スマート材料デバイスによって駆動されるとともにアクチュエータ、エネルギ捕獲装置、またはセンサとしての使用に適したアクチュエータは、取り囲まれた補償器、ポッティング材料、移動可能な支持部材、２つの機械的ウェブ、および少なくとも１つの駆動アームを有し、適切な電位の印加はスマート材料デバイスの形状を変化させ、したがって機械的ウェブを屈曲させ、駆動アームの動きをもたらすように適合される。エネルギ捕獲デバイスまたはセンサとして、外部の動きは駆動アームに動きをもたらし、したがってスマート材料デバイスに回収可能な電気的エネルギまたは動きを示す電気信号を発生させる。

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作動アームの移動の程度を示すよう構成されるセンサと、共振条件におけるアクチュエータの安全な動作を許容するよう構成されるコントローラと共に、固定支持部材と、機械的ウェブと、作動アームと、圧電又はスマート材料スタックとを有するスマート材料アクチュエータが開示されている。共振動作を維持する方法、共振動作を回避する方法、及び、共振周波数を調節する方法も開示されている。
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本発明のスマート材料アクチュエータ装置は、固定支持部材、少なくとも１つの取り付け可能なアクチュエータ腕部及び前記取り付け可能な腕部と可動維持部材に接続される少なくとも１つの協働部材を含む。圧電スタックが前記固定支持部材の第１の取り付け表面及び前記可動支持部材の第２の取り付け表面の間に固着される。前記固定支持部材が実質的に剛性であり、かつ前記第１の取り付け表面と第２の取り付け表面は実質的に平行であり、その間に前記圧電スタックが固着されており、前記圧電スタックに適切な電圧を付加すると、前記圧電スタックは実質的に角度をもって動くことなく伸びる。この伸びは、前記第２の取り付け表面を前記第１の取り付け表面から離すように作用し、それにより前記機械的ウェブの前記協働部材を曲げ、それにより前記取り付け可能なアクチュエータ腕部を動かす。前記ウェブ及び前記取り付け可能な腕部の構成により、前記腕部のアクチュエータ端部が前記圧電スタックの前記伸びよりも大きい距離を移動することとなる。このようにして、前記スタックの伸びが前記機械的増幅装置により実質的に増幅されることとなる。このタイプのアクチュエータ装置は、電気エネルギーから機械的動きを生成するためんと、機械的動きから電気エネルギーを取得するために使用され得る。またかかる動きの量を検出するために使用され得る。機械的動きから電気を生成する方法、かかるアクチュエータ装置を用いて振動を生成する方法に加えて、共鳴周波数を調節し、共鳴操作によりエネルギーの取得の効率を上げる方法に加えて、外部構造との接続のための腕部の設計及び方法のいくつかが開示されている。
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全長１０ｍｍ未満のミクロスケールのスマート材料のアクチュエータであり、多層圧電スタックが、固定支持部材、１以上のアクチュエータ腕部に接続される協働リンクと接続される可動支持部材を含む機械的増幅装置内に設けられ、適切な電流が前記圧電スタックに付加されるとその結果生じる伸びが前記可動支持部材を通じて伝達され、それにより前記アクチュエータ腕部に動きを生じさせる。かかるアクチュエータを用いて動きから電気を発生させる公報がまた開示され、前記アクチュエータ腕部が機械的動き源に接続され、前記圧電スタックが電気的負荷に接続され、それにより前記機械的動きが前記圧電スタックに電荷を発生させ、その電荷が前記負荷に放出される。
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