JP2022512710A - アクチュエータとしての曲げ変換器、センサとしての曲げ変換器、曲げ変換器システム - Google Patents
アクチュエータとしての曲げ変換器、センサとしての曲げ変換器、曲げ変換器システム Download PDFInfo
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Abstract
Description
感度∝(U0)2
無効電力∝(Usignal)2
110 撓み可能素子
120 電気制御機構、制御エレクトロニクス
130 重心素分
141 第1のMEMS変換器、MEMS変換器ユニット、バイモルフ構造
142 第2のMEMS変換器、MEMS変換器ユニット、バイモルフ構造
151~154 電極
151、154 導電性材料
161 第1の方向
162 第2の方向
169 セグメント
170 絶縁スペーサ、セグメント境界
170’ 絶縁スペーサ層
190、191 繊維
210 曲げ変換器システム
220 分割回路、周波数分解回路
230 総入力信号、入力信号
240 入力信号
300 曲げ変換器
320 電気回路
410 曲げ変換器システム
420 回路
710 曲げ変換器システム
720 バイアス調整回路
730 曲げ変換器
820 回路
830 電気回路
840 曲げ変換器
910 曲げ変換器システム
920 回路
1013 対称制御機構
1016 対称MEMS変換器
1019 対称荷重
1100 対称全体システム
1110 適合対称性を伴う制御機構
1120 適合対称性を伴う撓み可能素子
1130 非対称荷重
1200 フィードバックシステムを伴う対称全体システム
1201 導電性梁、電極、支持体
1210 動的適合対称性を伴う制御機構
1220 動的適合対称性を伴う撓み可能素子
1230 非対称荷重
1240 フィードバックシステム
1300 撓み可能素子、変形可能素子
1304、1404、1500 空洞
1601~1604 電極層
1810 並進子、シャトル
1820 固定子
1830 電圧
2010 並進子
2020 固定子
2030 電気制御機構
Claims (24)
- 撓み可能素子(110、110a~n、1120、1220、1300)を伴うアクチュエータとしての曲げ変換器(100、100a~n、730a~n)であって、
・第1の電気信号(US、US1、USignal、USignal1)が印加されると前記撓み可能素子(110、110a~n、1120、1220、1300)を第1の方向(161、161b)に撓ませる、前記撓み可能素子の重心素分(130、130a)に沿って延びる微小電気機械変換器(141、141a~b、1016a)と、
・第2の電気信号(US、US2、USignal、USignal2)が印加されると前記撓み可能素子を前記第1の方向と反対の第2の方向(162、162b)に撓ませる、前記重心素分(130、130a)に沿って延びる第2の微小電気機械変換器(142、142a~b、1016b)と、を備え、
前記重心素分(130、130a)が、互いから離れて向く前記第1および第2の微小電気機械変換器(141、141a~b、142、142a~b、1016a、1016b)の側間に設けられ、
さらに、前記第1の電気信号(US、US1、USignal、USignal1)の変化および前記第2の電気信号(US、US2、USignal、USignal2)の変化が電気入力信号(UE、UEa~UEd、Uin、Uin1~Uin3)に依存し、前記第1および第2の電気信号(US、US1、US2、USignal、USignal1、USignal2)の位相が互いに関してシフトされるように、前記入力信号(UE、UEa~UEd、Uin、Uin1~Uin3)に応じて前記第1の電気信号(US、US1、USignal、USignal1)および前記第2の電気信号(US、US2、USignal、USignal2)を変更するように構成される電気制御機構(120、1013a)
を備える、曲げ変換器(100、100a~n、730a~n)。 - 前記第1の微小電気機械変換器(141、141a~b、1016a)および前記第2の微小電気機械変換器(142、142a~b、1016b)が、前記撓み可能素子の縦方向に沿ってセグメント化(169)される平板コンデンサを備える、請求項1に記載の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)。
- 前記第1および第2の平板コンデンサの電極(151~154、151a~154a)が、交差指形であるように構成される、請求項2に記載の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)。
- 前記電気制御機構(120、1013a、1110、1210)が、前記第1の微小電気機械変換器(141、141a~b、1016a)に前記第1の電気信号(US、US1、USignal、USignal1)として第1のバイアス(U0、U01、U0a~U0n、UB)および、前記入力信号(UE、UEa~UEd、Uin、Uin1~Uin3)に依存する第1の信号部分の組合せを、ならびに/または前記第2の微小電気機械変換器(142、142a~b、1016b)に前記第2の電気信号(US、US2、USignal、USignal2)として第2のバイアス(U0、U02、U0a~U0n、UB)および、前記入力信号(UE、UEa~UEd、Uin、Uin1~Uin3)に依存する第2の信号部分の組合せを印加するように構成される、請求項2に記載の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)。
- 前記第1のバイアス(U0、U01、U0a~U0n、UB)および/または前記第2のバイアス(U0、U02、U0a~U0n、UB)が、前記撓み可能素子の前記重心素分(130、130a)が前記入力信号(UE、UEa~UEd、Uin、Uin1~Uin3)に依存する信号部分なしには、および前記撓み可能素子(110、110a~n、1120、1220、1300)への外部の機械的影響なしには撓まされないように調整される、請求項4に記載の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)。
- 前記電気制御機構(120、1013a、1110、1210)が、前記曲げ変換器のばね剛性および/または前記曲げ変換器の感度および/または前記曲げ変換器の共振周波数が前記第1および/または前記第2の微小電気機械変換器(141、141a~b、142、142a~b、1016a、1016b)における前記一方のバイアス(U0、U01、U02、U0a~U0n、UB)または前記両方のバイアス(U0、U01、U02、U0a~U0n、UB)を調整することによって調整可能であるように構成される、請求項4または5に記載の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)。
- 前記電気制御機構(120、1013a、1110、1210)が、前記撓み可能素子(110、110a~n、1120、1220、1300)への非対称荷重(1130、1230)を補償するために前記第1および第2の電気信号(US、US1、US2、USignal、USignal1、USignal2)の前記変化を異なる振幅で行うように構成される、請求項1から6のいずれか一項に記載の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)。
- 前記非対称荷重(1130、1230)が、前記微小電気機械変換器(141、141a~b、142、142a~b、1016a、1016b)の構造非対称性および/または前記撓み可能素子(110、110a~n、1120、1220、1300)に作用する非対称力である、請求項7に記載の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)。
- 前記電気制御機構(120、1013a、1110、1210)が、前記非対称荷重(1130、1230)の影響を動的に補償するためのフィードバックループ(1240)を備える、請求項7または8に記載の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の複数の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)を備え、前記曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)が前記微小電気機械変換器(141、141a~b、142、142a~b、1016a、1016b)の寸法設計に関して一致し、前記複数の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840a~n)の前記ばね剛性および/または前記共振周波数および/または前記感度が前記第1および/または第2の微小電気機械曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)へのバイアスを介して個々に調整可能である、曲げ変換器システム(210、410、710、910)。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の複数の曲げ変換器(100、100a~n、300、300a~n、730a~n、840、840a~n)および、総入力信号(UE、Uin)を前記複数の曲げ変換器に対する複数の入力信号(UEa~UEd、Uin1~Uin3)へスペクトル分割するように構成される分割回路(220)を備える、曲げ変換器システム(210、410、710、910)。
- 撓み可能素子(110、110a~n、1120、1220、1300)を伴うセンサとしての曲げ変換器(300、300a~n、730a~n)であって、
・端子において前記撓み可能素子(110、110a~n、1120、1220、1300)の変形に従って第1の電気信号(US1、USignal1)を決定できる、前記撓み可能素子の重心素分(130、130a)に沿って延びる第1の微小電気機械変換器(141、141a~b、1016a)と、
・端子において前記撓み可能素子(110、110a~n、1120、1220、1300)の前記変形に従って第2の電気信号(US2、USignal2)を決定できる、前記撓み可能素子の前記重心素分(130、130a)に沿って延びる第2の微小電気機械変換器(142、142a~b、1016b)と、を備え、
前記重心素分(130、130a)が、互いから離れて向く前記第1および第2の微小電気機械変換器(141、141a~b、142、142a~b、1016a、1016b)の側間に設けられ、
さらに、出力信号(Uout、Uouta~Uoutd、Uout、Uout1~Uout3)の変化が前記第1の電気信号(US1、USignal1)の変化と前記第2の電気信号(US2、USignal2)の変化との間の差に依存するように前記第1の電気信号(US1、USignal1)および前記第2の電気信号(US2、USignal2)から前記出力信号(Uout、Uouta~Uoutd、Uout、Uout1~Uout3)を発生するように構成される電気回路(320)
を備える、曲げ変換器(300、300a~n、730a~n)。 - 前記第1の微小電気機械変換器および前記第2の微小電気機械変換器が、前記撓み可能素子の縦方向に沿ってセグメント化される平板コンデンサを備える、請求項12に記載の曲げ変換器。
- 前記第1および第2の平板コンデンサの電極が、交差指形であるように構成される、請求項13に記載の曲げ変換器。
- 前記電気回路が、前記第1の微小電気機械変換器におよび/または前記第2の微小電気機械変換器にバイアスを印加するように構成される、請求項13に記載の曲げ変換器。
- 前記一方のバイアスまたは両方のバイアスが、前記撓み可能素子の前記重心素分が前記撓み可能素子への外部の機械的影響なしには撓まされないように調整される、請求項15に記載の曲げ変換器。
- 前記電気回路が、前記撓み可能素子への非対称荷重が補償されるように前記出力信号を発生するように構成される、請求項12から15のいずれか一項に記載の曲げ変換器。
- 前記非対称荷重が、前記電気微小電気機械変換器の構造非対称性および/または前記撓み可能素子に作用する非対称力である、請求項17に記載の曲げ変換器。
- 前記曲げ変換器のばね剛性および/または前記曲げ変換器の感度および/または前記曲げ変換器の共振周波数を調整するために前記第1および/または前記第2の微小電気機械変換器にバイアスを印加するように構成される制御機構を備える、請求項12から18のいずれか一項に記載の曲げ変換器。
- 請求項12から19のいずれか一項に記載の複数の曲げ変換器(730a~n)を備え、前記曲げ変換器が前記微小電気機械変換器の寸法設計に関して一致し、前記複数の曲げ変換器のばね剛性および/または共振周波数および/または感度が前記第1および/または第2の微小電気機械変換器へのバイアスを介して個々に調整可能である、曲げ変換器システム。
- 請求項12から19のいずれか一項に記載の複数の曲げ変換器および、前記複数の曲げ変換器の複数の出力信号から総出力信号をスペクトル集約するように構成される回路(420)を備える、曲げ変換器システム。
- 前記第1の電気信号の変化および前記第2の電気信号の変化が電気入力信号に依存し、前記第1および第2の電気信号の位相が互いに関してシフトされるように、前記入力信号に依存して前記第1の電気信号および前記第2の電気信号を変更するように構成される電気制御機構(830)と、
前記曲げ変換器をセンサとしておよび/またはアクチュエータとして動作させるように構成される回路(820)と
を備える、請求項12から19のいずれか一項に記載の曲げ変換器。 - 請求項1から9、12から19、22のいずれか一項に記載の複数の曲げ変換器ならびに前記曲げ変換器の総量の第1の部分がアクチュエータとして動作されるようにおよび前記曲げ変換器の総量の第2の部分がセンサとして動作されるようにするように構成される回路(920)を備え、前記部分集合の分割が制御信号に依存する、曲げ変換器システム。
- 請求項1から9、12から19、22のいずれか一項に記載の複数の曲げ変換器を備え、曲げ変換器が或る時間間隔においてアクチュエータとしてもセンサとしても制御され、または前記曲げ変換器が第1の時間間隔においてセンサとしておよび第2の時間間隔においてアクチュエータとして制御され、または前記曲げ変換器が第1の時間間隔においてアクチュエータとしておよび第2の時間間隔においてセンサとして制御される、曲げ変換器システム。
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