9E-8/1.9806E-7)；不過，主動面積並未全然產生全部的位移。部分位移會被該實心介電彈性轉換器輥之4mm的被動變形化去。為預測此順應性對被測量的dC/dx造成的效應，可以考慮下面兩種情況：(1)微小可忽略的電極剛性，以及(2)相對大的電極剛性，舉例來說，等於膜剛性。
情況1-電極微小可忽略
假設主動面積和被動面積有相等剛性(也就是，電極微小可忽略)，那麼，觀測值dC/dx會放大(總長度：主動長度=14mm：10mm)。觀測值dC/dx則是預期dC/dx的63%(14/10)*([8.9E-8F/m]/[1.9806E-7F/m)。
情況2-電極剛硬
倘若電極的剛性不可忽略的話，那麼，其便必須被納入考量。在平面的裝置中可能會觀測到，膜的兩側上的標準電極塗層會提高膜的偽-DC剛性，其提高數額為該膜的楊氏模數乘以二。該輥係由兩個串聯順應性所構成。主動面積為10mm長並且有兩層電極，被動面積為4mm長並且有一層電極。
s1=0.010m/(2*Y_film*Area)
s2=0.004m/(1.5*Y_film*Area)
發生在主動面積中的變形比例為 △x1/△xtot=(5/(5+2.6667)=0.6522
藉此係數來縮小會發現dC/dx是預期的((1/0.6522)*[8.9E-8F/m])/[1.98E-7F/m]=69%。當缺少直接測量電極剛性的控制資料時，這提供電容變化觀測值和巢式環圈模型如何關聯的最佳預測值。
圖23所示的係根據本發明一實施例之阻隔作用力相對於一實心介電彈性轉換器輥的外加電壓響應318的關係圖316。響應318係在位於美國麻薩諸塞州諾伍德市的INSTRON所製造之用於測量張力/壓縮的INSTRON儀器上於1200V處測量一樣本所取得，且在1200V處觀測到0.102N的阻隔作用力，如圖23中所示。阻隔作用力測量值模型預測值的74%(=[0.102N]/[0.1363N])。
圖24所示的係根據本發明一實施例之阻隔作用力相對於軸向位移的關係圖320，圖中闡明受壓縮和受張力的實心介電彈性轉換器輥之間的差異。在INSTRON儀器上測量阻隔作用力清楚顯示出使用受壓縮322和受張力324的實心介電彈性轉換器輥之間的差異，和在dC/dx中觀測到的斜率差異一致。在壓縮中，該實心介電彈性轉換器輥中的層會局部化起皺，而不會均勻壓縮。這發生在低於整條柱體之尤拉起皺極限(計算值1.5N，觀測值1.4N)的作用力(0.1N)處。
圖25所示的係根據本發明一實施例之阻隔作用力相對於縱向位移的關係圖326，圖中顯示受壓縮328和受張力330的實心介電彈性轉換器輥之間的差異。
圖26所示的係根據本發明一實施例之實心介電彈性轉換器輥的剛性關係代表圖332。實心輥之剛性的最簡單預測係忽略電極剛性及堅硬的邊界條件：k simple =YA/l=[0.6E6Pa]*([2*160E-3m]*[40E-6m])/[14E-3m]=548.6 N/m
此剛性預測值相對良好。於此等兩個樣本中的剛性觀測值僅高過理論值6至13%。
[582N/m,621N/m]./[548.6N/m]=[1.061.13]
這意謂著電極對實心介電彈性轉換器輥之剛性的影響相對為小，而且並非上面dC/dx計算中探討的主動面積中的2x倍。較佳的假設可能係將電極剛性視為微小可忽略並且預測dC/dx觀測值為該模型之預期值的約63%。
圖27所示的係根據本發明一實施例在扁平輥模式中的實心介電彈性轉換器輥400，其中，該輥400被放置成在徑向方向中受壓縮402，而非軸向方向。如圖所示，實心介電彈性轉換器輥400的一部分鉗止在爪鉗404a、404b之間，使其徑向，而非軸向，壓縮該轉換器輥400。實驗結果表示徑向(「扁平輥」)模式中的尖峰電容變化dC/dx近似軸向模式中的電容變化dC/dx的5倍。
圖28所示的係根據本發明一實施例在徑向(「扁平輥」)模式中的實心介電彈性轉換器輥412的幾何模型410，其中，該輥412被放置成在徑向方向中受壓縮。沒有受到壓縮的輥412的剖面積被描繪成虛線圓；而受到徑向壓縮的輥412’的剖面積A(x)則以實線描繪成扁平狹長的結構，中間的扁平區超過長度l並且具有圓形末端。該模型假設如下：平面外長度→平面應變；不可壓縮→A(x)=A0；以及扁平區滑動→整個周長有相等應變
徑向模式(「扁平輥」)中的實心介電彈性轉換器輥412的幾何模型可以下面方程式來描述： P 0=πx 0 方程式57
P(x)=2l+π(x 0-x) 方程式58
A 0=A(x) 方程式61
P(x)=2l+π(x 0-x) 方程式64
C=C 0 λ P 2 方程式66
圖29所示的係根據本發明一實施例之拉伸率相對於一實心介電彈性轉換器輥於徑向方向中的壓縮百分比的關係圖414。圖中垂直軸顯示拉伸率[L/L0]，而圖中水平軸顯示壓縮百分比[x/x0]。曲線416顯示拉伸率相對於壓縮百分比的非線性行為。
圖30所示的係根據本發明一實施例在靜態負載下於徑向壓縮(「扁平輥」)模式中的一實心介電彈性轉換器輥420的靜態平衡圖418。靜態平衡的定義如下：F elec +F S +F L =0 方程式67其中，Felec為電性作用力，FS為彈簧作用力，FL為外部負載。電性作用力正比於電容變化dC/dx，而電容變化dC/dx又正比於介電層的拉伸率λ=P/P0。因為此拉伸相對於輥的壓縮為近似二次式(圖29與31)，所以，電性作用力 (其為電容曲線的斜率)近似於單一常數，因此，dC/dx=k1x。彈簧作用力同樣妥適近似於單一項，因此，F S =k3x2 ½ V 2 (k 1 x)+k 3 x 2 +F L =0 方程式68
k 1 V 2 /2 x+k 3 x 2 +F L =0 方程式69
k 3 x 2 +(½ k 1 V 2 )x+F L =0方程式70在靜態負載作用下的輥的平衡位移可從下面二次方程式的根號中發現，其中，a=k3，b=1/2k1V2，而c=FL。
偽-DC輥模型
F elec =½ V 2 dC/dx 方程式72
F elec =½ V 2 (k 1 x) 方程式73
F S =k 3 x 2 方程式74
舉例來說，FL=-4,[N]
圖31所示的係根據本發明一實施例之電容相對於在扁平輥模式中的實心介電彈性轉換器輥的徑向方向中壓縮的關係圖422。圖中垂直軸顯示電容C[F]，水平軸顯示壓縮x[m]。對照於測量結果426，扁平輥模型曲線424提供電容變化相對於壓縮的合理的第一次近似。實際測量426和模型424之間的差異的可能促成因子可能係10mm主動長度中僅有7.5mm在INSTRON測試儀器中受到壓縮以及堅硬的邊界可能限制外層的延伸。
圖32A、32B、32C、以及32D所示的係根據本發明一實施例在徑向方向中提高壓縮作用力下的實心介電彈性轉換器輥430。從左至右，實心介電彈性轉換器輥430經歷遞增的壓縮作用力，因此，輥430沒有受到任何壓縮作用力，輥430'受到的壓縮作用力大於輥430，輥430"受到的壓 縮作用力大於輥430'，而輥430'''受到的壓縮作用力大於輥430"。如圖32B、32C、以及32D中所示，當其受到越來越大的壓縮作用力時，輥會開始脫層。此脫層會導致偏離模型，並且對輥的壓縮造成實際的極限。
圖33所示的係根據本發明一實施例之經歷徑向壓縮的實心介電彈性轉換器輥434的有限元素分析模型432並且表示何處的拉伸配向妥適對齊或沒有妥適對齊層的配向。
圖34所示的係根據本發明一實施例之經歷徑向壓縮的實心介電彈性轉換器輥436的內層434脫層。如同有限元素分析預測，脫層發生在主要拉伸配向穿過介電膜之厚度的區域中。
圖35所示的係根據本發明一實施例之快速連接實心介電彈性轉換器輥500的爆炸圖。快速連接實心介電彈性轉換器輥500包括一實心介電彈性轉換器輥502以及第一與第二電性快速連接終端504a、504b。第一快速連接終端504a藉由導電黏著劑506a被附接至實心介電彈性轉換器輥502的其中一端。第二快速連接終端504b藉由導電黏著劑506b被附接至實心介電彈性轉換器輥502的另一端。導電黏著劑506a會接收於快速連接終端504a的帽部510a中所界定的凹腔508a中。實心介電彈性轉換器輥502的該端接著會插入充滿導電黏著劑506a的凹腔508a之中。圖中雖然並未顯示；不過，第二快速連接終端504b同樣包括一帽部510b，用以界定用於接收導體黏著劑506b及實心介電彈性轉換器輥502的另一端的凹腔。圖中所示的第一與第二電性快速連接終端504a、504b雖然為母快速連接終端；不過，於其它實施例中，它們亦可能係公快速連接終端或是它們的組合。
圖36所示的係根據本發明一實施例之圖35中所示的電性快速連接終端504的細部圖。電性快速連接終端504包括第一與第二懸臂彈簧512a、512b，用以界定用於以可滑動的方式接收導體公接頭(垂片、刀片) 連接器的空間514，如圖37中的更詳細說明。快速連接終端504的帽部510會接收導體黏著劑和實心介電彈性轉換器輥502的其中一端，如圖35中所示及說明。
圖37所示的係根據本發明一實施例用於將第一與第二實心介電彈性轉換器輥502a、502b快速連接至一基板(圖中並未顯示，例如，印刷電路板)和導體彎褶部522的快速連接系統520。第一實心介電彈性轉換器輥502a包括第一與第二快速連接終端504aa、504ab，被配置成用於以可滑動的方式在其中一端接收一被耦合至彎褶部522的一體成形公接頭524a並且以可滑動的方式在另一端接收一90°公接頭526a，90°公接頭526a被配置成透過底部528a安置於基板。第二實心介電彈性轉換器輥502b包括第一與第二快速連接終端504ab、504bb，被配置成用於以可滑動的方式在其中一端接收一被耦合至彎褶部522的一體成形公接頭524b並且以可滑動的方式在另一端接收一90°公接頭526b，90°公接頭526b被配置成透過底部528b安置於基板。彎褶部522還包括：一底部530，用以將彎褶部522耦合至基板；以及一特徵元件532，用以安置一負載。可安置基板的底部528a、528b、530適用於焊接，或者，可藉由其它連接機制(例如，螺絲釘、鉚釘、以及類似物)附接至基板。於一實施例中，舉例來說，垂片524a、524b、526a、526b可能係由AMP,Inc.所提供的FASTON公接頭和連接器。
圖38所示的係根據本發明一實施例，在印刷電路板基板534的背景中，具有母快速連接終端504ab、504bb的實心介電彈性轉換器輥502。母快速連接終端504ab、504bb以可滑動的方式接收個別的90°垂片524b與526b。個別的90°垂片526a與526b的底部528a、528b會被焊接至基板534。於一實施例中，彎褶部522還會藉由底部530被焊接至基板534。一機械性負載會被施加於虛線所示的區域536中。實心介電彈性轉換器輥502的其 中一端會經由一標準公連接器526b被附接至基板534。另一端會被附接至客製彎褶部522，其包含一一體成形的公接頭524b，公接頭524b會依照和安置基板的標準公連接器526b相同的標準被切割。彎褶部522能夠在方向538中移動，用以在實心介電彈性轉換器輥502前後移動時使其受張力與受壓縮。基板534雖然被配置成用以固持兩個實心介電彈性轉換器輥502；不過，為清楚起見，其中一個已省略。
圖39所示的係根據本發明一實施例的環圈連接實心介電彈性轉換器輥600。環圈連接實心介電彈性轉換器輥600包括一實心介電彈性轉換器輥602以及第一與第二環圈連接終端604a、604b。環圈連接終端604a、604b包括圓柱形軸部606a、606b以及金屬環圈608a、608b。圓柱形軸部606a、606b界定多個凹腔612(圖中僅顯示一個)，用以接收實心介電彈性轉換器輥602的末端並且用以簡化導體黏著劑塗敷至實心介電彈性轉換器輥602的末端。因為此形式使用螺絲釘扣件610a、610b，所以，需要螺絲起子來置換模組。如前面配合圖10與11的說明，將實心介電彈性轉換器輥602的末端裸露於一溶劑會讓該等層產生局部隆起並且分離，讓導體黏著劑滲入。固化之後，交叉的黏膠會在終端604a、604b以及實心介電彈性轉換器輥602之間提供堅固的電性與機械性連接。熟習本技術的人士便會明白，軸部606a、606b的凹腔不需要為圓柱形，亦可能有其它形狀而相符於該介電彈性轉換器的末端，包含，但是並不受限於，用於扁平輥轉換器的橢圓形或是用於多層堆疊轉換器的長方形。
圖40所示的係根據本發明一實施例的替代環圈連接實心介電彈性轉換器輥700。環圈連接實心介電彈性轉換器輥700包括一實心介電彈性轉換器輥702以及第一與第二環圈連接終端704a、704b。環圈連接終端704a、704b包括帽部706a、706b以及金屬環圈708a、708b。帽部706a、 706b多個凹腔712(圖中僅顯示一個)，用以接收實心介電彈性轉換器輥702的末端並且用以簡化導體黏著劑塗敷至實心介電彈性轉換器輥702的末端。因為此形式使用螺絲釘扣件710a、710b，所以，需要螺絲起子來置換模組。如前面配合圖10與11的說明，將實心介電彈性轉換器輥702的末端裸露於一溶劑會讓該等層產生局部隆起並且分離，讓導體黏著劑滲入。固化之後，交叉的黏膠會在終端704a、704b以及實心介電彈性轉換器輥702之間提供堅固的電性與機械性連接。
圖41所示的係根據本發明一實施例用以製造用於圖40中所示之實心介電彈性轉換器輥的環圈連接終端704a的金屬組件800。組件800係由金屬製成並且能夠被壓印、雷射切割、定形切割(die cut)、或是進行任何其它合宜的技術。組件800包括一環圈802以及四個垂片804、806、808、810，它們會以預設的方式被摺疊或彎褶，以便製造環圈連接終端704a。
圖42A至42G所示的係根據本發明一實施例用以製造用於圖40中所示之實心介電彈性轉換器輥的環圈連接終端704a(圖40)的製程。
圖42A所示的係根據本發明一實施例的金屬薄片820，用以界定充當圖40中所示之實心介電彈性轉換器輥的環圈連接終端704a(圖40)的環圈部分的孔徑822。數個諸如圖41中所示的組件800將由金屬薄片820來製成。
圖42B所示的係根據本發明一實施例從圖42A中所示之金屬薄片820中壓印出來的金屬組件824。該金屬組件界定一孔徑822，其會形成環圈連接終端704a(圖40)的環圈部分。帽部706a(圖40)係藉由摺疊或彎褶四個垂片826、828、830、832所形成。
圖42C所示的係根據本發明一實施例在箭頭所示的方向中將圖42B中所示之金屬組件824的四個垂片826、828、830、832向上摺疊 90°。
圖42D所示的係根據本發明一實施例在箭頭所示的方向中將圖42C中所示之金屬組件824的四個垂片826、828、830、832倒轉摺疊180°。
圖42E所示的係根據本發明一實施例在箭頭所示的方向中將圖42D中所示之金屬組件824的四個垂片826、828、830、832向下摺疊90°。
圖42F所示的係根據本發明一實施例根據圖42A至E中所示步驟所製造的最終電性環圈連接終端704b。
圖42G所示的係一已組裝的環圈連接實心介電彈性轉換器輥700。環圈連接實心介電彈性轉換器輥700包括利用導體黏著劑被附接至實心介電彈性轉換器輥702的兩端的最終環圈連接終端704a、704b，用以形成根據本發明一實施例的環圈連接實心介電彈性轉換器輥700。金屬環圈708a、708b被用來接收安置扣件，用以將環圈連接實心介電彈性轉換器輥700連接至一基板。
圖42H所示的係根據本發明一實施例之圖42G中所示的環圈連接實心介電彈性轉換器輥700，其具有安置扣件708a、708b。圖42H中所示的環圈連接實心介電彈性轉換器輥700包括穿過最終電性終端704a、704b中之對應環圈708a、708b的安置螺絲釘扣件710a、710b。
圖43所示的係根據本發明一實施例之快速連接介電彈性轉換器輥900，其結合一用以耦合兩個基板904、906的活動鉸鏈902。利用已結合活動鉸鏈902的快速連接介電彈性轉換器輥900，基板(舉例來說，印刷電路板)可用以攜載驅動電子元件並且還充當致動控制桿，以便節省空間、成本、以及重量。如圖43中所示，快速連接介電彈性轉換器輥900包 括一實心介電彈性轉換器輥908，其具有利用導體黏著劑連接至其每一端的母終端910a、910b。位於快速連接介電彈性轉換器輥900的其中一端的第一終端910a被連接至一90°公接頭912a，90°公接頭912a透過底部914a被安置於第一基板904。位於快速連接介電彈性轉換器輥900的另一端的第二終端910b被連接至一90°公接頭912b，90°公接頭912b透過底部914b被安置於第二基板906。活動鉸鏈902可撓性耦合該等兩個基板904、906。基板904、906中至少其中一者可響應於供能給實心介電彈性轉換器輥908而移動。在圖43中，當實心介電彈性轉換器輥908被供能時，最右邊的基板906可移動並且能夠充當一致動控制桿。
圖44所示的係根據本發明一實施例被配置成一定位器之圖43中所示之結合用以耦合兩個基板904、906的活動鉸鏈902的快速連接介電彈性轉換器輥900。
圖45所示的係根據本發明一實施例被配置成一副翼之圖43中所示之結合用以耦合兩個基板904、906的活動鉸鏈902的快速連接介電彈性轉換器輥900。
圖46所示的係根據本發明一實施例被配置成一流動限制閥920之圖43中所示之結合用以耦合兩個基板904、906的活動鉸鏈902的快速連接介電彈性轉換器輥900。一可撓隔板922被定位在可移動基板906旁邊。一射流耦合(fluidically coupled)至可撓隔板922的入口埠924會將媒體吸入，而一射流耦合至可撓隔板922的出口埠926則傳遞來自該可撓隔板922的媒體。流經出口埠926的流體會由被耦合至基板906的流動閥928調節。當基板906在方向921中被定位朝向出口埠926的開口時，媒體的流動會受到限制。當基板906在方向923中被定位背向出口埠926的開口時，流動不會受到限制。
圖47所示的係根據本發明一實施例被配置成一幫浦930之圖43中所示之結合用以耦合兩個基板904、906的活動鉸鏈902的快速連接介電彈性轉換器輥900。一可撓隔板932被定位在可移動基板906旁邊。阻力板(flap)938被耦合至出口埠936，俾使得其會在基板906的上行程933期間閉合並且在基板906的下行程931期間張開。一射流耦合至可撓隔板932的入口埠934會在上行程933期間將幫浦的媒體吸入，而一射流耦合至可撓隔板932的出口埠936則在下行程931期間傳遞來自該可撓隔板932的媒體。
圖48所示的係根據本發明一實施例之壓縮介電彈性轉換器輥1000的爆炸圖，其包括一介電彈性轉換器輥1002以及被耦合至該轉換器輥1002之每一端的電性終端1004a、1004b。終端1004a、1004b中的每一者皆包括一杯體1010b以及一突出部1006b(圖中僅針對其中一個終端1004b來顯示)，其會被配置成被壓縮在轉換器輥1002的每一個末端1008a、1008b上。
圖49所示的係根據本發明一實施例之已組裝的壓縮介電彈性轉換器輥1000的透視圖，其包括藉由導體黏著劑被附接至介電彈性轉換器輥1002之每一端的電性終端1004a、1004b。
熟習相關技術的人士便可以運用本發明的其它細節、材料、以及替代相關配置。就常見或邏輯上運用的額外動作來說，其同樣適用本發明之基於製程的觀點。此外，本發明雖然已參考數個範例作過說明；不過，視情況可併入不同的特點，本發明並不受限於本文中針對本發明每一種變化的說明與指示。可以對本文已述之發明進行各種改變，而且可以等效例(不論本文中已述或基於簡明的理由而未併入本文中)取代，其並沒有脫離本發明的真實精神與範疇。本文中所示的任何數量個別部件或子裝配件 皆可整合在它們的設計中。此等與其它變化可藉由組裝設計原理來進行或引導。
本文中雖然大體上針對實心介電彈性轉換器輥來作說明；不過，熟習本技術的人士便會明瞭，本發明同樣適用於所有類型的轉換器架構，包含介電彈性輥、實心介電彈性輥、以及介電彈性多層堆疊。
下面有編號的條文以任何組合的方式提出本文中所述之主要內容的各項觀點：
1.一種包括一第一端與一第二端的介電彈性轉換器，其中，一第一電性終端會被連接至該介電彈性轉換器的第一端；以及一第二電性終端會被連接至該介電彈性轉換器的第二端。
2.根據申請專利範圍第1項的介電彈性轉換器，進一步包括一導體黏著劑，用以將該等第一與第二電性終端連接至該介電彈性轉換器的個別第一與第二端。
3.根據申請專利範圍第1項的介電彈性轉換器，其中，該等第一與第二電性終端各包括一帽部，用以界定一於其中接收該介電彈性轉換器之其中一端的凹腔。
4.根據申請專利範圍第1項的介電彈性轉換器，其中，該等第一與第二電性終端各包括一快速連接終端。
5.根據申請專利範圍第4項的介電彈性轉換器，其中，該快速連接終端包括第一與第二懸臂彈簧，用以界定一能夠以可滑動的方式接收導體公接頭的空間。
6.根據申請專利範圍第1項的介電彈性轉換器，其中，該等第一與第二電性終端各包括一環圈連接終端，其包括一軸部與一金屬環圈，或者，其中，該等第一與第二電性終端包括一杯體，其具有一被配置成用 以壓縮在該介電彈性轉換器之個別第一與第二末端上的突出部。
7.一種系統，包括一介電彈性轉換器，其包括：一第一端與一第二端；一第一電性終端，被連接至該介電彈性轉換器的第一端；一第二電性終端，被連接至該介電彈性轉換器的第二端；一基板；一導體彎褶部，其中一端被附接至該基板且另一端被配置成用以接收一負載；一第一電性連接器接頭，被附接至該彎褶部，用以接收該第一電性終端；以及一第二電性連接器接頭，被附接至該基板，用以接收該第二電性終端。
8.根據申請專利範圍第7項的系統，其中，該等第一與第二電性終端係快速連接母連接器，而該等第一與第二連接器為公接頭。
9.根據申請專利範圍第7項的系統，其中，該第一接頭會被電性耦合至該彎褶部。
10.根據申請專利範圍第7項的系統，其中，該第二接頭係一90°公接頭，其包括一被配置成用以安置於該基板的底部。
11.根據申請專利範圍第7項的系統，其中，該彎褶部包括一底部，用以將該彎褶部的其中一端耦合至該基板。
12.根據申請專利範圍第11項的系統，其中，該基板包括：一第一基板，包括一第一電性連接器接頭，用以接收該第一電性終端；一第二基板，包括一第二電性連接器接頭，用以接收該第二電性終端；其中，該系統進一步包含一活動鉸鏈，用以撓性耦合該等第一與第二基板；且其中，該等第一與第二基板中至少一者可響應於供能給該介電彈性轉換器而移動。
13.根據申請專利範圍第12項的系統，進一步包括：一可撓隔板，被定位在可移動基板旁邊；一射流耦合至該可撓隔板的入口埠，用以將媒體吸入至該可撓隔板；以及一射流耦合至可撓隔板的出口埠，用以 傳遞來自該可撓隔板的媒體。
14.根據申請專利範圍第1至14項中任一項的介電彈性轉換器，其中，該轉換器的架構選擇自下面所組成的群之中：介電彈性輥、實心介電彈性輥、以及介電彈性多層堆疊。
另外，可想像的係，已述創造性變化例的任何非並要特點可以獨立或者結合本文中所述任何一或更多項特點的方式被提出並主張。單數項包含複數個相同項存在的可能性。更明確地說，如本文中和隨附申請專利範圍中的用法，除非明確提及，否則，單數形「一」和「該」包含複數個引證對象。換言之，該等冠詞之用法允許在上面說明和下面申請專利範圍中採用「至少一」對象項目的描述。進一步要注意的係，申請專利範圍之起草會排除任何非必要元件。因此，本聲明的用意在於充當配合專利主張元件之敘述而使用之諸如「只有」、「僅」、以及類似詞的排外性術語或是使用「負面」限制條件的前行基礎。申請專利範圍中未使用此排外性術語，「包括」一詞可能包含任何額外元件一不論申請專利範圍中是否列舉給定數量的元件，或者，一特徵元件之加入亦可被視為轉變申請專利範圍中所提出之元件的本質。換言之，除非本文中明確定義，否則，本文中使用的所有技術性與科學性用詞皆盡可能以普遍理解的意義廣義地提出，同時保持申請專利範圍合法性。
100‧‧‧實心介電彈性轉換器輥
102‧‧‧介電膜
104‧‧‧介電膜
106‧‧‧電極
108‧‧‧電極
110‧‧‧電極重疊的區域
112‧‧‧末端
114‧‧‧末端

Claims (14)

  1. 一種包括一第一端與一第二端的介電彈性轉換器，其中，一第一電性終端被連接至該介電彈性轉換器的該第一端；以及一第二電性終端被連接至該介電彈性轉換器的該第二端。
  2. 根據申請專利範圍第1項的介電彈性轉換器，進一步包括一導體黏著劑，用以將該等第一與第二電性終端連接至該介電彈性轉換器的個別第一與第二端。
  3. 根據申請專利範圍第1項的介電彈性轉換器，其中，該等第一與第二電性終端各包括一帽部，用以界定於其中接收該介電彈性轉換器之其中一端的一凹腔。
  4. 根據申請專利範圍第1項的介電彈性轉換器，其中，該等第一與第二電性終端各包括一快速連接終端。
  5. 根據申請專利範圍第4項的介電彈性轉換器，其中，該快速連接終端包括一第一與一第二懸臂彈簧，用以界定能夠以可滑動的方式接收導體公接頭的一空間。
  6. 根據申請專利範圍第1項的介電彈性轉換器，其中，該等第一與第二電性終端各包括一環圈連接終端，其包括一軸部與一金屬環圈，或者，其中，該等第一與第二電性終端包括一杯體，其具有被配置成用以壓縮在該介電彈性轉換器之個別第一與第二末端上的一突出部。
  7. 一種系統，包括：一介電彈性轉換器，其包括：一第一端與一第二端；一第一電性終端，被連接至該介電彈性轉換器的該第一端；一第二電性終端，被連接至該介電彈性轉換器的該第二端；一基板； 一導體彎褶部，其中一端被附接至該基板且另一端被配置成用以接收一負載；一第一電性連接器接頭，被附接至該彎褶部，用以接收該第一電性終端；以及一第二電性連接器接頭，被附接至該基板，用以接收該第二電性終端。
  8. 根據申請專利範圍第7項的系統，其中，該等第一與第二電性終端係快速連接母連接器，而該等第一與第二連接器為公接頭。
  9. 根據申請專利範圍第7項的系統，其中，該第一接頭會被電性耦合至該彎褶部。
  10. 根據申請專利範圍第7項的系統，其中，該第二接頭係一90°公接頭，其包括被配置成用以安置於該基板的一底部。
  11. 根據申請專利範圍第7項的系統，其中，該彎褶部包括一底部，用以將該彎褶部的其中一端耦合至該基板。
  12. 根據申請專利範圍第11項的系統，其中，該基板包括：一第一基板，包括一第一電性連接器接頭，用以接收該第一電性終端；一第二基板，包括一第二電性連接器接頭，用以接收該第二電性終端；以及其中，該系統進一步包含一活動鉸鏈，用以撓性耦合該等第一與第二基板；且其中，該等第一與第二基板中至少一者可響應於供能給該介電彈性轉換器而移動。
  13. 根據申請專利範圍第12項的系統，進一步包括：一可撓隔板，被定位在可移動基板旁邊； 射流耦合至該可撓隔板的一入口埠，用以將媒體吸入至該可撓隔板；以及射流耦合至可撓隔板的一出口埠，用以傳遞來自該可撓隔板的媒體。
  14. 根據申請專利範圍第1至14項中任一項的介電彈性轉換器，其中，該轉換器的架構選擇自下面所組成的群之中：介電彈性輥、實心介電彈性輥、以及介電彈性多層堆疊。
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