致动器的制作方法

本案是关于一种致动器，尤指一种适微型、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。

技术实现要素：

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：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，由锆钛酸铅系列的压电粉末掺杂石墨烯制成，且石墨烯的重量百分比介于0.1％至20％之间，供与该悬浮板的第一表面贴附粘着施加电压得以驱动该悬浮板弯曲振动。

【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则贴附于此平整的悬浮板11的第一表面11c处，但不以此为限。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是由锆钛酸铅(leadzirconatetitanate,pzt)系列的压电粉末掺杂石墨烯(graphene)混和制成，且石墨烯是以重量百分比介于0.1％至20％之间进行混和掺杂为较佳，透过锆钛酸铅的优良压电特性，可使悬浮板11达到极佳的压电驱动效果。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，且两电极14a、14b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，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，而另一电极14b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，本案的致动器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。

请继续参阅图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、18b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，但不以此为限。

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、压电板电极涂布锆钛酸铅掺杂石墨烯材所合成涂料，进而达到绝佳的散热、压电效果。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