JP2019030054A - Driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device.
特開2003−174205号公報(特許文献1)は、誘電体アクチュエータを含む駆動装置を開示する。この駆動装置においては、誘電体の充放電のタイミングを制御することによって、誘電体アクチュエータによる所望の作動が実現される(特許文献1参照)。 Japanese Patent Laying-Open No. 2003-174205 (Patent Document 1) discloses a driving device including a dielectric actuator. In this drive device, a desired operation by the dielectric actuator is realized by controlling the timing of charging and discharging the dielectric (see Patent Document 1).
上記特許文献1に開示されるような誘電体を有するアクチュエータは、スイッチの閉成及び開放直後の充放電時にのみ電力を消費し、電圧の印加を継続しなくても電荷を保持することができる。したがって、このようなアクチュエータにおいては、アクチュエータの電圧を維持する場合に、電圧の印加を継続する必要がないため、消費電力が低い。 The actuator having a dielectric as disclosed in Patent Document 1 consumes power only at the time of charge / discharge immediately after closing and opening of the switch, and can retain electric charge without continuing to apply voltage. . Therefore, in such an actuator, when the voltage of the actuator is maintained, it is not necessary to continue the application of the voltage, so that the power consumption is low.
しかしながら、たとえば、誘電体の充放電が高頻度で繰り返されると、頻繁にアクチュエータに電圧が印加されるため、必ずしも消費電力が低くなくなる。 However, for example, if charging and discharging of the dielectric material is repeated at a high frequency, a voltage is frequently applied to the actuator, so that the power consumption is not necessarily low.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、誘電体の充放電が高頻度で繰り返されても、消費電力を低く維持できる駆動装置を提供することである。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a drive device that can maintain low power consumption even when charge and discharge of a dielectric are repeated frequently. It is.
本発明に従う駆動装置は、アクチュエータと、電源部とを備える。アクチュエータは、誘電体を含んでいる。電源部は、アクチュエータに電圧を印加するように構成されている。電源部は、アクチュエータが放電した電力を蓄えるように構成された蓄電部を含んでいる。 The drive device according to the present invention includes an actuator and a power supply unit. The actuator includes a dielectric. The power supply unit is configured to apply a voltage to the actuator. The power supply unit includes a power storage unit configured to store electric power discharged by the actuator.
この駆動装置においては、アクチュエータが放電した電力が蓄電部に蓄えられる。したがって、この駆動装置によれば、アクチュエータの放電が頻繁に行なわれたとしても、電力が蓄電部によって回収されるため、消費電力を低く維持することができる。 In this drive device, the electric power discharged by the actuator is stored in the power storage unit. Therefore, according to this drive device, even if the actuator is frequently discharged, the power is collected by the power storage unit, so that the power consumption can be kept low.
好ましくは、駆動装置において、アクチュエータは、誘電体と、誘電体上に設けられた第1及び第2電極とを含んでいる。駆動装置は、第1及び第2スイッチ回路をさらに備える。第1スイッチ回路は、電源部の出力端と第1電極との間に設けられている。第2スイッチ回路は、電源部の入力端と第1電極との間に設けられている。第2電極は、グラウンドに接続されている。第2スイッチ回路が開放されている場合に、第1スイッチ回路が閉成されると、電源部の電圧がアクチュエータに印加される。第1スイッチ回路が開放されている場合に、第2スイッチ回路が閉成されると、アクチュエータによって放電された電力が蓄電部に蓄えられる。 Preferably, in the drive device, the actuator includes a dielectric and first and second electrodes provided on the dielectric. The driving device further includes first and second switch circuits. The first switch circuit is provided between the output terminal of the power supply unit and the first electrode. The second switch circuit is provided between the input terminal of the power supply unit and the first electrode. The second electrode is connected to the ground. When the second switch circuit is open and the first switch circuit is closed, the voltage of the power supply unit is applied to the actuator. When the first switch circuit is opened and the second switch circuit is closed, the electric power discharged by the actuator is stored in the power storage unit.
この駆動装置においては、第2スイッチ回路が開放されている場合に第1スイッチ回路が閉成されると、電源部の電圧がアクチュエータに印加される一方、第1スイッチ回路が開放されている場合に第2スイッチ回路が閉成されると、アクチュエータによって放電された電力が蓄電部に蓄えられる。したがって、この駆動装置によれば、アクチュエータの放電が頻繁に行なわれたとしても、電力が蓄電部に回収されるため、消費電力を低く維持することができる。 In this drive device, when the first switch circuit is closed when the second switch circuit is open, the voltage of the power supply unit is applied to the actuator while the first switch circuit is open. When the second switch circuit is closed, the electric power discharged by the actuator is stored in the power storage unit. Therefore, according to this drive device, even if the actuator is frequently discharged, the power is collected by the power storage unit, so that the power consumption can be kept low.
さらに好ましくは、駆動装置は、絶縁回路をさらに備える。絶縁回路は、第2スイッチ回路と上記入力端との間に設けられている。 More preferably, the driving device further includes an insulating circuit. The insulating circuit is provided between the second switch circuit and the input terminal.
電源部の入力端と第2スイッチ回路とが直接接続されている場合に、第2スイッチ回路が閉成されていると、蓄電部の電圧がアクチュエータに印加されることとなる。この駆動装置においては、電源部の入力端と第2スイッチ回路との間に絶縁回路が設けられる。したがって、この駆動装置によれば、第2スイッチ回路が閉成された場合に、蓄電部の電圧がアクチュエータに印加されることを防止することができる。 When the input terminal of the power supply unit and the second switch circuit are directly connected and the second switch circuit is closed, the voltage of the power storage unit is applied to the actuator. In this drive device, an insulating circuit is provided between the input terminal of the power supply unit and the second switch circuit. Therefore, according to this drive device, it is possible to prevent the voltage of the power storage unit from being applied to the actuator when the second switch circuit is closed.
本発明によれば、誘電体の充放電が高頻度で繰り返されても、消費電力を低く維持できる駆動装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if charging / discharging of a dielectric material is repeated with high frequency, the drive device which can maintain power consumption low can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[1.実施の形態1]
<1−1.駆動装置の回路構成>
図1は、本実施の形態1に従う駆動装置10の回路構成を示す図である。図1に示されるように、駆動装置10は、電源部40と、アクチュエータ22と、スイッチ回路S1,D1と、制御回路50とを含んでいる。駆動装置10においては、電源部40から供給される電力を用いることによって、アクチュエータ22が作動する。
[1. Embodiment 1]
<1-1. Circuit configuration of drive device>
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of drive device 10 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the drive device 10 includes a power supply unit 40, an actuator 22, switch circuits S <b> 1 and D <b> 1, and a control circuit 50. In the driving device 10, the actuator 22 operates by using the electric power supplied from the power supply unit 40.
電源部40は、低圧電源42と、コンデンサ48と、昇圧コンバータ46と、ダイオード44,45とを含んでいる。低圧電源42は、たとえば数V〜数十Vの電源であり、昇圧コンバータ46や制御回路50に電力を供給するように構成されている。なお、図1において、低圧電源42と制御回路50とを接続する電力線の図示は省略されている。 The power supply unit 40 includes a low voltage power supply 42, a capacitor 48, a boost converter 46, and diodes 44 and 45. The low-voltage power source 42 is a power source of several V to several tens V, for example, and is configured to supply power to the boost converter 46 and the control circuit 50. In FIG. 1, the illustration of power lines connecting the low voltage power supply 42 and the control circuit 50 is omitted.
低圧電源42の正極はダイオード44のアノードに電気的に接続され、ダイオード44のカソードはノードN3を介して昇圧コンバータ46に電気的に接続されている。低圧電源42の負極は、グラウンドに電気的に接続されている。 The positive electrode of the low-voltage power supply 42 is electrically connected to the anode of the diode 44, and the cathode of the diode 44 is electrically connected to the boost converter 46 via the node N3. The negative electrode of the low-voltage power supply 42 is electrically connected to the ground.
コンデンサ48は、昇圧コンバータ46や制御回路50に電力を供給するように構成されているとともに、アクチュエータ22が放電する電力を蓄えるように構成されている。なお、図1において、コンデンサ48と制御回路50とを接続する電力線の図示は省略されている。また、アクチュエータ22により放電された電力をコンデンサ48が蓄えることを、以下では「電力回収」とも称する。電力回収については後程詳しく説明する。 The capacitor 48 is configured to supply power to the boost converter 46 and the control circuit 50, and is configured to store power discharged by the actuator 22. In FIG. 1, illustration of a power line connecting the capacitor 48 and the control circuit 50 is omitted. In addition, the storage of the electric power discharged by the actuator 22 by the capacitor 48 is hereinafter also referred to as “power recovery”. The power recovery will be described in detail later.
コンデンサ48の一端は、ノードN2を介してダイオード45のカソードに電気的に接続されているとともに、ノードN2,N3を介してダイオード44のカソード及び昇圧コンバータ46に電気的に接続されている。コンデンサ48の他端は、グラウンドに電気的に接続されている。 One end of the capacitor 48 is electrically connected to the cathode of the diode 45 via the node N2, and is also electrically connected to the cathode of the diode 44 and the boost converter 46 via the nodes N2 and N3. The other end of the capacitor 48 is electrically connected to the ground.
昇圧コンバータ46は、出力電圧を入力電圧(数十V)以上に昇圧するように構成されている。たとえば、昇圧コンバータ46の出力電圧は、数kV〜数十kVである。昇圧コンバータ46は、電源部40の出力端O1を介してスイッチ回路S1に電気的に接続されている。 Boost converter 46 is configured to boost the output voltage to an input voltage (several tens of volts) or more. For example, the output voltage of boost converter 46 is several kV to several tens of kV. Boost converter 46 is electrically connected to switch circuit S <b> 1 via output terminal O <b> 1 of power supply unit 40.
アクチュエータ22は、誘電体24と、電極26,28とを含んでいる。誘電体24は、たとえば、アクリル、ウレタン、シリコーン等の柔軟性を有し、かつ、誘電率の高いエラストマー材料で構成されている。誘電体24は、電圧が印加されると(充電されると)伸縮する。誘電体24の伸縮を利用することによって、駆動装置10は駆動対象を駆動させる。なお、誘電体24のキャパシタンス(C)は、コンデンサ48のキャパシタンスよりも低い。 The actuator 22 includes a dielectric 24 and electrodes 26 and 28. The dielectric 24 is made of an elastomer material having flexibility and high dielectric constant, such as acrylic, urethane, and silicone. The dielectric 24 expands and contracts when a voltage is applied (when charged). By using the expansion and contraction of the dielectric 24, the driving device 10 drives the driving target. The capacitance (C) of the dielectric 24 is lower than the capacitance of the capacitor 48.
電極26,28の各々は、伸縮性を有するとともに、誘電体24の表面に設けられている。電極26,28は、誘電体24を挟んで対向する位置に設けられている。電極26は、ノードN1を介してスイッチ回路S1,D1に電気的に接続されている。電極28は、グラウンドG1に電気的に接続されている。なお、電極26,28は、必ずしも誘電体24を挟んで対向する位置に設けられる必要はない。電極26,28は、たとえば、誘電体24の同一面上に設けられてもよい。すなわち、電極26,28は、誘電体24上に設けられていればよい。 Each of the electrodes 26 and 28 has elasticity and is provided on the surface of the dielectric 24. The electrodes 26 and 28 are provided at positions facing each other across the dielectric 24. The electrode 26 is electrically connected to the switch circuits S1 and D1 via the node N1. The electrode 28 is electrically connected to the ground G1. The electrodes 26 and 28 are not necessarily provided at positions facing each other with the dielectric 24 interposed therebetween. The electrodes 26 and 28 may be provided on the same surface of the dielectric 24, for example. That is, the electrodes 26 and 28 may be provided on the dielectric 24.
スイッチ回路S1,D1の各々は、電路を開閉するように構成された回路である。スイッチ回路S1,D1の各々は、たとえば、リードスイッチ、リードリレーやトランジスタ等の半導体スイッチで構成される。スイッチ回路D1は、電源部40の入力端I1を介してダイオード45のアノードに接続されている。 Each of the switch circuits S1 and D1 is a circuit configured to open and close an electric circuit. Each of the switch circuits S1 and D1 is configured by a semiconductor switch such as a reed switch, a reed relay, or a transistor, for example. The switch circuit D1 is connected to the anode of the diode 45 through the input terminal I1 of the power supply unit 40.
スイッチ回路D1が開放された状態でスイッチ回路S1が閉成されると、アクチュエータ22に昇圧コンバータ46の出力電圧が印加され、アクチュエータ22が充電される。その後、スイッチ回路D1が開放された状態でスイッチ回路S1が開放されると、アクチュエータ22の電圧(電極26,28間の電圧)が維持される。誘電体24は、電圧の印加を継続しなくても電荷を保持することができるためである。そして、スイッチ回路S1が開放された状態でスイッチ回路D1が閉成されると、アクチュエータ22に蓄えられた電荷が放電され、コンデンサ48が充電される。すなわち、電力回収が行なわれる。 When the switch circuit S1 is closed while the switch circuit D1 is open, the output voltage of the boost converter 46 is applied to the actuator 22 and the actuator 22 is charged. Thereafter, when the switch circuit S1 is opened while the switch circuit D1 is opened, the voltage of the actuator 22 (voltage between the electrodes 26 and 28) is maintained. This is because the dielectric 24 can hold charges without continuing to apply a voltage. When the switch circuit D1 is closed while the switch circuit S1 is opened, the electric charge stored in the actuator 22 is discharged and the capacitor 48 is charged. That is, power recovery is performed.
制御回路50は、図示しないCPU(Central Processing Unit)及びメモリを内蔵し、当該メモリ(以下、「内部メモリ」とも称する。)に記憶されたプログラムや各センサ(不図示)からの情報に基づいて駆動装置10の各回路等(たとえば、昇圧コンバータ46、スイッチ回路S1,D1)を制御する。内部メモリに記憶されたプログラムは、アクチュエータ22の作動を制御する制御プログラムといえる。 The control circuit 50 includes a CPU (Central Processing Unit) and a memory (not shown), and is based on a program stored in the memory (hereinafter also referred to as “internal memory”) and information from each sensor (not shown). Each circuit of the driving device 10 (for example, the boost converter 46, the switch circuits S1, D1) is controlled. It can be said that the program stored in the internal memory is a control program for controlling the operation of the actuator 22.
制御回路50は、たとえば、昇圧コンバータ46の出力電圧を変更するための指令値を昇圧コンバータ46に送信するように構成されている。制御回路50が昇圧コンバータ46に送信する指令値は、たとえば、内部メモリに記憶されたプログラムに従って決定される。 For example, the control circuit 50 is configured to transmit a command value for changing the output voltage of the boost converter 46 to the boost converter 46. The command value transmitted from control circuit 50 to boost converter 46 is determined, for example, according to a program stored in internal memory.
また、制御回路50は、たとえば、内部メモリに記憶されたプログラムに従い、スイッチ回路S1,D1の各々の開閉を個別に制御するように構成されている。たとえば、制御回路50は、スイッチ回路S1が開放されている場合にスイッチ回路D1が閉成するようにスイッチ回路D1を制御することによって、アクチュエータ22が放電する電力をコンデンサ48に回収させている(電力回収)。 In addition, the control circuit 50 is configured to individually control the opening / closing of each of the switch circuits S1, D1 according to a program stored in an internal memory, for example. For example, the control circuit 50 causes the capacitor 48 to recover the electric power discharged by the actuator 22 by controlling the switch circuit D1 so that the switch circuit D1 is closed when the switch circuit S1 is open ( Power recovery).
<1−2.電力回収>
次に、本実施の形態1に従う駆動装置10において電力回収が行なわれる理由について説明する。たとえば、スイッチ回路S1,D1の開閉(アクチュエータ22の充放電)が頻繁に行なわれない場合には、駆動装置10における消費電力は低く維持される。アクチュエータ22は継続的に電圧が印加されなくても電圧を維持することができるため、アクチュエータ22への電圧印加は短時間しか行なわれないためである。
<1-2. Power recovery>
Next, the reason why power recovery is performed in drive device 10 according to the first embodiment will be described. For example, when the switching circuits S1 and D1 are not frequently opened and closed (charging / discharging of the actuator 22), the power consumption in the driving device 10 is kept low. This is because voltage can be applied to the actuator 22 only for a short time because the actuator 22 can maintain the voltage even when voltage is not continuously applied.
しかしながら、仮に電力回収が行なわれないとした場合に、スイッチ回路S1,D1の開閉が頻繁に行なわれると、アクチュエータ22への充放電時の電力消費が頻繁に生じ、駆動装置10における消費電力は必ずしも低くなくなってしまう。 However, if the power recovery is not performed and the switch circuits S1 and D1 are frequently opened and closed, power consumption during charging / discharging of the actuator 22 occurs frequently, and the power consumption in the driving device 10 is as follows. It will not necessarily be low.
本実施の形態1に従う駆動装置10においては、スイッチ回路S1,D1の開閉が頻繁に行なわれたとしても、アクチュエータ22により放電された電力がコンデンサ48によって回収される。すなわち、駆動装置10によれば、スイッチ回路S1,D1の開閉(アクチュエータ22の充放電)が高頻度で繰り返されても、電力回収が行なわれるため、消費電力を低く維持することができる。 In drive device 10 according to the first embodiment, even if switch circuits S1 and D1 are frequently opened and closed, the power discharged by actuator 22 is recovered by capacitor 48. That is, according to the drive device 10, even when the switching circuits S1 and D1 are opened and closed (charging / discharging of the actuator 22) frequently, power recovery is performed, so that power consumption can be kept low.
<1−3.駆動装置の動作の一例>
図2は、駆動装置10の動作の一例を示すタイミングチャートである。図2を参照して、横軸は時間を示し、縦軸は、上方から、スイッチ回路S1の状態、スイッチ回路D1の状態、アクチュエータ22の電圧及びコンデンサ48の電圧を示す。
<1-3. Example of operation of drive device>
FIG. 2 is a timing chart showing an example of the operation of the driving device 10. Referring to FIG. 2, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates, from above, the state of the switch circuit S1, the state of the switch circuit D1, the voltage of the actuator 22, and the voltage of the capacitor 48.
時刻t0において、スイッチ回路S1,D1の両方は開放状態であり、アクチュエータ22及びコンデンサ48の電圧はそれぞれV0,V50である。 At time t0, both switch circuits S1 and D1 are open, and the voltages of actuator 22 and capacitor 48 are V0 and V50, respectively.
時刻t1において、制御回路50の制御に従ってスイッチ回路S1が閉成されると、アクチュエータ22に昇圧コンバータ46の出力電圧(V1)が印加され、アクチュエータ22の電圧はV1に上昇する。その後、スイッチ回路S1が短時間で開放されたとしても、アクチュエータ22の電圧はV1に維持される。 When the switch circuit S1 is closed according to the control of the control circuit 50 at time t1, the output voltage (V1) of the boost converter 46 is applied to the actuator 22, and the voltage of the actuator 22 rises to V1. Thereafter, even if the switch circuit S1 is opened in a short time, the voltage of the actuator 22 is maintained at V1.
時刻t2において、制御回路50の制御に従ってスイッチ回路D1が閉成されると、アクチュエータ22は放電し、アクチュエータ22の電圧は略V0(より詳細には、後述のコンデンサ48の電圧V51と同等の電圧)となる。そして、アクチュエータ22により放電された電力がコンデンサ48によって回収され、コンデンサ48の電圧はV51となる。上述のように、コンデンサ48のキャパシタンスは、アクチュエータ22(誘電体24)のキャパシタンスよりも十分に大きいため、(V51−V50)<<(V1−V0)という関係が成立する。 At time t2, when the switch circuit D1 is closed according to the control of the control circuit 50, the actuator 22 is discharged, and the voltage of the actuator 22 is approximately V0 (more specifically, a voltage equivalent to a voltage V51 of the capacitor 48 described later). ) Then, the electric power discharged by the actuator 22 is recovered by the capacitor 48, and the voltage of the capacitor 48 becomes V51. As described above, since the capacitance of the capacitor 48 is sufficiently larger than the capacitance of the actuator 22 (dielectric 24), the relationship of (V51-V50) << (V1-V0) is established.
時刻t3において、スイッチ回路D1が開放されるとともに、スイッチ回路S1が閉成されると、コンデンサ48から昇圧コンバータ46に電力が供給されることによって、コンデンサ48の電圧はV50に低下する。そして、アクチュエータ22の電圧は、V1に上昇する。 At time t3, when the switch circuit D1 is opened and the switch circuit S1 is closed, power is supplied from the capacitor 48 to the boost converter 46, so that the voltage of the capacitor 48 decreases to V50. Then, the voltage of the actuator 22 rises to V1.
<1−4.特徴>
以上のように、本実施の形態1に従う駆動装置10において、電源部40は、アクチュエータ22が放電した電力を蓄えるように構成されたコンデンサ48を含んでいる。
<1-4. Features>
As described above, in drive device 10 according to the first embodiment, power supply unit 40 includes capacitor 48 configured to store the electric power discharged by actuator 22.
したがって、駆動装置10によれば、アクチュエータ22の放電が頻繁に行なわれたとしても、電力がコンデンサ48によって回収されるため、無駄な放電を防ぐことができ、消費電力を低く維持することができる。 Therefore, according to the driving device 10, even if the actuator 22 is frequently discharged, the power is recovered by the capacitor 48, so that wasteful discharge can be prevented and power consumption can be kept low. .
[2.実施の形態2]
上記実施の形態1に従う駆動装置10は、1つのアクチュエータ22を含んでいた。しかしながら、駆動装置が含むアクチュエータの数は、1つには限定されない。本実施の形態2に従う駆動装置は、2つのアクチュエータを含む。なお、アクチュエータの数は、3つ以上であってもよい。以下では、上記実施の形態1と異なる点を中心に説明する。
[2. Second Embodiment]
Drive device 10 according to the first embodiment includes one actuator 22. However, the number of actuators included in the drive device is not limited to one. The drive device according to the second embodiment includes two actuators. Note that the number of actuators may be three or more. Below, it demonstrates centering on a different point from the said Embodiment 1. FIG.
図3は、本実施の形態2に従う駆動装置10Aの回路構成を示す図である。図3に示されるように、駆動装置10Aは、電源部40と、アクチュエータ22,32と、スイッチ回路S1,D1,S2,D2と、制御回路50Aとを含んでいる。実施の形態1に従う駆動装置10との主要な違いは、アクチュエータ32とスイッチ回路S2,D2とが追加されている点である。なお、アクチュエータの数が3つ以上となる場合には、スイッチ回路の数も同様に増加する。 FIG. 3 is a diagram showing a circuit configuration of drive device 10A according to the second embodiment. As shown in FIG. 3, the drive device 10A includes a power supply unit 40, actuators 22 and 32, switch circuits S1, D1, S2, and D2, and a control circuit 50A. The main difference from drive device 10 according to the first embodiment is that actuator 32 and switch circuits S2 and D2 are added. Note that when the number of actuators is three or more, the number of switch circuits also increases.
アクチュエータ32は、アクチュエータ22と同様の構成である。すなわち、誘電体34及び電極36,38は、誘電体24及び電極26,28(図1)とそれぞれ同様である。 The actuator 32 has the same configuration as the actuator 22. That is, the dielectric 34 and the electrodes 36 and 38 are the same as the dielectric 24 and the electrodes 26 and 28 (FIG. 1), respectively.
電極36はノードN5を介してスイッチ回路S2,D2に電気的に接続されており、電極38はノードN7を介してグラウンドG1に電気的に接続されている。スイッチ回路S2は電源部40の出力端O1を介して昇圧コンバータ46に電気的に接続されており、スイッチ回路D2は電源部40の入力端I1を介してコンデンサ48に電気的に接続されている。 The electrode 36 is electrically connected to the switch circuits S2 and D2 via the node N5, and the electrode 38 is electrically connected to the ground G1 via the node N7. The switch circuit S2 is electrically connected to the boost converter 46 through the output terminal O1 of the power supply unit 40, and the switch circuit D2 is electrically connected to the capacitor 48 through the input terminal I1 of the power supply unit 40. .
スイッチ回路D2が開放された状態で、スイッチ回路S2が閉成されると、昇圧コンバータ46の出力電圧がアクチュエータ32に印加される。スイッチ回路S2が開放された状態で、スイッチ回路D2が閉成されると、アクチュエータ32に蓄えられた電力が放電され、コンデンサ48が充電される。 When the switch circuit S2 is closed while the switch circuit D2 is open, the output voltage of the boost converter 46 is applied to the actuator 32. When the switch circuit D2 is closed while the switch circuit S2 is opened, the electric power stored in the actuator 32 is discharged and the capacitor 48 is charged.
制御回路50Aは、図示しないCPU及びメモリを内蔵し、内部メモリに記憶されたプログラムや各センサ(不図示)からの情報に基づいて駆動装置10Aの各回路等(たとえば、昇圧コンバータ46、スイッチ回路S1,D1,S2,D2)を制御する。 The control circuit 50A includes a CPU and a memory (not shown), and each circuit of the driving device 10A (for example, the boost converter 46, the switch circuit, etc.) based on a program stored in the internal memory and information from each sensor (not shown). S1, D1, S2, D2) are controlled.
スイッチ回路S2が開放された状態で、スイッチ回路D2が閉成するように制御回路50Aがスイッチ回路D2を制御すると、アクチュエータ32に蓄えられた電力が放電され、コンデンサ48が充電される。このように、駆動装置10Aにおいては、アクチュエータ22,32の各々が放電する電力がコンデンサ48によって回収される。すなわち、駆動装置10Aによれば、アクチュエータ22,32の各々が放電する電力が回収されるため、アクチュエータの数が増えたとしても消費電力を低く維持することができる。 When the control circuit 50A controls the switch circuit D2 so that the switch circuit D2 is closed while the switch circuit S2 is open, the power stored in the actuator 32 is discharged and the capacitor 48 is charged. Thus, in the drive device 10 </ b> A, the electric power discharged from each of the actuators 22 and 32 is recovered by the capacitor 48. That is, according to the drive device 10A, since the electric power discharged from each of the actuators 22 and 32 is collected, the power consumption can be kept low even if the number of actuators increases.
[3.変形例]
以上、実施の形態1,2について説明したが、本発明は、上記実施の形態1,2に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。但し、以下の変形例は適宜組合せ可能である。
[3. Modified example]
Although the first and second embodiments have been described above, the present invention is not limited to the first and second embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist thereof. Hereinafter, modified examples will be described. However, the following modifications can be combined as appropriate.
<3−1>
上記実施の形態1,2においては、各アクチュエータへの電力供給は、電源部40によって行なわれた。電源部40においては、昇圧コンバータ46によって、出力電圧が低圧電源42の電圧以上に昇圧された。しかしながら、各アクチュエータに電力供給を行なう電源は、電源部40に限定されない。第1変形例においては、低圧電源、高電圧アンプ及び信号源を組み合わせた電源がアクチュエータに電力供給を行なう。
<3-1>
In the first and second embodiments, power is supplied to each actuator by the power supply unit 40. In the power supply unit 40, the output voltage is boosted to a voltage higher than that of the low-voltage power supply 42 by the boost converter 46. However, the power source that supplies power to each actuator is not limited to the power source unit 40. In the first modification, a power source that combines a low-voltage power source, a high-voltage amplifier, and a signal source supplies power to the actuator.
図4は、第1変形例に従う駆動装置10Bの回路構成を示す図である。図4に示されるように、駆動装置10Bは、電源部40Bと、アクチュエータ22と、スイッチ回路S1,D1と、制御回路50Bとを含んでいる。 FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration of drive device 10B according to the first modification. As shown in FIG. 4, the driving device 10B includes a power supply unit 40B, an actuator 22, switch circuits S1 and D1, and a control circuit 50B.
電源部40Bは、低圧電源42及びコンデンサ48の他に、信号源52及び高電圧アンプ54を含んでいる。高電圧アンプ54は、低圧電源42からの入力電圧を増幅し、信号源52からの入力信号の波形を示す高電圧を出力するように構成されている。 The power supply unit 40 </ b> B includes a signal source 52 and a high voltage amplifier 54 in addition to the low voltage power supply 42 and the capacitor 48. The high voltage amplifier 54 is configured to amplify the input voltage from the low voltage power source 42 and output a high voltage indicating the waveform of the input signal from the signal source 52.
制御回路50Bは、信号源52の信号波形、高電圧アンプ54の出力電圧、及びスイッチ回路S1,D1の開閉を制御するように構成されている。制御回路50Bは、信号源52及び高電圧アンプ54を制御することによって、アクチュエータ22に印加する電圧を応答性高く変更することができる。 The control circuit 50B is configured to control the signal waveform of the signal source 52, the output voltage of the high voltage amplifier 54, and the opening and closing of the switch circuits S1 and D1. The control circuit 50B can change the voltage applied to the actuator 22 with high responsiveness by controlling the signal source 52 and the high voltage amplifier 54.
以上のような駆動装置10Bにおいても、制御回路50Bは、スイッチ回路S1が開放されている場合に、スイッチ回路D1を閉成することによって、アクチュエータ22が放電した電力をコンデンサ48に回収させることができる。 Also in the driving device 10B as described above, the control circuit 50B allows the capacitor 48 to recover the electric power discharged by the actuator 22 by closing the switch circuit D1 when the switch circuit S1 is open. it can.
<3−2>
上記実施の形態1,2においては、電源部40の入力端I1とスイッチ回路D1とが直接接続された。しかしながら、電源部40の入力端I1とスイッチ回路D1との間に、たとえば、絶縁回路が設けられてもよい。
<3-2>
In the first and second embodiments, the input terminal I1 of the power supply unit 40 and the switch circuit D1 are directly connected. However, for example, an insulating circuit may be provided between the input terminal I1 of the power supply unit 40 and the switch circuit D1.
図5は、第2変形例に従う駆動装置10Cの回路構成を示す図である。図5に示されるように、電源部40の入力端I1とスイッチ回路D1との間には絶縁回路60が設けられている。絶縁回路60は、たとえばトランスで構成されている。 FIG. 5 is a diagram showing a circuit configuration of a drive device 10C according to the second modification. As shown in FIG. 5, an insulation circuit 60 is provided between the input terminal I1 of the power supply unit 40 and the switch circuit D1. The insulation circuit 60 is constituted by a transformer, for example.
入力端I1とスイッチ回路D1との間に絶縁回路60が設けることによって、制御回路50等の誤動作を防止することができる。 By providing the insulating circuit 60 between the input terminal I1 and the switch circuit D1, malfunction of the control circuit 50 or the like can be prevented.
<3−3>
上記実施の形態1,2においては、電極28,38とグラウンドG1との間にスイッチ回路が設けられなかった。しかしながら、電極28,38とグラウンドG1との間にはスイッチ回路が設けられてもよい。
<3-3>
In the first and second embodiments, the switch circuit is not provided between the electrodes 28 and 38 and the ground G1. However, a switch circuit may be provided between the electrodes 28 and 38 and the ground G1.
<3−4>
上記実施の形態1,2において、電源部40には、蓄電部としてコンデンサ48が含まれていた。しかしながら、電源部40に含まれる蓄電部は、コンデンサ48に限定されない。たとえば、電源部40には、コンデンサ48の代わりに、電気二重層キャパシタが含まれてもよい。電源部40は、アクチュエータ22により放電された電力を蓄えることができるデバイスを含んでいればよい。
<3-4>
In the first and second embodiments, the power supply unit 40 includes the capacitor 48 as the power storage unit. However, the power storage unit included in power supply unit 40 is not limited to capacitor 48. For example, the power supply unit 40 may include an electric double layer capacitor instead of the capacitor 48. The power supply unit 40 only needs to include a device that can store the electric power discharged by the actuator 22.
10,10A,10B,10C,10D 駆動装置、22,32 アクチュエータ、24,34 誘電体、26,28,36,38 電極、40,40B 電源部、42 低圧電源、44,45 ダイオード、46 昇圧コンバータ、48 コンデンサ、50,50A,50B,50D 制御回路、60 絶縁回路、S1,S2,D1,D2 スイッチ回路、G1 グラウンド、N1,N2,N3,N4,N5,N6,N7,N8,N9 ノード、I1 入力端、O1 出力端。 10, 10A, 10B, 10C, 10D Driving device, 22, 32 Actuator, 24, 34 Dielectric, 26, 28, 36, 38 Electrode, 40, 40B Power supply unit, 42 Low voltage power supply, 44, 45 Diode, 46 Boost converter , 48 capacitors, 50, 50A, 50B, 50D control circuit, 60 insulation circuit, S1, S2, D1, D2 switch circuit, G1, ground, N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7, N8, N9 node, I1 input terminal, O1 output terminal.
Claims (3)
前記アクチュエータに電圧を印加するように構成された電源部とを備え、
前記電源部は、前記アクチュエータが放電した電力を蓄えるように構成された蓄電部を含む、駆動装置。 An actuator including a dielectric;
A power supply configured to apply a voltage to the actuator,
The power supply unit includes a power storage unit configured to store electric power discharged by the actuator.
前記電源部の出力端と前記第1電極との間に設けられた第1スイッチ回路と、
前記電源部の入力端と前記第1電極との間に設けられた第2スイッチ回路とをさらに備え、
前記第2電極は、グラウンドに接続されており、
前記第2スイッチ回路が開放されている場合に、前記第1スイッチ回路が閉成されると、前記電源部の電圧が前記アクチュエータに印加され、
前記第1スイッチ回路が開放されている場合に、前記第2スイッチ回路が閉成されると、前記アクチュエータによって放電された電力が前記蓄電部に蓄えられる、請求項1に記載の駆動装置。 The actuator includes the dielectric, and first and second electrodes provided on the dielectric,
A first switch circuit provided between the output terminal of the power supply unit and the first electrode;
A second switch circuit provided between the input terminal of the power supply unit and the first electrode;
The second electrode is connected to ground;
When the second switch circuit is open and the first switch circuit is closed, the voltage of the power supply unit is applied to the actuator,
2. The drive device according to claim 1, wherein when the first switch circuit is open and the second switch circuit is closed, the electric power discharged by the actuator is stored in the power storage unit.
Priority Applications (1)
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