[發明專利]EAP致動器和驅動方法

在審

• 申請號: 201780040516.0
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN109417122A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: A·希爾格斯;M·T·約翰遜;D·A·范登恩德
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H01L41/04
• 分類號: H01L41/04;H01L41/193
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 李光穎;王英

電活性聚合物致動器包括電活性聚合物結構和用于提供致動驅動信號的驅動器。在一個方面中，具有過驅動電壓的第一驅動信號被用于改變將所述結構從一個致動狀態切換到另一致動狀態所需的所述電活性聚合物結構的電荷。在所述電活性聚合物結構致動處于所述另一致動狀態附近或處時或之后，驅動電壓被用于將所述電活性聚合物結構帶到并且保持在所述致動狀態處。該臨時過驅動方案在不損壞所述電活性聚合物結構的情況下改進速度響應。

技術領域

本發明涉及電活性聚合物致動器和包括這樣的致動器的設備或者系統以及用于驅動這樣的致動器的方法。其還涉及用于執行方法的計算機實施的發明。

背景技術

電活性聚合物致動器是這樣的設備：其可以將電輸入轉換成諸如力或壓力的(機械)輸出，或者反之亦然。因此，EAP致動器可以用作機械致動器，并且取決于所使用的EAP，常常也可以用作傳感器。為此，其包括電活性聚合物(EAP)，所述電活性聚合物可在致動刺激或信號的影響下變形或改變形狀。場驅動EAP的一些范例包括壓電聚合物、電致伸縮聚合物(例如基于PVDF的弛豫聚合物)和介電彈性體，但存在其他的范例。

EAP致動器可以容易地制造成各種形狀，從而允許容易地集成到各種各樣的系統中，諸如例如醫學或消費者設備。此外，基于EAP的致動器/傳感器將高應力和應變與諸如以下的特性組合：低功率、小形狀因子、靈活性、無噪聲操作、準確操作、高分辨率的可能性、快速響應時間，以及循環致動。

通常，其特性使得EAP致動器有用于例如這樣的任何應用：其中，小空間可用，并且其中，基于電致動的部件或特征的少量移動是期望的。類似地，該技術能夠用于感測小移動。

圖1和2示出了針對示范性EAP致動器的兩種可能的操作模式。其包括EAP結構，所述EAP結構包括夾在EAP層14的相對側上的電極10、12之間的EAP層14。圖1示出了未被任何載體層或基板夾鉗(附接到任何載體層或基板)的致動器。施加到電極的驅動電壓用于使EAP層在所有方向上擴展，如所示的。圖2示出了一種致動器，其被設計使得僅在一個方向上產生擴展。在這種情況下，與圖1中的EAP結構類似的EAP結構被支撐和夾鉗，即機械地附接到載體層16。施加到電極的電壓再次用于使EAP層在所有方向上擴展，如圖1所指示的。然而，夾鉗限制了實際的擴展，使得代替地引起整個結構的弓彎。因此，該彎曲運動的性質來源于被動載體層和主動層之間的相互作用，所述主動層在被致動時擴展。

看起來當EAP致動器(諸如圖1和圖2的EAP致動器)使用電學驅動方案激活時，實際的期望機械致動響應偏離相對于定時和致動狀態的期望的。例如，出現驅動的開始與期望致動狀態的到達之間的特定時間延遲。該不一致阻礙EAP設備的應用，因為例如快速和準確的機械響應是困難的。

發明內容

本發明的目的是提供一種相對于上文提到的不一致的經改進的EAP致動器。

該目標至少部分地由如由獨立權利要求定義的本發明實現。從屬權利要求提供有利的實施例。

本發明的設備和方法使用致動器，其包括電活性聚合物結構以根據被供應到其的驅動信號來提供機械致動輸出。可以使用電極施加這樣的信號。因此，第一電壓使所述結構達到第一致動狀態，同時不同于所述第一電壓不同的第二電壓使其達到與所述第一致動狀態不同的第二致動狀態。為此，所述電活性聚合物結構包括電活性聚合物(EAP)，其能夠在所述驅動信號的施加的情況下改變其形狀。參考圖1和圖2描述了這樣的EAP結構的范例，但是其他范例存在，并且本發明不限于這些范例。