CN103203311A - 充电式可调频介电弹性体平板形振动器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充电式可调频介电弹性体平板形振动器，绝缘刚性框架(1)、(2)内夹持帖覆有预拉伸介电弹性体薄膜(3)，预拉伸介电弹性体薄膜(3)中部上表面由两片质量条(4)、(5)夹持贴覆，预拉伸介电弹性体薄膜(3)被质量条(4)、(5)分为主动区(6)与被动区(7)，柔性电极涂层(8)、(9)覆盖在主动区(6)上下表面。本发明解决了现有振动器存在的不能调节基振频率，响应时间长，噪音大，体积大，耗电大，机械结构复杂的问题；本发明还具有益维护、廉价和质量轻等优点，本发明在电子器件振动元件、微机器人、微结构气液控制等众多邻域有着广泛的应用。

Description

充电式可调频介电弹性体平板形振动器
技术领域
本发明涉及振动器，具体涉及一种充电式可调频介电弹性体平板形振动器。
背景技术
现有振动器的驱动方式大都采用机械驱动、液压驱动、电机驱动，电磁驱动，这些振动器存在所需响应时间长、噪音大、体积大、耗电量大、机械结构复杂、质量大、不易维护、不能动态调频的问题，从而使得现有振动器难以在小型电子设备、微型机器人，微笑结构气液控制等领域应用。
发明内容
本发明的目的在于解决现有振动器存在所需响应时间长、噪音大、体积大、耗电量大、机械结构复杂、质量大、不易维护、不能动态调频的问题，提供一种充电式可调频介电弹性体平板形振动器。
本发明提供的技术方案是：
充电式可调频介电弹性体平板形振动器由第一绝缘刚性框架，第二绝缘刚性框架，预拉伸介电弹性体薄膜，第一质量条，第二质量条，主动区，被动区，第一电极、第二电极、第一导线、第二导线组成，其特征在于所述第一绝缘刚性框架与第二绝缘刚性框架将预拉伸介电弹性体薄膜左端右端夹持帖覆，所述绝缘刚性框架下表面与绝缘刚性框架上表面贴合，所述预拉伸介电弹性体薄膜宽度方向中心线位置由第一质量条下表面和第二质量条上表面夹持贴合，所述预拉伸介电弹性体薄膜被第一质量条和第二质量条分为主动区和被动区，所述主动区上表面第一电极覆盖，所述主动区下表面由第二电极覆盖，所述第一电极的外表面沿第一绝缘刚性框架引出一条第一导线，所述第二电极的外表面沿第二绝缘刚性框架引出一条第二导线。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：所需响应时间短、噪音小、体积小、成本低、耗电量小、机械结构简单、重量轻、可动态调频。本发明采用介电弹性体薄膜是一种智能高分子材料，它能够在外加电场的作用下而变形。本发明能够本发明在电子器件振动元件、微机器人、微结构气液控制等众多邻域有着广泛的应用。
附图说明
图1是本发明的整体结构主视剖视示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式由第一绝缘刚性框架1，第二绝缘刚性框架2，预拉伸介电弹性体薄膜3，第一质量条4，第二质量条5，主动区6，被动区7，第一电极8、第二电极9组成，所所述第一绝缘刚性框架1与第二绝缘刚性框架2将预拉伸介电弹性体薄膜3左端3-1和右端3-2夹持帖覆，所述绝缘刚性框架1的下表面1-1与绝缘刚性框架2的上表面2-1贴合，所述预拉伸介电弹性体薄膜3宽度方向中心线位置3-3由第一质量条4下表面4-1、第二质量条5上表面5-1夹持贴合，所述预拉伸介电弹性体薄膜3被第一质量条4、第二质量条5分为主动区6与被动区7，所述主动区6上表面6-1第一电极8覆盖，所述主动区6下表面6-2由第二电极9覆盖，所述第一电极8的外表面沿第一绝缘刚性框架1引出一条第一导线10，所述第二电极9的外表面沿第二绝缘刚性框架2引出一条第二导线11。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的预拉伸介电弹性体薄膜3的厚度为0.01mm～0.25mm。如此设置，薄膜柔性更好、所需驱动电压更低、薄膜惯性影响更小其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一电极8和第二电极9的厚度均为0.001mm～0.01mm。如此设置，电极对薄膜影响更小、***质量更小、所需驱动电压更低、薄膜惯性影响更小。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一绝缘刚性框架1与第二绝缘刚性框架2的厚度均为2mm～5mm。如此设置，框架整体刚性更大、***更稳定、薄膜惯性影响更小。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一绝缘刚性框架1与第二绝缘刚性框架2的边框宽度均为5mm～8mm。如此设置，框架整体刚性更大、***更稳定、薄膜惯性影响更小。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一绝缘刚性框架1与第二绝缘刚性框架2的内部空间长均为30mm～50mm。如此设置，薄膜主动区面积更大、驱动能力更强、振动响应性能更优异。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一绝缘刚性框架1与第二绝缘刚性框架2的内部空间宽均为15mm～20mm。如此设置，薄膜不均匀变形更小、宽度方向驱动能力更强、振动响应性能更优异。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一质量条4和第二质量条5的厚度均为1mm～3mm。***更稳定、薄膜惯性影响更小。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一质量条4和第二质量条5的长度均为30mm～50mm。薄膜不均匀变形更小、宽度方向驱动能力更强、振动响应性能更优异。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一质量条4和第二质量条5的宽度均为5mm～10mm。薄膜不均匀变形更小、宽度方向驱动能力更强、振动响应性能更优异。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式十一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一质量条4和第二质量条5的质量均为5g～10g。***更稳定、薄膜惯性影响更小。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式十二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一电极8和第二电极9均由石墨材料制成。如此设置，电极导电性能更好、电极对薄膜影响更小、***质量更小、所需驱动电压更低、薄膜惯性影响更小。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式十三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的第一绝缘刚性框架1与第二绝缘刚性框架2均由硬质有机绝缘材料制成。如此设置，框架整体刚性更大、绝缘性能更好，***质量更小、***更稳定、薄膜惯性影响更小。其他组成和连接关系与具体实施方式相同。
具体实施方式十四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的预拉伸介电弹性体薄膜3由丙烯酸、天然橡胶或硅胶材料制成。如此设置，薄膜形变量大、驱动器变形大、振动响应性能更优异。其他组成和连接关系与具体实施方式一相同。
结合图1说明本发明的工作原理：在充电式可调频介电弹性体平板形振动器施加电压后，由于静电力作用，第一电极8和第二电极9上的异性电荷相互吸引。预拉伸介电弹性体薄膜3主动区6沿电压施加的厚度方向产生收缩，而在垂直于电压施加的平面方向扩展延伸，产生较大的平面内变形。当外部电源连接第一导线10和第二导线11时，预拉伸介电弹性体薄膜3主动区6厚度收缩而面积扩展，预拉伸介电弹性体薄膜3被动区7面积收缩回复，推动第一质量条4和第二质量条5沿宽度方向移动。
当外部施加电压变小时，预拉伸介电弹性体薄膜3主动区6面积收缩，预拉伸介电弹性体薄膜3被动区7面积扩展回复，推动第一质量条4和第二质量条5沿宽度方向凡方向回复移动。当外部施加电压为交变信号时，预拉伸介电弹性体薄膜3主动区6和被动区7面积交替收缩扩展，第一质量条4和第二质量条5沿宽度方向往复振动，从而产生向宽度方向的振动响应。当从外部施加一个基准支流电压后，再施加交变电压时，振动器的固有频率将发生变化从而产生不同的振动响应。不施加电压时，驱动器恢复原状。随着交变电压信号的变化，振动器的振动响应发生变化，进而产生不同频率和方振幅的振动输出。

Claims (10)

1.一种充电式可调频介电弹性体平板形振动器，其特征在于：包括第一绝缘刚性框架(1)，第二绝缘刚性框架(2)，预拉伸介电弹性体薄膜(3)，第一质量条(4)，第二质量条(5)，主动区(6)，被动区(7)，第一电极(8)、第二电极(9)；所述第一绝缘刚性框架(1)与第二绝缘刚性框架(2)之间夹持贴覆有预拉伸介电弹性体薄膜(3)，所述预拉伸介电弹性体薄膜(3)被第一质量条(4)和第二质量条(5)分为主动区(6)与被动区(7)，所述主动区(6)上表面田第一电极(8)覆盖，主动区(6)下表面由第一电极(9)覆盖；
所述第一绝缘刚性框架(1)与第二绝缘刚性框架(2)将预拉伸介电弹性体薄膜(3)左端(3-1)右端(3-2)夹持帖覆，所述绝缘刚性框架(1)下表面(1-1)与绝缘刚性框架(2)上表面(2-1)贴合，所述预拉伸介电弹性体薄膜(3)宽度方向中心线位置(3-3)由第一质量条(4)的下表面(4-1)、第二质量条(5)的上表面(5-1)夹持贴合，所述预拉伸介电弹性体薄膜(3)被质量条(4)、(5)分为主动区(6)与被动区(7)，所述主动区(6)的上表面(6-1)第一电极(8)覆盖，所述主动区(6)的下表面(6-2)由第二电极(9)覆盖，所述第一电极(8)的外表面沿第一绝缘刚性框架(1)引出第一导线(10)，所述第二电极(9)的外表面沿第二绝缘刚性框架(2)引出第二导线(11)。
2.根据权利要求1所述充电式可调频介电弹性体平板形振动器，其特征在于：所述预拉伸介电弹性体薄膜(3)厚度为0.01mm～0.25mm。
3.根据权利要求1所述充电式可调频介电弹性体平板形振动器，其特征在于：所述第一电极(8)和第二电极(9)的厚度均为0.001mm～0.01mm。
4.根据权利要求1所述充电式可调频介电弹性体平板形振动器，其特征在于：所述第一绝缘刚性框架(1)与第二绝缘刚性框架(2)的厚度均为2mm～5mm。
5.根据权利要求1所述充电式可调频介电弹性体平板形振动器，其特征在于：所述第一绝缘刚性框架(1)与第二绝缘刚性框架(2)的边框宽度均为5mm～8mm。
6.根据权利要求1所述充电式可调频介电弹性体平板形振动器，其特征在于：所述第一绝缘刚性框架(1)与第二绝缘刚性框架(2)的内部空间长均为30mm～50mm。
7.根据权利要求1所述充电式可调频介电弹性体平板形振动器，其特征在于：所述第一绝缘刚性框架(1)与第二绝缘刚性框架(2)的内部空间宽均为15mm～20mm。
8.根据权利要求1所述充电式可调频介电弹性体平板形振动器，其特征在于：所述第一质量条(4)和第二质量条(5)的厚度均为1mm～3mm。
9.根据权利要求1所述充电式可调频介电弹性体平板形振动器，其特征在于：所述第一质量条(4)和第二质量条(5)的长度均为30mm～50mm。
10.根据权利要求1所述充电式可调频介电弹性体平板形振动器，其特征在于：所述第一质量条(4)和第二质量条(5)的宽度均为5mm～10mm。
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