專利名稱：卷形驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)器。
技術(shù)背景現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方式大都采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這些種 驅(qū)動(dòng)器所需響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)生噪音大、體積大、重量大、耗電量大、機(jī)械結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、柔性差、仿生性能差，而且現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器很難在航空航天、人工肌肉、面 部表情仿真等領(lǐng)域應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器所需響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)生噪音大、體積大、 重量大、耗電量大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、柔性差、仿生性能差的問(wèn)題，提供一種巻 形驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明包括固定軸l、軟彈簧2、復(fù)合膜3和兩個(gè)大頭針6，復(fù)合膜3由第 一層薄贈(zèng)31、第一層碳電極32、第二層薄膜33和第二層碳電極34組成，第一 層薄膜31的右側(cè)面上涂覆第一層碳電極32，第二層薄膜33粘在第一層碳電極 32的右側(cè)面上，第二層碳電極34涂覆在第二層薄膜33的右側(cè)面上，軟彈簧2 套裝在固定軸1上，復(fù)合膜3纏繞在軟彈簧2的外表面上，兩個(gè)大頭針6分別 穿在纏好的復(fù)合膜3的上下端。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是 一、由于本發(fā)明采用了復(fù)合膜3作為驅(qū)動(dòng)元件，所以本 發(fā)明具有響應(yīng)時(shí)間短、噪音小、驅(qū)動(dòng)力大、耗電量小、仿生性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。 二、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。三、本發(fā)明在面部表情、航空航天、 機(jī)器人、機(jī)器昆蟲、人工肌肉、噪聲控制、觸覺接口、肌肉的復(fù)位與增長(zhǎng)、液 體和氣體流量控制等眾多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。


圖l是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剖視圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3是復(fù)合 膜3的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是圖3的K向視圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1 圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由固定軸l、軟彈簧2、復(fù)合膜3和兩個(gè)大頭針6組成，復(fù)合膜3由第一層薄膜31、第一層 碳電極32、第二層薄膜33和第二層碳電極34組成，第一層薄膜31的右側(cè)面上 涂覆第一層碳電極32，第二層薄膜33粘在第一層碳電極32的右側(cè)面上，第二 層碳電極34涂覆在第二層薄膜33的右側(cè)面上，軟彈簧2套裝在固定軸1上， 復(fù)合膜3纏繞在軟彈簧2的外表面上，兩個(gè)大頭針6分別穿在纏好的復(fù)合膜3 的上下端。由第一層薄膜31、第一層碳電極32、第二層薄膜33和第二層碳電 極34構(gòu)成的復(fù)合膜3在軟彈簧2上纏繞時(shí)，將第一層薄膜31挨著軟彈簧2進(jìn) 行纏繞。這樣設(shè)計(jì)使本發(fā)明具有電致活性變形的功能；大頭針6的作用是防止 薄膜的回復(fù)力使驅(qū)動(dòng)器變形。
具體實(shí)施方式
二結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的第一層薄膜31 和第二層薄膜33的材質(zhì)為丙烯酸。丙烯酸是一種新型智能高分子材料，它是電 致活性聚合物介電彈性體材料的一種，丙烯酸材料能夠在外加電場(chǎng)作用下，通 過(guò)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變而伸縮、彎曲、束緊、膨脹，和生物肌肉十分相似，因此 獲得了人工肌肉的美譽(yù)。丙烯酸材料具有超大變形、高彈性能密度、高效率、 超短反應(yīng)時(shí)間、高疲勞壽命等特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖3和圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的第一層 薄膜31和第二層薄膜33為拉伸過(guò)的薄膜，其拉伸量為橫向(即x方向)拉 伸率為3，縱向(即y方向)拉伸率為6.5，第一層薄膜31和第二層薄膜33拉 伸前的厚度為lmm，薄膜拉伸時(shí)，將丙烯酸薄膜放到雙向拉伸機(jī)構(gòu)上夾緊，同 時(shí)拉動(dòng)水平方向的滑塊，使得橫向(即x方向)的預(yù)拉伸率為3，即橫向的薄膜 長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)橫向長(zhǎng)度的3倍，固定滑塊后，拉動(dòng)豎直方向的滑塊，使得豎直 方向的預(yù)拉伸率為6.5，即把縱向(即y方向)的薄膜長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉?lái)縱向長(zhǎng)度的 6.5倍。這樣總體面積增大約20倍，而厚度減少約20倍，達(dá)到了降低薄膜厚度 的要求，而且這樣拉伸，薄膜比較均勻，沒有奇異點(diǎn)，施加電壓后，很難產(chǎn)生 應(yīng)力集中效應(yīng)，薄膜的性能和使用壽命會(huì)大大提高。拉伸過(guò)的薄膜變薄后具有 反應(yīng)時(shí)間短的作用。
具體實(shí)施方式
四結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是外露在縱向端面的第一層碳電極32為負(fù)極35，外露在縱向端面的第二層碳電極34為正極36。這樣設(shè)計(jì)便于施加電壓。
具體實(shí)施方式
五結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是它還增加有兩個(gè)鋁箔7，兩個(gè)鋁箔7分別與第一層碳電極32上的 負(fù)極35和第二層碳電極34上的正極36連接。這樣設(shè)計(jì)便于通電和施加電壓。
具體實(shí)施方式
六結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是它還增加有蠟層4，蠟層4涂在復(fù)合膜3的最外層上，即第二層碳 電極34的外表面上。蠟層4是為使驅(qū)動(dòng)器與外部絕緣。
具體實(shí)施方式
七結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是它還增加有兩個(gè)膠帶5，兩個(gè)膠帶5分別設(shè)置在復(fù)合膜3的上、下 端面上。膠帶5能防止驅(qū)動(dòng)器短路。本發(fā)明的工作原理在第一層碳電極32和第二層碳電極34上施加電壓后， 由于靜電力作用，第一層碳電極32和第二層碳電極34上的異性電荷相互吸引， 第一層碳電極32和第二層碳電極34上的同性電荷相互排斥，纏繞在軟彈簧2 上的第一層薄膜31和第二層薄膜33將沿電壓施加的方向產(chǎn)生收縮，而在垂直 于電壓施加的方向擴(kuò)展延伸，產(chǎn)生較大的垂直于電場(chǎng)方向的應(yīng)變，這樣巻形驅(qū) 動(dòng)器的每一層面積變大而厚度變小，使得驅(qū)動(dòng)器整體產(chǎn)生拉伸變形。當(dāng)不施加 電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)器恢復(fù)原狀。隨著電壓的變化，驅(qū)動(dòng)器的拉伸形變發(fā)生變化，進(jìn) 而產(chǎn)生不同的驅(qū)動(dòng)力。
權(quán)利要求
1. 一種卷形驅(qū)動(dòng)器，它包括固定軸(1)、軟彈簧(2)、復(fù)合膜(3)和兩個(gè)大頭針(6)，其特征在于復(fù)合膜(3)由第一層薄膜(31)、第一層碳電極(32)、第二層薄膜(33)和第二層碳電極(34)組成，第一層薄膜(31)的右側(cè)面上涂覆第一層碳電極(32)，第二層薄膜(33)粘在第一層碳電極(32)的右側(cè)面上，第二層碳電極(34)涂覆在第二層薄膜(33)的右側(cè)面上，軟彈簧(2)套裝在固定軸(1)上，復(fù)合膜(3)纏繞在軟彈簧(2)的外表面上，兩個(gè)大頭針(6)分別穿在纏好的復(fù)合膜(3)的上下端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻形驅(qū)動(dòng)器，其特征在于第一層薄膜(31)和第 二層薄膜(33)的材質(zhì)為丙烯酸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的巻形驅(qū)動(dòng)器，其特征在于第一層薄膜(31)和第 二層薄膜(33)為拉伸過(guò)的薄膜，其拉伸量為橫向拉伸率為3，縱向拉伸率為 6.5。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的巻形驅(qū)動(dòng)器，其特征在于外露在縱向端面的第一 層碳電極(32)為負(fù)極(35)，外露在縱向端面的第二層碳電極(34)為正極(36)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的巻形驅(qū)動(dòng)器，其特征在于本發(fā)明還包含有兩個(gè)鋁 箔(7)，兩個(gè)鋁箔(7)分別與第一層碳電極(32)上的負(fù)極(35)和第二層碳 電極(34)上的正極(36)連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的巻形驅(qū)動(dòng)器，其特征在于本發(fā)明還包含有蠟層(4)， 蠟層(4)涂在復(fù)合膜(3)的最外層上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的巻形驅(qū)動(dòng)器，其特征在于本發(fā)明還包含有兩個(gè)膠 帶(5)，兩個(gè)膠帶(5)分別設(shè)置在復(fù)合膜(3)的上、下端面上。
全文摘要
卷形驅(qū)動(dòng)器，本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明是為解決現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器所需響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)生噪音大、體積大、重量大、耗電量大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、柔性差、仿生性能差的問(wèn)題，本發(fā)明的復(fù)合膜由第一層薄膜、第一層碳電極、第二層薄膜和第二層碳電極組成，第一層薄膜的下面涂覆第一層碳電極，第二層薄膜粘在第一層碳電極的下面，第二層碳電極涂覆在第二層薄膜的下面，軟彈簧套裝在固定軸上，復(fù)合膜纏繞在軟彈簧的外表面上，蠟層涂在復(fù)合膜的最外層上，膠帶設(shè)置在復(fù)合膜的兩端面上，兩個(gè)大頭針?lè)謩e穿在纏好的復(fù)合膜的上下端。本發(fā)明具有響應(yīng)時(shí)間短、噪音小、驅(qū)動(dòng)力大、耗電量小、仿生性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕。
文檔編號(hào)H02N1/00GK101252325SQ20081006420
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者凱 于, 冷勁松, 劉彥菊, 劉立武, 震 張, 亮 施 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)