发生这种接触，如果接触区域的圆周移动是通过通电区域膨胀材料的接触前段，和接触区域末端的膨胀材料的断电区域(或反向通电区域)引起的，那么每个接触区之间的牵引环的非接触区域与所述接触表面测量的相邻的接触区域的中心之间的距离相比，将具有更短的周界的距离(沿所述牵引环的外表面测量)，因接触区域在外辊道周围延伸，故最终将引起外辊道旋转。
[0066]所有的实施例都包括一个有接触面的输出部件，基准部件，和连接到所述基准部件的致动器部件。致动器构件具有牵引面和致动器区域。每个致动器区域可通过多种方式通电，来移动牵引面的相应部分以改变牵引面的接触状态，接触面的存在状态取决于致动器区域的通电状态。接触面的状态可以是接触(延展状态或静息状态)或者不接触(静息状态或收缩状态)。通电可导致材料膨胀或收缩，从而改变接触状态。能量源可被连接到致动器区域，用于连续地改变所述致动器区域的工作状态。当致动区域连续通电后，电波将引起的材料粒子中的环形路径或椭圆路径，由此将波动传至致动器部件，此现象与水分子在水中传递波动时产生的椭圆形轨道类似。波可使牵引面移动至输出部件。当其组成材料或腔室在低于该点波峰形成期(而不是传播期)被通电时，致动器部件可使邻近的接触面上的某一点产生径向移动(或垂直于其表面的线性或圆形致动器)。
[0067]在某些实施例中，致动器部件可提供一个位于基准部件和所述输出部件之间的扭矩传递路径。而在另一些实施例中，扭矩传递路径可使用其它材料。
[0068]在一些实施例中，输出部件是圆形的并具有轴线。在另外一些实施例中，输出部件有些是线性的，球形的或圆柱形的。基准部件可以是与轴同心的，或是其它与输出部件结构相符的形状。致动器构件可围绕或沿着基准构件安放，可被安放在基准构件的内部或外部，上面或下面。该致动器部件由可膨胀或可收缩的材料制成，在通电时可使牵引面与接触面分离。能外接能量源可被加到致动器上，以使致动器部件间隔开的部分能够连续通电和致动，基准元件可以在输出构件的内部或外部，但牵引表面将始终处于基准部件和所述输出部件之间。根据实施例，能够膨胀或收缩的材料在通电时可以通过发生膨胀或收缩使牵引面与接触面从分离的状态变成接触或者连续接触的状态。对于通电时发生收缩的材料，致动器部件与输出部件最初是接触状态，通电时变成分离状态。这将使致动器能始终在不通电时保持接触状态，而在通电时通过抽离或降低接触压力而发生旋转输出。
[0069]根据实施例，致动部件可具有密封腔室，其通过制成材料的运动而致动，例如由可膨胀材料制成或由机电致动的可膨胀部件，其位于致动器部件内部，可通过液压致动或可压缩流体致动。密封腔室使用的密封材料在通电时不宜产生大量的内热，可以采用如硅氧烧等材料。
[0070]如图1所示，该实例牵引面由牵引环14构成，该牵引环由尼龙66 (也可以使用其他不同类型的塑料和/或金属和/或陶瓷和/或聚酰胺和/或其他类型的材料)制成。致动器外表面(与外座圈相接)的牵引层可用来取代分离的牵引环(未示出)。如图1所示，致动器构件提供内部基准环和输出环之间的扭矩传递路径。如果致动器环的材料具有所需的特性，例如可产生所需的扭矩摩擦系数，则无需添加涂层和/或单独的牵引环。该牵引环还有一些其他的特性还可包括诸如剪切轻微变形旋转，以防止牵引环和所述外座圈产生滑动等能力。而如果发生滑动时，该材料或涂层或其材料的组合最好不会产生显著的磨损。
[0071]此处公开的致动器可采用电反应材料，其同时可用来产生具有宽范围的输出速度和高转矩输出速度。它也可以被制造的很小很轻。本装置因某些结构体积小，并且在一些配置中采用相对便宜的材料，故非常节约成本。
[0072]此处所公开的致动器也可以用来作为它自己的轴承支撑件，以此减少额外的轴承的成本和重量并降低其复杂性。扭矩传递量的变化与输出速度的变化不同，可以通过增加或者降低电压(或者其它刺激信号)发生，并且独立于外辊道上环形传输接触波的传输速度。
[0073]图1展示了一个基于当前设计的低轮廓致动器的实施例。它采用的是铝制外输出座圈或构件12(但也可以使用其他材料)，铝制(其它材料也可使用)内基准部件或构件22，电反应性致动器环或构件16，优先选用可被固定到内辊道22的聚合物(但其他电反应性材料也可以用在其他实施例中)、用尼龙66制造的牵引环14 (也可使用其它材料)，并牵引环14固定到所述外致动器环16上，当致动器环通电时其可在任意位置接触外辊道12。由于电反应性材料可产生高膨胀力，也由于尼龙66等材料的相对高弹性，外辊道12和牵引环14之间可有大量的接触点。这些接触面的面积是很大的(与其它接触相比，例如辊子与其相比接触点仅为一条很细的线)。因此该高表面积和高接触压力的结合被认为能够产生输出转矩，其效果可能优于相似的大小和重量的某些常规致动器系统，或提供一个成本更低的致动器系统。
[0074]图2示出了致动器环16在与一个或多个(优选三个或更多个)与外径相等间隔区被触发时，外圈12会与牵引环14的外径相接触。牵引环14被机械固定和/或键合到该致动器环16上。致动器环被机械固定和/或结合到内圈22上。电极18在与致动器环16电接触，提供电荷从致动环一侧转移到另一侧。每个牵引环和所述外座圈之间的20个接触点间，均有24个非接触间隙。
[0075]在一个实施例中，牵引环没有弹性变形时其外径为3.98”。在本示例性实施例中，该外辊道具有4”的内径，在两个直径之间留下0.01”英寸的间隙(如果该电反应性致动环不通电和/或在正常位置)，但更大或更小的间隙也是可以的(更大或更小的直径对于这种类型的致动器也是可用的，大的直径可至10英尺或更大，小的可至I英尺或更小，或者小至在显微镜下使用MEMS制造技术)。在该示范性实施例中，10套(一套是指两个电极，在电极之间电流充电的区域的一端一个)优选等距电极(但是也可以使用小于或多于10套的电极)安放在电压电反应性致动环的轴向任一侧，向其提供一个电压材料在径向方向膨胀后，牵引环14的外径和外辊道12的内径间产生的接触表面20的阵列。在本实施例，在牵引环的任一侧可以有100个电极(但更多数量或更少数量的电极也是可以的，其可以有不同的使用效果)。致动器环的任一一侧的100个电极中，在牵引环和所述外座圈之间其能够有2个或更多个，3个或更多，4个或更多，5个或更多，6个或更多，7个或更多，8个或更多，9个或更多，10个或更多，15个或更多，20个或更多，25个或更多，30个或更多，35个或更多个，40个或更多，45或更多，或50个接触点，并且各个接触点间有非接触间隙。如本例所示，其具有10个触点，因使用比触点的数量多的电极，外辊道的牵引环之间的接触面可以从沿前缘由接触到非接触逐渐进展。它也允许每个接触的后缘，由接触到非接触的状态逐渐进展。图3的实例中，该接触表面沿外辊道逆时针方移动，如果内部基准座圈被固定行进则将反过来产生外辊道的顺时针旋转。如图3所示，电压被施加到标有“I”的电极18上。电压不施加到标有“O”的电极18上。标有“〈”电极的电压由低值或零值增加。电极标有“〉”表示电压降低或直至变为零电压。该电压与能量源的充电状态相符。在接触区域(图3中，其位于接触的左侧)的前缘26上的多个电极和所述电反应性环逐步通电(按顺序)，将引起该外辊道的顺时针转动(箭头A)。
[0076]图4示为该移动产生设备实施例的简化实施例的横截面。尽管该横截面示出了符合基本工作原理必要组件，包括外座圈或构件12，内辊道或基准件22，牵引环14，致动器环或构件16和电极18，从而限定致动器的区域，但是附加的优选特征(未示出)还包括轴向定位装置，其将被应用在外辊道上。也可以使用径向和/或轴向滚柱或滑动轴承，但由于致动器的工作方式将产生的显著径向负荷，该轴承可能不会被大量应用。
[0077]图5为该移动生产设备的局部放大示意图，表示变形的牵引环30和输出座圈之间接触的四个点。同时还显示出，相同的牵引环的在其松弛状态32中的90°的部分，此时没有致动环充电时的作用力作用在它上面。
[0078]现在参照一个90°部分的松弛状态和变形状态，所述松弛状态的内部电弧长度(3.06”)和所述变形状态(0.62”+2.46” = 3.06”)时相等。在两种状态下的每个90。的牵引环部的内表面被划分成的弧长0.06”的51个相等的部分。
[0079]在其松弛状态下，牵引环的外表面被分成了 51个部分，每部分弧长0.07568”。如图5所示，当致动环处在四个相等间隔的位置上被充电时，牵引座圈会与输出座圈的内直径接触，接触区域之间的部分将如图5所示压缩(相比于牵引环处于松弛状态时)，其电弧长度将从0.07568”变为0.07103”。更重要的是，为了解释运动传递原理牵引环接触面上与输出环的接触点上的小半径部分，输出环要求牵引环变形为较小的半径(与其在松弛状态时相比)，如此所述，该牵引环需具有细长的外表面，由此每个接触部位的长度便可增加至0.09676”。
[0080]按图6所示，51个部分的半径均变更精密，具有0.06”的相同根弧长和0.09676”的外表面电弧长度。外转子接触表面的90度节段也被分为51段。这些段的弧长0.07849”(虽然比当牵引环处于松弛状态下的牵引环接触表面片段的圆弧长度长)比牵引环接触表面片段的弧长0.09676”要短。最终，在牵引环接触表面的一系列较小形变将沿相反的方向“滚”向所述致动环和牵引环，其被定义为“波”，是由电极在一个或另一个方向上激活其而产生。
[0081]相对于松弛状态下给定的根弧长(在该图中，根长为0.06”)相比，这种加长的牵引环接触面的(其与输出环相接触)牵引环接触面会产生较大的表面长度。该牵引环变形为较小半径以便与输出环相接时，其因根弧长与其在松弛状态下的长度相比会产生较大的表面长度而产生更加显著的效果。如果(假设，为了更好的说明)它在各个方向上均被变形为相同的直径，则输出环围绕外径的接触表面具有一致的接触表面曲率。如图7所示，其中所述松弛状态下的牵引环的一个部分延伸至输出环，其中在牵引环直径的圆弧距离为0.07849”。
[0082]图3中弯曲的箭头表示接触面的延展方向(其有可旋转的外部)的一个示例，该方向是由致动器环相邻区域沿顺时针方向通电引起的，这将会导致且其相对于牵引环接触面移动方向为逆时针方向并且与输出环顺时针相对运动。
[0083]图5-7所示的所有的部分严格来说明各个部件的表面长度，而不是本发明的一个实际的物理设备的结构或功能的一部分。在实际设备的变形很可能不如图中所示的明显。图中采用夸张的几何形状来说明其原理。
[0084]图8展示了一种电路阵列的简图，是可用于为电反应性致动器环16提供电压和/或信号的诸多示例中的一种。为简单起见，在该例子中，此处仅表示致动器环一个部分的电路。所有40或42的连接优先接入10根输入线44来连接进本装置(10在这里仅被用作一个示例，也可以使用较少的输入和/或输出线路或更多数量的输入和/或输出线)和10根该装置输出线46，因此在该实施例中，每根输入导线被连接到致动器环一侧等间距的10个电极18上，每个输出线被连接到电极18并与这些输入电极向反向。如图8所示，10套输入和输出线中每10个正电极优选通过一个公共电路42接入相同的输入线而连接至该装置，每隔10个负电极优选通过一个公共电路40而连接到相同的输出线进而连接到设备上。
[0085]该设备由自动化控制器控制哪一电极通电。此设备的控制系统相对简单，因为电极是简单地按序列通电和断电(优