具体实施方式

以下，参照附图对本公开的优选的实施方式进行具体地说明。

本公开涉及的介电弹性体振动系统，基于与振动相关的输入信号，从电源装置输出振动信号电压，根据该振动信号电压使介电弹性体振动元件振动。作为输入信号源的振动不特别限定，能够采用各种振动。在以下的实施方式中，以振动为声音的情况为例进行说明。

<第一实施方式>

图1～3表示的是本公开的第一实施方式涉及的介电弹性体振动系统。本实施方式的介电弹性体振动系统A1具有介电弹性体振动元件1和电源装置2。介电弹性体振动系统A1是例如通过输入从音源8输出的声音信号，通过放大该声音信号等来发出声音的系统。另外，从介电弹性体振动系统A1发出的声音以属于例如20～20kHz的人类可听频带的声音为代表，但是并不限定于该频带。

介电弹性体振动元件1具有介电弹性体层11、电极层12以及支承体13。另外，在本实施方式中，介电弹性体振动元件1具有两个介电弹性体层11A、11B和两对电极层12A、12B，也可以与本实施方式不同地，构成为只有一个介电弹性体层11和一对电极层12。在这种情况下，优选具有在一对电极层12不产生电位差的状态下使介电弹性体层11伸长的弹性构件(省略图示)。

要求介电弹性体层11能够通过弹性变形伸缩，并且绝缘强度高。对这样的介电弹性体层11的材质不特别限定，作为优选例能够举出例如硅弹性体、丙烯酸弹性体。

电极层12形成在介电弹性体层11的表面，通过电源装置2施加电压。在介电弹性体振动元件1中，一对电极层12以夹着介电弹性体层11的方式设置。电极层12由具有导电性，并且由能够随着介电弹性体层11的伸缩而伸缩的材质形成。作为这样的材质，可以举出向可伸缩的主材混入赋予导电性的填料的材质。作为所述填料的优选例，能够举出例如碳纳米管。

支承体13支承两个介电弹性体层11A、11B。在本实施方式中，支承体13具有两个周边部分133和多个柱状部131。两个周边部分133例如是圆环形状等的构件，在图中的上下方向上分离配置。多个柱状部131是连结两个周边部分133，并各自在图中的上下方向上延伸的构件。在本实施方式中，两个介电弹性体层11A、11B的外周部分分别分离地固定在两个周边部分133。此外，两个介电弹性体层11A、11B的中央部分彼此相互固定。通过对这样的支承体13进行固定，两个介电弹性体层11A、11B各自伸长为圆锥台形状，在上下方向产生互相拉伸的张力。

电源装置2是生成振动信号电压的装置，例如输入来自音源8的声音信号，生成基于该声音信号要提供给介电弹性体振动元件1的振动信号电压。在本实施方式中，电源装置2具有输入部20、波形电压生成部21、高压电压生成部24、反转分路部23以及两个输出部29A、29B。

输入部20是输入来自音源8的声音信号的部位。输出部29A、29B是向介电弹性体振动元件1输出振动信号电压Va、Vb的部位。输出部29A、29B也可以具有升压功能。

波形电压生成部21由例如放大电路等构成，基于输入部20所接收的来自音源8的声音信号，来生成波形电压V1。波形电压生成部21生成的波形电压V1是交流电波形。

高压电压生成部24生成高压电压HV2。高压电压HV2例如是一定大小的直流电压。

反转分路部23进行如下处理：分路处理，将来自波形电压生成部21的波形电压V1分路成两个波形电压V1a、V1b；反转处理，将这两个波形电压V1a、V1b变为彼此的正负反转了的波形。由此，从反转分路部23输出彼此的正负反转了关系的两个波形电压V1a、V1b。

分别向两个输出部29A、29B输入来自反转分路部23的波形电压V1a、V1b和来自高压电压生成部24的高压电压HV2。本实施方式的输出部29A、29B具有放大电路。该放大电路将高压电压HV2作为电源电压，放大波形电压V1a、V1b，生成振动信号电压Va、Vb。输出部29A向介电弹性体振动元件1的一对电极层12A输出振动信号电压Va，输出部29B向介电弹性体振动元件1的一对电极层12B输出振动信号电压Vb。如图6所示，通过该处理，振动信号电压Va、Vb相当于偏置电压V2在波形电压V1a、V1b叠加处理后得到的输出电压。在接下来的说明中，使用偏置电压V2对电压生成工序进行示意性说明，其中，电压生成工序包括具有放大电路的输出部29A、29B的处理。作为在波形电压V1a、V1b叠加处理偏置电压V2的具体构成例，输出部29A、29B也可以分别具备例如变压器。此外，作为对偏置电压V2进行叠加处理得到输出电压所需的具体的装置结构，不用必须具有名称中包含“偏置电压”的结构元件。例如，如本实施方式这样，也可以构成为通过具有生成高压电压HV2的高压电压生成部24，偏置电压V2实现叠加处理。

图4表示在一对电极层12产生的电位差和介电弹性体振动元件1的长度或面积等变形量的关系。如图4所示，介电弹性体振动元件1根据一对电极层12处产生的电位差的大小而具有高响应区域S1、小电位差侧的低响应区域S2以及大电位差侧的低响应区域S3。高响应区域S1是变形量相对于电位差的变化大的区域。小电位差侧的低响应区域S2是电位差小于高响应区S1、变形量相对于电位差的变化小的区域。另外，变形量相对于电位差的变化小的区域，是指包括变形量相对于电位差的变化为0的区域的概念。在图4所示的例子中，小电位差侧的低响应区域S2包括无响应区域S21。无响应区域S21包括电位差为0的地方，变形量相对于电位差的变化为0。此外，在图示的例子中，小电位差侧的低响应区域S2中相对于无响应区域S21在大电位差侧连续的部分，是对电位差的变化表示出低响应的区域。大电位差侧的低响应区域S3是电位差大于高响应区S1、变形量相对于电位差的变化小或者包括由过大的电位差引起的介电弹性体层11的电击穿的断裂点的区域。

图5表示波形电压V1a、V1b。如图5的(a)所示，波形电压V1a是例如基于声音信号的交流信号。如图5的(b)所示，波形电压V1b与波形电压V1a相同，是例如基于声音信号的交流信号。波形电压V1a与波形电压V1b是彼此的相位反转了的关系，换句话说，是彼此的正负反转了的关系。图6表示振动信号电压Va、Vb产生的电位差和高响应区域S1、小电位差侧的低响应区域S2以及大电位差侧的低响应区域S3之间的关系。如图6的(a)所示，振动信号电压Va是作为交流电压的波形电压V1a和作为直流电压的偏置电压V2合成(叠加处理)得到的电压。此外，如图6的(b)所示，振动信号电压Vb是作为交流电压的波形电压V1b和作为直流电压的偏置电压V2合成(叠加处理)得到的电压。振动信号电压Va和振动信号电压Vb是彼此的相位反转了的关系。

波形电压V1a、V1b是基于来自音源8的声音信号形成的波形。V1a、V1b的大小设定为上限值和下限值的电压差比高响应区域S1的最小值与最大值的差小。偏置电压V2设定为至少在高响应区域S1中存在的值。优选的是，偏置电压V2设定为由振动信号电压Va、Vb产生的电位差的最大值和最小值是高响应区域S1中存在的大小。进一步优选的是，由偏置电压V2产生的电位差被设定为高响应区域S1的中值。向介电弹性体振动元件1施加这样的振动信号电压Va、Vb。更具体地，向一对电极层12A施加振动信号电压Va，向给一对电极层12B施加振动信号电压Vb。由此，在介电弹性体振动元件1中，介电弹性体层11A、11B和支承体13的中央部132实现一般的扬声器中的鼓纸等振动板的功能。在波形电压V1例如是20～20KHz的情况下，从介电弹性体振动元件1能发出可听频带的声音。

接着对介电弹性体振动系统A1的作用进行说明。

根据本实施方式，由偏置电压V2产生的一对电极层12的电位差包括在高响应区域S1。因此，由振动信号电压Va、Vb产生的电位差存在于高响应区域S1的可能性高，存在于小电位差侧的低响应区域S2、大电位差侧的低响应区域S3的可能性低。例如，电位差如果存在于小电位差侧的低响应区域S2，那么如图4所示，介电弹性体振动元件1相对于电位差的变化基本不发生变形。或者，在电位差存在于小电位差侧的低响应区域S2和高响应区域S1的情况下，变形量相对于电位差的变化是非线性的关系。在这种情况下，存在对声音失真等异常的忧虑。在本实施方式中，通过电位差存在于高响应区域S1，能够得到相对于电位差的变化的足够大的变形量，此外，能够将电位差的变化和变形量的关系设为更加线性的关系，能够抑制声音的失真。此外，当电位差存在于大电位差侧的低响应区域S3时，存在对声音失真、介电弹性体振动元件1断裂等情况的忧虑，根据本实施方式能够避免这样的情况。因此，根据介电弹性体振动元件1，能够更加适当地发出声音。

此外，在本实施方式中，振动信号电压Va、Vb产生的电位差的最大值和最小值包括在高响应区域S1。因此，对于防止声音的失真、介电弹性体振动元件1的断裂来说是优选的。

与本实施方式不同，在偏置电压V2产生的电位差接近高响应区域S1的下限值或上限值的情况下，当使振动信号电压Va、Vb产生的电位差包括在高响应区域S1时，将迫使波形电压V1a、V1b的振幅设定为相对小。这样做的话，从介电弹性体振动系统A1发出的声音的动态范围变窄。在本实施方式中，由偏置电压V2产生的电位差设定为高响应区域S1的中值。由此，能够将波形电压V1a、V1b的振幅设定为足够大的同时，将振动信号电压Va、Vb产生的电位差包括在高响应区域S1。因此，能够使从介电弹性体振动系统A1发出的声音的动态范围增大。

在本实施方式那样由振动信号电压Va、Vb产生的电位差全部包括在高响应区域S1的情况下，与不同于本实施方式的电位差的一部分存在于小电位差侧的低响应区域S2的情况相比，用于使介电弹性体层11产生大小相同的振幅所需的电位差更小。因此，根据本实施方式，能够避免不必要的电荷注入和排出，抑制了用于发出相同声音所需的电能，对于省电、高效化是优选的。此外，根据本实施方式，因为电位差和变形量的关系是线性的，所以能够避免变形的发生相对于电位差的变化在时间上延迟等，能够提高介电弹性体振动元件1的时间响应性。

图7～14表示本公开的其他实施方式。另外，在这些图中，对上述实施方式相同或类似的元件，标注与上述实施方式相同的附图标记。

<第二实施方式>

图7表示本公开的第二实施方式涉及的电源装置和介电弹性体振动系统。在本实施方式的介电弹性体振动系统A2中，电源装置2的反转分路部23由推挽输出变压器构成。在反转分路部23中，在输入侧设有一个初级线圈，在输出侧设有两个次级线圈。输出侧的两个次级线圈的彼此的卷绕方向相反。通过这样的结构，当在输入侧输入作为交流电压的波形电压V1时，在输出侧的两个次级线圈处产生彼此的正负反转了的波形电压V1a、V1b。

输出部29A、29B具有例如半导体晶体管，对波形电压V1a、V1b进行升压(放大)。此外，向输出部29A、29B输入来自高压电压生成部24的高压电压HV2。在输出部29A、29B中，将作为偏置电压的高压电压HV2分别与升压(放大)后的波形电压V1a、V1b进行合成(叠加处理)。然后，分别从输出部29A、29B向一对电极12A、12B施加振动信号电压Va、Vb。

根据这样的介电弹性体振动系统A2，也能够更加适当地发出声音。此外，通过使用推挽输出变压器作为反转分路部23，不需要使用用于相位反转的半导体器件。这对于降低系统成本来说是优选的。特别地，处理电压越高，越是存在进行相位反转的半导体器件的成本增加的忧虑，因此介电弹性体振动系统A2适于在提高处理电压的同时谋求抑制成本。此外，通过使用推挽输出变压器能够削减构成电源装置2的部件数量，能够谋求平均故障间隔变长，提升品质。

<第三实施方式>

图8表示本公开的第三实施方式涉及的电源装置和介电弹性体振动系统。在本实施方式的介电弹性体振动系统A3中，电源装置2具有升压部25A、25B。在反转分路部23中使用例如半导体晶体管将反转和分路的波形电压V1a、V1b输入至升压部25A、25B。向升压部25A、25B输入来自高压电压生成部201的高压电压HV1。升压部25A、25B分别输出使用例如半导体晶体管升压(放大)后的波形电压V1a、V1b。向输出部29A、29B输入波形电压V1a、V1b和来自偏置电压生成部22的偏置电压V2，使用变压器对它们分别进行合成(叠加处理)。根据这样的介电弹性体振动系统A3，也能够更加适当地发出声音。

<第四实施方式>

图9表示本公开的第四实施方式涉及的电源装置和介电弹性体振动系统。在本实施方式的介电弹性体振动系统A4中，升压部25A、25B具有变压器。即，将反转分路部23中使用例如半导体晶体管反转和分路的波形电压V1a、V1b输入至升压部25A、25B。升压部25A、25B使用变压器对波形电压V1a、V1b进行升压(放大)和输出。输出部29A、29B具有例如半导体晶体管。输出部29A、29B将来自高压电压生成部24的高压电压HV2作为偏置电压分别与波形电压V1a、V1b合成(叠加处理)，输出振动信号电压Va、Vb。根据这样的介电弹性体振动系统A4，也能够更加适当地发出声音。

<第五实施方式>

图10表示本公开的第五实施方式涉及的电源装置和介电弹性体振动系统。在本实施方式的介电弹性体振动系统A5中，反转分路部23具有推挽输出变压器。向该反转分路部23输入波形电压V1和来自偏置电压生成部22的设定为低压的偏置电压V2。反转分路部23进行波形电压V1的反转和分路以及偏置电压V2的合成(叠加处理)，如图11所示生成波形电压V2a、V2b。输出部29A、29B例如使用从高压电压生成部24输入的高压电压HV2的半导体晶体管对波形电压V2a、V2b进行升压(放大)，输出振动信号电压Va、Vb。根据这样的介电弹性体振动系统A5也能够更加适当地发出声音。此外，例如在输出部29A、29B中使用半导体晶体管的升压比为100倍的情况下，偏置电压V2设定为目标最终的偏置电压的1/100。

<第六实施方式>

图12表示本公开的第六实施方式涉及的电源装置和介电弹性体振动系统。在本实施方式的介电弹性体振动系统A6中，设定为反转分路部23的输出侧的两个次级线圈的匝数比输入侧的初级线圈的匝数更多。通过这样的结构，能够相对于输入至反转分路部23的波形电压V1，根据初级线圈和次级线圈的匝数比而提高输出侧的两个次级线圈产生的电压。该结果是，从反转分路部23输出的电压是设定为高压的偏置电压V2与根据上述匝数而升高(升压或放大)的波形电压V1a、V1b合成(叠加处理)得到的。即，在本实施方式中，反转分路部23能够进行反转分路、施加偏置以及升压(放大)，输出振动信号电压Va、Vb。由此，在本实施方式中，不需要具有上述例子中的具有升压功能的输出部29A、29B。因此，进一步削减构成电源装置2的装置结构的部件数量，能够谋求平均故障间隔的进一步变长，进一步提升品质。根据这样的介电弹性体振动系统A6，也能够更加适当地发出声音。

<第七实施方式>

图13表示本公开的第七实施方式涉及的电源装置和介电弹性体振动系统。在本实施方式的介电弹性体振动系统A7中，输出部29A、29B分别具有变压器。向输出部29A、29B输入通过具有例如半导体晶体管的反转分路部23反转和分路的波形电压V1a、V1b。输出部29A、29B具有变压器，进行波形电压V1a、V1b的升压(放大)和来自偏置电压生成部22的设定为高压的偏置电压V2的合成(叠加运算)。根据这样的介电弹性体振动系统A7，也能够更加适当地发出声音。

<第八实施方式>

图14表示本公开的第八实施方式涉及的电源装置和介电弹性体振动系统。在本实施方式的介电弹性体振动系统A8中，反转分路部23具有推挽输出变压器，通过对波形电压V1进行反转分路和升压(放大)，输出波形电压V1a、V1b。向输出部29A、29B输入波形电压V1a、V1b和设定为高压的偏置电压V2，通过分别对它们进行合成(叠加处理)，输出振动信号电压Va、Vb。根据这样的介电弹性体振动系统A8，也能够更加适当地发出声音。

本公开的介电弹性体振动系统和电源装置不限定于上述的实施方式。本公开的介电弹性体振动系统和电源装置的各部分的具体结构能够自由地进行各种设计改变。

[备注1]

一种介电弹性体振动系统，具有：

介电弹性体振动元件，其具有介电弹性体层和夹着该介电弹性体层的一对电极层；以及

电源装置，其使所述一对电极层产生电位差，

所述介电弹性体振动元件具有：

高响应区域，其中所述一对电极层的电位差与变形量的关系为变形量相对于电位差的变化大；

小电位差侧的低响应区域，其是电位差小于高响应区域的区域，变形量相对于电位差的变化小；以及

大电位差侧的低响应区域，其是电位差大于高响应区域的区域，变形量相对于电位差的变化小或者包括所述介电弹性体层的断裂点，

所述电源装置通过将振动信号电压施加在所述一对电极层产生所述电位差，所述振动信号电压由作为交流电压的波形电压和产生所述高响应区域的电位差的作为直流电压的偏置电压合成。

[备注2]

根据备注1所述的介电弹性体振动系统，其中，

由所述振动信号电压产生的所述电位差的最大值和最小值存在于所述高响应区域。

[备注3]

根据备注1或2所述的介电弹性体振动系统，其中，

由所述偏置电压产生的所述电位差是所述高响应区域的中值。

[备注4]

根据备注1至3中任一项所述的介电弹性体振动系统，其中，

所述电源装置具有变压器，所述变压器具有升压功能。

[备注5]

根据备注4所述的介电弹性体振动系统，具有：

两个所述介电弹性体振动元件，彼此的所述介电弹性体层在伸长状态下固定，

所述电源装置的所述变压器具有一个初级线圈以及彼此的卷绕方向相反的两个次级线圈，从一个所述波形电压产生彼此的相位反转的两个波形电压，

所述电源装置将彼此的相位反转的两个所述振动信号电压分别施加在两个所述介电弹性体振动元件的所述一对电极层。

[备注6]

根据备注5所述的介电弹性体振动系统，其中，

向所述变压器的两个所述次级线圈的连接点输入所述偏置电压。

[备注7]

根据备注1至3中任一项所述的介电弹性体振动系统，具有：

两个所述介电弹性体振动元件，彼此的所述介电弹性体层在伸长状态下固定，

所述电源装置将彼此的相位反转的两个所述振动信号电压分别施加在两个所述介电弹性体振动元件的所述一对电极层。

[备注8]

根据备注7所述的介电弹性体振动系统，其中，

所述电源装置具有施加所述偏置电压的变压器。

[备注9]

根据备注8所述的介电弹性体振动系统，其中，

所述变压器还进行所述波形电压的升压。

[备注10]

根据备注9所述的介电弹性体振动系统，其中，

所述变压器还进行所述波形电压的相位反转。

[备注11]

根据备注7所述的介电弹性体振动系统，其中，

所述电源装置具有进行所述波形电压的相位反转的变压器。

[备注12]

根据备注11所述的介电弹性体振动系统，其中，

所述变压器还进行所述波形电压的升压。

[备注13]

一种电源装置，其使介电弹性体振动元件的一对电极层产生电位差，所述介电弹性体振动元件具有介电弹性体层和夹着该介电弹性体层的所述一对电极层，其中，

所述介电弹性体振动元件具有：

高响应区域，其中所述一对电极层的电位差与变形量的关系为变形量相对于电位差的变化大；

小电位差侧的低响应区域，其是电位差小于所述高响应区域的区域，变形量相对于电位差的变化小；以及

大电位差侧的低响应区域，其是电位差大于所述高响应区域的区域，变形量相对于电位差的变化小或者包括所述介电弹性体层的断裂点，

通过将振动信号电压施加在所述一对电极层产生所述电位差产生所述电位差，其中，所述振动信号电压由交流电压的波形电压和产生所述高响应区域的电位差的作为直流电压的偏置电压合成。

[备注14]

根据备注13所述的电源装置，其中，

所述电源装置具有变压器，所述变压器具有升压功能。

[备注15]

根据备注14所述的电源装置，其中，

所述电源装置的所述变压器具有一个初级线圈以及彼此的卷绕方向相反的两个次级线圈，从一个所述波形电压产生彼此的相位反转的两个波形电压，

所述电源装置将彼此的相位反转的两个振动信号电压向两个所述介电弹性体振动元件输出，两个所述介电弹性体振动元件输出彼此的所述介电弹性体层在伸长状态下固定。

[备注16]

根据备注15所述的电源装置，其中，

向所述变压器的两个所述次级线圈的连接点输入所述偏置电压。

[备注17]

根据备注13所述的电源装置，其中，

将彼此的相位反转的两个所述振动信号电压分别施加在两个所述介电弹性体振动元件的所述一对电极层，两个所述介电弹性体振动元件彼此的所述介电弹性体层在伸长状态下固定。

[备注18]

根据备注17所述的电源装置，具有：

施加所述偏置电压的变压器。

[备注19]

根据备注18所述的电源装置，其中，

所述变压器还进行所述波形电压的升压。

[备注20]

根据备注19所述的电源装置，其中，所述变压器还进行所述波形电压的相位反转。

[备注21]

根据备注17所述的电源装置，具有：

进行所述波形电压的相位反转的变压器。

[备注22]

根据备注21所述的电源装置，其中，所述变压器还进行所述波形电压的升压。