申请/专利权人：研能科技股份有限公司

申请日：2017-08-22

公开（公告）日：2021-02-19

公开（公告）号：CN109424526B

主分类号：F04B45/047(20060101)

分类号：F04B45/047(20060101);H01L41/187(20060101);F04B39/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.02.19#授权;2019.03.29#实质审查的生效;2019.03.05#公开

摘要：一种致动器，包含悬浮板、外框、支架及压电片，悬浮板具有第一表面及第二表面，且可弯曲振动；外框环绕设置于悬浮板之外侧；支架连接于悬浮板与外框之间，以提供弹性支撑；压电片具有掺杂石墨烯材所合成银钯合金的两电极，其中一电极的表层涂布掺杂石墨烯材所合成涂料的导热层，而另一电极涂布掺杂石墨烯材所合成环氧树脂胶的粘贴层，粘贴层是供与悬浮板的第一表面贴附粘着，两电极施加电压得以驱动悬浮板弯曲振动。

主权项：1.一种致动器，其特征在于，包含：一悬浮板，具有一第一表面及一第二表面，且可弯曲振动；一进气板，设置于该悬浮板的该第二表面侧，具有一第一表面、至少一进气孔、至少一汇流排孔及构成一汇流腔室及一中心凹部，其中该第一表面涂布一掺杂石墨烯材所合成涂料，该至少一进气孔供导入气流，该汇流排孔对应该进气孔，且引导该进气孔的气流汇流至该中心凹部所构成的该汇流腔室；一共振片，设置于该进气板与该悬浮板之间，具有一中空孔洞对应于该汇流腔室，且该中空孔洞的周围为一可动部；一外框，环绕设置于该悬浮板之外侧；至少一支架，连接于该悬浮板与该外框之间，以提供弹性支撑；以及一压电片，具有掺杂石墨烯材所合成银钯合金的两电极，其中一电极的表层涂布掺杂石墨烯材所合成涂料的一导热层，而另一电极涂布掺杂石墨烯材所合成环氧树脂胶的一粘贴层，且该粘贴层供与该悬浮板的该第一表面贴附粘着，并透过该两电极施加电压得以驱动该悬浮板弯曲振动。

全文数据：致动器【技术领域】本案是关于一种致动器，尤指一种微型、超薄且静音的致动器。【背景技术】目前于各领域中无论是医药、电脑科技、打印、能源等工业，产品均朝精致化及微小化方向发展，其中微帮浦、喷雾器、喷墨头、工业打印装置等产品所包含的致动器为其关键技术，是以，如何借创新结构突破其技术瓶颈，为发展的重要内容。举例来说，于医药产业中，许多需要采用气压动力驱动的仪器或设备，例如：血压计、或是可携式、穿戴式仪器或设备，此类仪器设备通常采以传统马达及气压阀来达成其流体输送的目的。然而，受限于此等传统马达以及流体阀的体积限制，使得此类的仪器设备难以缩小其整体装置的体积，即难以实现薄型化的目标，更无法使的达成可携式的目的。此外，这些传统马达及流体阀于作动时亦会产生噪音、散热差的问题，导致使用上的不便利及不舒适。因此，如何发展一种可改善上述已知技术缺失，可使传统采用气压动力驱动的仪器或设备达到体积小、微型化且静音、更能提升导热性快速散热，进而达成轻便舒适的可携式目的的致动器，实为目前迫切需要解决的问题。【发明内容】本案的主要目的在于提供一种致动器，具有一压电片结合一悬浮板设计，借由压电片高频作动产生的流体波动，于设计后的流道中产生压力梯度，而使流体高速流动，且透过流道进出方向的阻抗差异，将流体由吸入端传输至排出端，俾解决已知技术的采用气压动力驱动的仪器或设备所具备的体积大、难以薄型化、无法达成可携式的目的，以及噪音大等缺失。本案的另一目的在于提供一种致动器，该压电片具有掺杂石墨烯材所合成银钯合金的两电极，能够降低阻抗增加电荷移动速度、提升导热性达成快速散热，且其中一电极的表层涂布一掺杂石墨烯材所合成涂料的导热层，也可升导热性达成快速散热，而另一电极涂布一掺杂石墨烯材所合成环氧树脂胶的粘贴层，供与该悬浮板的第一表面贴附粘着，也可以降低阻抗增加电荷移动速度、提升导热性达成快速散热，如此构成致动器能够最佳导电驱动性，也能提升导热性而达成快速散热的目的。为达上述目的，本案的较广义实施态样为提供一种致动器，包含：悬浮板，具有第一表面及第二表面，且可弯曲振动；外框，环绕设置于悬浮板之外侧；至少一支架，连接于悬浮板与外框之间，以提供弹性支撑；以及压电片，具有掺杂石墨烯材所合成银钯合金的两电极，其中一电极的表层涂布掺杂石墨烯材所合成涂料的导热层，而另一电极涂布掺杂石墨烯材所合成环氧树脂胶的粘贴层，且粘贴层是供与悬浮板的第一表面贴附粘着，透过两电极施加电压得以驱动悬浮板弯曲振动。【附图说明】图1所示为本案致动器搭配进气板、共振片、进气板、第一绝缘片、导电片及第二绝缘片于正面视角视得分解结构示意图。图2所示为本案致动器搭配进气板、共振片、进气板、第一绝缘片、导电片及第二绝缘片于背面视角视得分解结构示意图。图3所示为本案致动器的压电片及悬浮板、支架及外框相关配置关系的剖面结构及局部放大示意图。图4所示为本案致动器搭配进气板、共振片、进气板、第一绝缘片、导电片及第二绝缘片的剖面结构示意图。图5A至5E所示为图4所示的致动器的作动流程结构图。【具体实施方式】体现本案特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本案能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本案的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本案。请参阅图1、图2及图4所示，致动器1主要包括一悬浮板11、一外框12、至少一支架13以及一压电片14。其中，悬浮板11具有一第一表面11c及一第二表面11b，且可弯曲振动；一外框12，环绕设置于悬浮板11之外侧；以及至少一支架13连接于悬浮板11与外框12之间，于本实施例中，每一个支架13的两端点是分别连接于外框12、悬浮板11之间，以提供弹性支撑，且于支架13、悬浮板11及外框12之间更具有至少一空隙15，该至少一空隙15是用以供气体流通。应强调的是，悬浮板11、外框12以及支架13的型态及数量不以前述实施例为限，且可依实际应用需求变化。另外，外框12是环绕设置于悬浮板11之外侧，且具有一向外凸设的导电接脚12c，用以供电连接之用，但不以此为限。本实施例的悬浮板11是为一阶梯面的结构如图3所示，意即于悬浮板11的第二表面11b更具有一凸部11a，该凸部11a可为但不限为一圆形凸起结构。悬浮板11的凸部11a是与外框12的第二表面12a共平面，且悬浮板11的第二表面11b及支架13的第二表面13a亦为共平面，且该悬浮板11的凸部11a及外框12的第二表面12a与悬浮板11的第二表面11b及支架13的第二表面13a之间是具有一特定深度。悬浮板11的第一表面11c，其与外框12的第一表面12b及支架13的第一表面13b为平整的共平面结构，但均不以此为限。本实施例的压电片14贴附于悬浮板11的第一表面11c处。于另一些实施例中，悬浮板11的型态亦可为一双面平整的板状正方形结构，并不以此为限，可依照实际施作情形而任施变化。于一些实施例中，悬浮板11、支架13以及外框12是可为一体成型的结构，且可由一金属板所构成，例如但不限于不锈钢材质所构成。又于另一些实施例中，压电片14的边长是小于该悬浮板11的边长。再于另一些实施例中，压电片14的边长是等于悬浮板11的边长，且同样设计为与悬浮板11相对应的正方形板状结构，但并不以此为限。又，本实施例的压电片14具有掺杂石墨烯材所合成银钯合金的两电极14a、14b，电极14a、14b是用以降低阻抗增加电荷移动速度、提升导热性达成快速散热，其中一电极14a的表层涂布一掺杂石墨烯材所合成涂料的导热层14c，也可提升导热性达成快速散热，而另一电14b极涂布一掺杂石墨烯材所合成环氧树脂胶的粘贴层14d，供与悬浮板11的第一表面11c贴附粘着，也可以降低阻抗增加电荷移动速度、提升导热性达成快速散热，而两电极14a、14b施加电压得以驱动悬浮板11弯曲振动。请同时参阅图1、图2，如图所示，本实施例的致动器1进一步包含一进气板16、一共振片17、绝缘片18a、18b及导电片19等结构，其中悬浮板11对应于共振片17而设置，并使进气板16、共振片17、外框12、绝缘片18a、导电片19及另一绝缘片18b等依序堆叠设置，其组装完成的剖面图是如图4所示。请同时参阅图1、图2，如图1所示，于本实施例中，进气板16具有至少一进气孔16a，其中进气孔16a的数量以4个为较佳，但不以此为限。进气孔16a是贯穿进气板16，用以供气体自装置外顺应大气压力的作用而自该至少一进气孔16a流入。如图2所示，进气板16上具有至少一汇流排孔16b，于汇流排孔16b的中心交流处是具有中心凹部16c，且中心凹部16c是与汇流排孔16b相连通，而进气板16具有表面涂布一掺杂石墨烯材所合成涂料的第一表面16d，可提升导热性达成快速散热，且在第一表面16d的至少一进气孔16a对应设置至少一汇流排孔16b，借此可将自该至少一进气孔16a进入汇流排孔16b的气体引导并汇流集中至中心凹部16c，以实现气体传递。于本实施例中，进气板16具有一体成型的进气孔16a、汇流排孔16b及中心凹部16c，且于中心凹部16c处即对应形成一汇流气体的汇流腔室，以供气体暂存。于一些实施例中，进气板16的材质可为不锈钢材质所构成，但不以此为限。于另一些实施例中，由该中心凹部16c处所构成的汇流腔室的深度与汇流排孔16b的深度相同，但不以此为限。共振片17是由一可挠性材质所构成，但不以此为限，且于共振片17上具有一中空孔洞17c，是对应于进气板16的中心凹部16c而设置，以使气体流通。于另一些实施例中，共振片17是可由一铜材质所构成，但不以此为限。于本实施例中，如图1、图2及图4所示，本实施例的绝缘片18a、导电片19及另一绝缘片18b是依序对应设置于外框12的下，且其形态大致上对应于外框12的形态。于一些实施例中，绝缘片18a、134b是由绝缘材质所构成，例如但不限于塑胶，俾提供绝缘功能。于另一些实施例中，导电片19可由导电材质所构成，例如但不限于金属材质，以提供电导通功能。于本实施例中，导电片19上亦可设置一导电接脚19a，以实现电导通功能，上述的导电接脚12c与压电片14的一电极14a电性连接，而导电接脚19a与压电片14的另一电极14b电性连接。于本实施例中，如图4所示，依序以进气板16、共振片17、外框12、绝缘片18a、导电片19及另一绝缘片18b堆叠形成一可供流体输送的装置，且于共振片17与外框12之间是具有一间隙h，于本实施例中，是于共振片17及外框12周缘之间的间隙h中填入一填充材质，例如但不限于导电胶，以使共振片17与悬浮板11的凸部11a之间可维持该间隙h的深度，进而可导引气流更迅速地流动，且因悬浮板11的凸部11a与共振片17保持适当距离使彼此接触干涉减少，促使噪音产生可被降低。于另一些实施例中，亦可借由加高外框12的高度，以使其与共振片17组装时增加一间隙，但不以此为限。请参阅图1及图2、图4所示，于本实施例中，当进气板16、共振片17与外框12依序对应组装后，于共振片17具有一可动部17a及一固定部17b，可动部17a处可与其上的进气板16共同形成一汇流气体的腔室，且在共振片17与悬浮板11、支架13、外框12之间更形成一第一腔室10，用以暂存气体，且第一腔室10是透过共振片17的中空孔洞17c而与进气板16的中心凹部16c处的汇流腔室相连通，且第一腔室10的两侧则由支架13的空隙15而与流体通道相连通。请参阅图1、图2、图4、图5A至图5E，当压电片14受电压致动而以支架13为支点，进行垂直方向的往复式振动。如图5A所示，当压电片14受电压致动而向下振动时，由于共振片17是为轻、薄的片状结构，是以当压电片14振动时，共振片17亦会随的共振而进行垂直的往复式振动，即为共振片17对应中心凹部16c的部分亦会随的弯曲振动形变，即该对应中心凹部16c的部分是为共振片17的可动部17a，是以当压电片14向下弯曲振动时，此时共振片17对应中心凹部16c的可动部17a会因气体的带入及推压以及压电片14振动的带动，而随着压电片14向下弯曲振动形变，则气体由进气板16上的至少一进气孔16a进入，并透过至少一汇流排孔16b以汇集到中央的中心凹部16c处，再经由共振片17上与中心凹部16c对应设置的中空孔洞17c流入至第一腔室10中。其后，由于受压电片14振动的带动，共振片17亦会随的共振而进行垂直的往复式振动，如图5B所示，此时共振片17的可动部17a亦随的向下振动，并贴附抵触于悬浮板11的凸部11a上，使悬浮板11的凸部11a以外的区域与共振片17两侧的固定部17b之间的汇流腔室的间距不会变小，并借由此共振片17的形变，以压缩第一腔室10的体积，并关闭第一腔室10中间流通空间，促使其内的气体推挤向两侧流动，进而经过压电片14的支架13之间的空隙15而向下穿越流动。之后，如图5C所示，共振片17的可动部17a向上弯曲振动形变，而回复至初始位置，且压电片14受电压驱动以向上振动，如此同样挤压第一腔室10的体积，惟此时由于悬浮板11是向上抬升，因而使得第一腔室10内的气体会朝两侧流动，而气体持续地自进气板16上的至少一进气孔16a进入，再流入中心凹部16c所形成的汇流腔室中。之后，如图5D所示，该共振片17受悬浮板11向上抬升的振动而共振向上，此时共振片17的可动部17a亦随的向上振动，进而减缓气体持续地自进气板16上的至少一进气孔16a进入，再流入中心凹部16c所形成的汇流腔室中。最后，如图5E所示，共振片17的可动部17a亦回复至初始位置，由此实施态样可知，当共振片17进行垂直的往复式振动时，是可由其与外框12之间的间隙h以增加其垂直位移的最大距离，换句话说，于该两结构之间设置间隙h可使共振片17于共振时可产生更大幅度的上下位移。是以，在经此流体致动器13的流道设计中产生压力梯度，使气体高速流动，并透过流道进出方向的阻抗差异，将气体由吸入端传输至排出端，以完成气体输送作业，即使在排出端有气压的状态下，仍有能力持续将气体推入流体通道，并可达到静音的效果，如此重复第5A至5E图的作动，即可产生一由外向内的气体传输。综上所述，本案所提供的致动器，借由压电片高频作动产生的流体波动，于设计后的流道中产生压力梯度，而使流体高速流动，且透过流道进出方向的阻抗差异，将流体由吸入端传输至排出端，进而使流体高速流动，并可继续传递，以达到可使流体迅速地传输，且同时达到静音的功效，更可使致动器的整体体积减小及薄型化，以达到轻便舒适的可携式目的。此外，本案透过于进气板的表面、压电板电极涂布掺杂石墨烯材所合成涂料，进而达到绝佳的散热效果。是以，本案极具产业利用价值，爰依法提出申请。本案得由熟习此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。【符号说明】1：致动器10：第一腔室11：悬浮板11a：凸部11b：第二表面11c：第一表面12：外框12a：第二表面12b：第一表面12c：导电接脚13：支架13a：第二表面13b：第一表面14：压电片14a、14b：电极14c：导热层14d：粘贴层15：空隙16：进气板16a：进气孔16b：汇流排孔16c：中心凹部16d：第一表面17：共振片17a：可动部17b：固定部17c：中空孔洞18a、18b：绝缘片19：导电片19a：导电接脚h：间隙

权利要求：1.一种致动器，其特征在于，包含：一悬浮板，具有一第一表面及一第二表面，且可弯曲振动；一外框，环绕设置于该悬浮板之外侧；至少一支架，连接于该悬浮板与该外框之间，以提供弹性支撑；以及一压电片，具有掺杂石墨烯材所合成银钯合金的两电极，其中一电极的表层涂布掺杂石墨烯材所合成涂料的一导热层，而另一电极涂布掺杂石墨烯材所合成环氧树脂胶的一粘贴层，且该粘贴层供与该悬浮板的该第一表面贴附粘着，并透过该两电极施加电压得以驱动该悬浮板弯曲振动。2.如权利要求1所述的致动器，其特征在于，进一步包含:一进气板，设置于该悬浮板的该第二表面侧，具有至少一进气孔、至少一汇流排孔及构成一汇流腔室及一中心凹部，其中该至少一进气孔供导入气流，该汇流排孔对应该进气孔，且引导该进气孔的气流汇流至该中心凹部所构成的该汇流腔室；一共振片，设置于该进气板与该悬浮板之间，具有一中空孔洞对应于该汇流腔室，且该中空孔洞的周围为一可动部；以及其中，该共振片与该悬浮板、该支架、该外框之间具有一间隙形成一第一腔室，以使该压电片受驱动而弯曲该悬浮板振动时，使气流由该进气板的该至少一进气孔导入，经该至少一汇流排孔汇集至该中心凹部，再流经该共振片的该中空孔洞，以进入该第一腔室内，由该悬浮板与该共振片的可动部产生共振传输气流。3.如权利要求2所述的致动器，其特征在于，该进气板具有一第一表面，该第一表面涂布一掺杂石墨烯材所合成涂料。4.如权利要求2所述的致动器，其特征在于，该悬浮板为一正方形，并具有一凸部。5.如权利要求2所述的致动器，其特征在于，该致动器进一步包括：一导电片、一第一绝缘片以及一第二绝缘片，其中该进气板、该共振片、该外框、该第一绝缘片、该导电片及该第二绝缘片依序堆叠设置。

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