CN109792221A

CN109792221A - 机电转换器

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Publication number: CN109792221A
Application number: CN201780060474.7A
Authority: CN
Inventors: 池田智夫
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2019-05-21
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: US10840826B2; JP6861718B2; WO2018062195A1; JPWO2018062195A1; US20190222142A1; CN109792221B

Abstract

本发明提供一种一方面使可动构件轻量化、另一方面提高了可动构件的耐冲击性的机电转换器。本发明的机电转换器利用带电部与对置电极之间的静电相互作用来进行电力与动力之间的转换，具有：可动构件，其在一面形成有第1多个电极及第1多个槽部，在另一面形成有第2多个槽部；以及固定基板，其形成有第2多个电极，与可动构件的一面相对配置，第1多个电极及第2多个电极中的一方为保持静电荷的多个带电部，第1多个电极及第2多个电极中的另一方为与多个带电部相对的多个对置电极，第1多个电极及第2多个电极各自沿可动构件的移动方向相互空出间隔地配置，第1多个槽部及第2多个槽部在厚度方向上均未贯通可动构件，并且沿移动方向交错配置。

Description

机电转换器

技术领域

本发明涉及一种利用带电部与对置电极之间的静电相互作用来进行电力与动力之间的转换的机电转换器。

背景技术

已知有借助通过利用半永久性地保持电荷的驻极体而产生的静电相互作用来进行电力与动力之间的转换的机电转换器。例如，专利文献1中记载了一种静电电动机，其具有：固定件，其具有第1电极，所述第1电极相互绝缘，沿相对于其中心进行辐射的方向延伸，在周向上设置间隔加以配置，由导电构件构成；以及可动件，其具有第2电极，所述第2电极相互绝缘，沿相对于其旋转中心进行辐射的方向延伸，在周向上设置间隔加以配置，由驻极体材料构成，固定件与可动件相对配置，对第1电极施加规定的电压模式，通过固定件与可动件之间的静电所产生的库仑力使可动件旋转。

专利文献2中记载了一种发电装置，其具备：板状的旋转体，其产生旋转力；以及第1发电机构及第2发电机构，它们分别设置在旋转体的两面，第1发电机构及第2发电机构具备：第1电极及第3电极；第2电极及第4电极，它们分别设置在与第1电极及第3电极的各电极相对的位置；以及电荷保持体，其设置在第1电极及第3电极以及第2电极及第4电极中的任一方，通过第1电极及第3电极与第2电极及第4电极的相对旋转使电荷保持体产生电荷的变化，从而将该电荷的变化作为电能而产出。

在上述那样的机电转换器中，在可动构件(可动件、旋转体)和固定基板(固定件)中的一方形成多个带电部，在另一方形成多个对置电极。这些带电部和对置电极分别沿可动构件的移动方向空出间隔地配置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2015-126557号公报

专利文献2：日本专利特开2011-078214号公报

发明内容

在上述那样的机电转换器中，为了提高转换效率，较理想为使可动构件当中未形成有带电部或对置电极的区域成为槽部或通孔而使可动构件轻量化。然而，这种可动构件尤其是在由脆性材料构成的情况下，零件尺寸越小，越容易在些许冲击下便破裂。

因此，本发明的目的在于提供一种一方面使可动构件轻量化、另一方面提高了可动构件的耐冲击性的机电转换器。

本发明提供一种机电转换器，其利用带电部与对置电极之间的静电相互作用来进行电力与动力之间的转换，其特征在于，具有：可动构件，其在一面形成有第1多个电极及第1多个槽部，在另一面形成有第3多个电极及第2多个槽部；第1固定基板，其形成有第2多个电极，并与可动构件的一面相对配置；以及第2固定基板，其形成有第4多个电极，并与可动构件的另一面相对配置，第1多个电极及第3多个电极为保持静电荷的第1多个带电部及第2多个带电部，而且第2多个电极及第4多个电极为与第1多个带电部及第2多个带电部相对的第1多个对置电极及第2多个对置电极，或者，第1多个电极及第3多个电极为第1多个对置电极及第2多个对置电极，而且第2多个电极及第4多个电极为第1多个带电部及第2多个带电部，第1多个电极及第1多个槽部沿可动构件的移动方向交替配置，第3多个电极及第2多个槽部沿移动方向交替配置，而且与第1多个电极及第1多个槽部交错配置。

在上述机电转换器中，优选为第1多个电极与第2多个槽部的位置在可动构件的两面一致，而且第3多个电极与第1多个槽部的位置在可动构件的两面一致。

在上述机电转换器中，优选为第1多个电极形成于可动构件的一面上的第1多个基台部，第3多个电极形成于可动构件的另一面上的第2多个基台部，移动方向上的第1多个基台部及第2多个基台部的宽度比移动方向上的第1多个槽部及第2多个槽部的宽度大，第1多个基台部与第2多个基台部的移动方向上的端部彼此相互连结。

在上述机电转换器中，优选为可动构件具有：中央层；第1多个基台部，其形成于中央层上的一面侧；以及第2多个基台部，其形成于中央层上的另一面侧，第1多个电极形成于第1多个基台部，第3多个电极形成于第2多个基台部，移动方向上的第1多个基台部及第2多个基台部的宽度与第1多个槽部及第2多个槽部的宽度相等。

此外，本发明提供一种机电转换器，其利用带电部与对置电极之间的静电相互作用来进行电力与动力之间的转换，该机电转换器的特征在于，具有：可动构件，其在一面形成有第1多个电极及第1多个槽部，在另一面形成有第2多个槽部；以及固定基板，其形成有第2多个电极，并与可动构件的一面相对配置，第1多个电极及第2多个电极中的一方为保持静电荷的多个带电部，第1多个电极及第2多个电极中的另一方为与多个带电部相对的多个对置电极，第1多个电极及第2多个电极中的每一个沿可动构件的移动方向相互空出间隔地配置，第1多个槽部及第2多个槽部在厚度方向上均未贯通可动构件，并且沿移动方向交错配置。

在上述机电转换器中，优选为可动构件具有：第1多个基台部，其为一面上的第1多个槽部彼此之间的部分；以及第2多个基台部，其为另一面侧的第2多个槽部彼此之间的部分，第1多个电极形成于第1多个基台部，第1多个基台部与第2多个基台部的移动方向上的端部彼此相互连结。

在上述机电转换器中，优选为第1多个槽部及第2多个槽部中的至少一方的深度为可动构件的厚度的二分之一以上。

在上述机电转换器中，优选为可动构件具有：中央层；第1多个基台部，其形成于中央层上的一面侧；以及第2多个基台部，其形成于中央层上的另一面侧，第1多个电极形成于第1多个基台部。

在上述机电转换器中，优选为可动构件的厚度方向的剖面上的第1多个槽部及第2多个槽部中的至少一方的宽度随着从厚度方向的中央侧去往可动构件的上表面或下表面而逐渐增大。

在上述机电转换器中，优选为第1多个槽部及第2多个槽部中的至少一方的角部为曲面。

在上述机电转换器中，优选为在可动构件的另一面，还在第2多个基台部形成有第3多个电极，上述机电转换器还具有第2固定基板，所述第2固定基板与可动构件的另一面相对配置，沿移动方向相互空出间隔而形成有第4多个电极，第1多个电极及第3多个电极为多个带电部，而且第2多个电极及第4多个电极为多个对置电极，或者，第1多个电极及第3多个电极为多个对置电极，而且第2多个电极及第4多个电极为多个带电部。

在上述机电转换器中，优选为可动构件为可绕转轴旋转的旋转构件，多个带电部及多个对置电极分别以转轴为中心呈辐射状配置。

上述机电转换器优选还具有驱动部，所述驱动部将极性交替切换的电压施加至多个对置电极，通过多个带电部与多个对置电极之间产生的静电力使可动构件移动。

上述机电转换器优选还具有蓄电部，所述蓄电部积蓄根据可动构件的移动而通过多个带电部与多个对置电极之间的静电感应产生的电力。

根据上述机电转换器，可动构件得以轻量化，而且可动构件的耐冲击性提高。

附图说明

图1为机电转换器1的概略构成图。

图2的(A)及(B)为执行器10的示意性立体图及侧视图。

图3的(A)～(D)为旋转构件12A、12B的俯视图及剖面图。

图4的(A)～(D)为比较例的旋转构件12E、12F的俯视图及剖面图。

图5的(A)～(E)为用于说明旋转构件12A的制造工序的例子的剖面图。

图6的(A)～(E)为用于说明旋转构件12B的制造工序的例子的剖面图。

图7的(A)～(F)为用于说明旋转构件12B的制造工序的另一例的剖面图。

图8的(A)～(C)为其他执行器10'、10”、10”'的示意性侧视图。

图9为机电转换器2的概略构成图。

图10的(A)～(C)为机电转换器3的概略构成图。

图11的(A)～(D)为其他旋转构件12A'、12C、12D、12D'的剖面图。

具体实施方式

下面，参考附图，对机电转换器进行详细说明。但请了解，本发明并不限定于附图或者以下记载的实施方式。

图1为机电转换器1的概略构成图。如图1所示，机电转换器1具有执行器10及驱动部20。执行器10具有旋转构件12、固定基板13、14、驻极体部15、16以及对置电极17、18作为主要构成要素。机电转换器1是根据输入到驱动部20的电信号、利用驻极体部15、16与对置电极17、18之间的静电力使旋转构件12旋转、由此利用电力产出动力的驱动装置(驻极体马达)。

图2的(A)及图2的(B)分别为执行器10的示意性立体图及侧视图。如图2的(A)所示，执行器10是圆板状的旋转构件12夹在2块固定基板13、14之间而构成。如图2的(B)所示，在执行器10中，在旋转构件12的上表面121侧配置有驻极体部15与对置电极17的组，在旋转构件12的下表面122侧配置有驻极体部16与对置电极18的组。图2的(B)中，为了简化图示，展示的是以图的横向相当于旋转构件12、固定基板13、14的圆周方向(图2的(A)的箭头C方向)的方式加以变形后的侧视图。图1中，是从图的上方依序排列展示固定基板13的下表面132、旋转构件12的上表面121、旋转构件12的下表面122以及固定基板14的上表面141作为执行器10。

图2的(A)所示的转轴11是成为旋转构件12的旋转中心的轴，转轴11贯通旋转构件12的中心。转轴11的上下端通过轴承固定在未图示的机电转换器1的壳体上。再者，图1和图2的(B)中省略了转轴11的图示。

旋转构件12为可动构件的一例，由玻璃或硅(Si)等公知的基板材料构成。如图2的(A)所示，旋转构件12例如具有圆板状的形状，在其中心连接在转轴11上。旋转构件12可以通过根据输入到驱动部20的电信号而在驻极体部15、16与对置电极17、18之间产生的静电力绕转轴11沿图2的(A)的箭头C方向(也就是顺时针方向及逆时针方向)旋转。

固定基板13、14为第1固定基板及第2固定基板的一例，是由玻璃环氧基板等公知的基板材料构成的基板。如图2的(A)所示，固定基板13、14例如具有圆板状的形状。固定基板13与旋转构件12的上表面121(一面)相对地配置在旋转构件12的上侧，固定基板14与旋转构件12的下表面122(另一面)相对地配置在旋转构件12的下侧。转轴11贯通固定基板13、14的中心，但固定基板13、14不同于旋转构件12，固定在机电转换器1的壳体上。

驻极体部15、16为第1多个电极及第3多个电极以及第1多个带电部及第2多个带电部的一例，分别由保持静电荷的多个带电部构成。如图1所示，这些带电部具有大致梯形的形状。如图1及图2的(B)所示，驻极体部15形成于旋转构件12的上表面121，驻极体部16形成于旋转构件12的下表面122。驻极体部15、16沿旋转构件12的旋转方向(圆周方向、箭头C方向)空出间隔而绕转轴11等间隔地配置，而且以转轴11为中心呈辐射状配置。此外，如图2的(B)所示，在执行器10中，驻极体部15的图案与驻极体部16的图案沿圆周方向交错配置。

对置电极17、18为第2多个电极及第4多个电极以及第1多个对置电极及第2多个对置电极的一例，如图1所示，与驻极体部15、16一样分别具有大致梯形的形状。对置电极17以与驻极体部15相对的方式形成于固定基板13的下表面132，对置电极18以与驻极体部16相对的方式形成于固定基板14的上表面141。对置电极17、18也沿圆周方向空出间隔而绕转轴11等间隔地配置，而且以转轴11为中心呈辐射状配置。此外，如图2的(B)所示，在执行器10中，对置电极17的图案与对置电极18的图案配置在圆周方向上的相同位置。

构成驻极体部15和对置电极17的各电极(带电部)的个数相等，而且构成驻极体部16和对置电极18的各电极(带电部)的个数也相等。图1及图2的(B)中，驻极体部15、16和对置电极17、18各自仅记载有4个，但实际上它们是由更多电极(带电部)构成的。

驱动部20是用于驱动执行器10的电路，具有时钟21及比较器22、23。驱动部20将极性交替切换的电压施加至对置电极17、18，通过驻极体部15与对置电极17之间以及驻极体部16与对置电极18之间产生的静电力使旋转构件12旋转。

如图1所示，时钟21的输出连接到比较器22、23的输入，比较器22的输出经由电气线路连接到对置电极17，比较器23的输出经由电气线路连接到对置电极18。比较器22、23分别对来自时钟21的输入信号的电位与接地电位进行比较，并二值化输出其结果，但比较器22、23的输出信号的符号相反。在来自时钟21的输入信号为H时，对置电极17变为+V的电位，对置电极18变为-V的电位，在输入信号为L时，对置电极17变为-V的电位，对置电极18变为+V的电位。

如图2的(B)所示，在执行器10的驱动时，驱动部20对与一驻极体部15处于圆周方向上的相同位置的对置电极17施加符号与驻极体部15的带电相同的电压。此时，另一对置电极18处于圆周方向上的位置与另一驻极体部16错开的状态。驱动部20向对置电极18施加符号与驻极体部16的带电不同的电压。图2的(B)展示了驻极体部15、16带负电、向对置电极17施加-电压、向对置电极18施加+电压时的状态。如此，驱动部20将极性交替切换的电压施加至对置电极17与对置电极18之间，由此使旋转构件12旋转。

接着，对图1～图2的(B)所示的旋转构件12的详细结构进行说明。

图3的(A)～图3的(D)为旋转构件12A、12B的俯视图及剖面图。图3的(A)表示旋转构件12A的上表面，图3的(B)表示沿着图3的(A)的IIIB-IIIB线的旋转构件12A的切割面。图3的(C)表示旋转构件12B的上表面，图3的(D)表示沿着图3的(C)的IIID-IIID线的旋转构件12B的切割面。作为执行器10的旋转构件12，可使用旋转构件12A、12B中的任一方。

如图3的(A)及图3的(B)所示，旋转构件12A上，在上表面121沿圆周方向交替形成有多个基台部123A及多个槽部125A，在下表面122沿圆周方向交替形成有多个基台部124A及多个槽部126A。基台部123A、124A为第1多个基台部及第2多个基台部的一例，分别为槽部125A彼此以及槽部126A彼此之间的部分。槽部125A、126A为第1多个槽部及第2多个槽部的一例，是通过沿厚度方向切削旋转构件12A的基板而形成的凹部。各槽部的深度为旋转构件12A的基板的厚度的二分之一左右，槽部125A、126A在厚度方向上均未贯通旋转构件12A。

在旋转构件12A中，驻极体部15形成于基台部123A，驻极体部16形成于基台部124A。即，在旋转构件12A中，驻极体部15及槽部125A以及驻极体部16及槽部126A沿旋转构件12A的旋转方向(圆周方向)交替配置。进一步地，在旋转构件12A中，驻极体部16及槽部126A与驻极体部15及槽部125A交错配置。更详细而言，驻极体部15与槽部126A的位置在旋转构件12A的两面一致，而且驻极体部16与槽部125A的位置在旋转构件12A的两面一致。由此，在旋转构件12A中，驻极体部15与驻极体部16沿圆周方向交错配置。

基台部123A与基台部124A具有相同的形状及大小，槽部125A与槽部126A也具有相同的形状及大小。如图3的(B)所示，在旋转构件12A中，基台部123A与基台部124A的圆周方向上的端部彼此相互连结。因此，在旋转构件12A中，在以转轴11为中心的相同圆周上，圆周方向上的基台部123A、124A的宽度比圆周方向上的槽部125A、126A的宽度大。

关于驻极体部15、16，在同一圆周上，配置有驻极体部15、16的部分与未配置有驻极体部15、16的部分的宽度相等。因此，如图3的(B)所示，在同一圆周上，驻极体部15、16的宽度比基台部123A、124A的宽度小，基台部123A、124A的圆周方向上的端部上有未配置有驻极体部15、16的部分。即，驻极体部15、16的圆周方向上的端部与基台部123A、124A的圆周方向上的端部略微错开。

旋转构件12A的上表面及下表面中包围转轴11的圆环状的中央部121c是未形成有驻极体部和槽部的平坦区域。这一点在以下所说明的所有旋转构件中也是一样的。

旋转构件12B是以SOI(Silicon on Insulator(绝缘衬底上的硅))基板为材料构成的。如图3的(C)及图3的(D)所示，旋转构件12B具有中央层127B、多个基台部123B、多个槽部125B、多个基台部124B以及多个槽部126B。中央层127B相当于SOI基板中包含的SiO₂层。基台部123B为第1多个基台部的一例，沿圆周方向等间隔地形成于中央层127B的上表面侧。槽部125B为第1多个槽部的一例，相当于中央层127B的上表面侧的未形成有基台部123B的部分。基台部124B为第2多个基台部的一例，沿圆周方向等间隔地形成于中央层127B的下表面侧。槽部126B为第2多个槽部的一例，相当于中央层127B的下表面侧的未形成有基台部124B的部分。

在旋转构件12B中，驻极体部15形成于基台部123B，驻极体部16形成于基台部124B。即，在旋转构件12B中，驻极体部15及槽部125B以及驻极体部16及槽部126B也是沿旋转构件12B的旋转方向(圆周方向)交替配置。此外，在旋转构件12B中，与旋转构件12A一样，驻极体部16及槽部126B与驻极体部15及槽部125B也是交错配置。由此，在旋转构件12B中，驻极体部15与驻极体部16也是沿圆周方向交错配置。

基台部123B与基台部124B具有相同的形状及大小，槽部125B与槽部126B也具有相同的形状及大小。但在旋转构件12B中，与旋转构件12A不一样，在同一圆周上，圆周方向上的基台部123B、124B的宽度与槽部125B、126B的宽度相等。即，在旋转构件12B中，驻极体部15、16的圆周方向上的端部与基台部123A、124A的圆周方向上的端部一致。

例如，旋转构件12A、12B的直径为5～20mm左右。此外，例如，去掉驻极体部15、16后的旋转构件12A、12B的基板部分的厚度为100～500μm左右，驻极体部15、16的厚度为15～20μm左右。这些尺寸在以下所说明的所有旋转构件中也是一样的。此外，例如，旋转构件12B的中央层127B的厚度为5μm左右。

图4的(A)～图4的(D)为比较例的旋转构件12E、12F的俯视图及剖面图。图4的(A)表示旋转构件12E的上表面，图4的(B)表示沿着图4的(A)的IVB-IVB线的旋转构件12E的切割面。图4的(C)表示旋转构件12F的上表面，图4的(D)表示沿着图4(C)的IVD-IVD线的旋转构件12F的切割面。

如图4的(A)及图4的(B)所示，旋转构件12E上，与旋转构件12A、12B一样，在上表面沿圆周方向等间隔地配置有驻极体部15，在下表面沿圆周方向等间隔地配置有驻极体部16，而且是以转轴11为中心呈辐射状配置。但旋转构件12E不同于旋转构件12A、12B，是由没有槽部的平坦的基板构成。在旋转构件12E中，驻极体部15与驻极体部16配置在圆周方向上的相同位置。

如图4的(C)及图4的(D)所示，旋转构件12F上，与旋转构件12A、12B一样，在上表面沿圆周方向等间隔地配置有驻极体部15，在下表面沿圆周方向等间隔地配置有驻极体部16，而且是以转轴11为中心呈辐射状配置。在旋转构件12F中，驻极体部15与驻极体部16配置在圆周方向上的相同位置。在旋转构件12F中，为了减轻重量，在未形成有驻极体部15、16的部分沿圆周方向等间隔地形成有大致梯形形状的多个通孔128F。

旋转构件12E的重量比旋转构件12F的重量大未形成有通孔或槽部的程度，难以旋转，因此较理想为使用旋转构件12F。然而，在旋转构件12F中，通孔128F彼此之间的形成有驻极体部15、16的部分的宽度较窄。因此，在旋转构件由陶瓷、玻璃或硅等脆性材料构成的情况下，如果采用旋转构件12F的形状，则存在尤其是靠近转轴11的中心部分容易破裂这一问题。

在旋转构件12A、12B中，通过形成有槽部125A、125B及槽部126A、126B，使得重量比没有这些槽部时轻。进一步地，在旋转构件12A、12B中，驻极体部15及槽部125A、125B与驻极体部16及槽部126A、126B交错配置。由此，即便在旋转构件由陶瓷、玻璃或硅等脆性材料构成的情况下，与两面的槽部形成于圆周方向上的相同位置的情况相比，也不易产生裂纹。因此，在旋转构件12A、12B中，耐冲击性提高，所以驻极体马达的可靠性、制造上的处理性也提高。

此外，在旋转构件12A、12B中，驻极体部15的图案与驻极体部16的图案沿圆周方向交错配置，而且对置电极17的图案与对置电极18的图案配置在圆周方向上的相同位置。即，在旋转构件12A、12B中，驻极体部15、16和对置电极17、18当中，仅驻极体部16的图案相对于驻极体部15的图案错开半间距程度加以配置。由此，在旋转构件12A、12B的旋转中交替产生驻极体部15及对置电极17之间的静电力和驻极体部16及对置电极18之间的静电力，因此获得连续的驱动力。因而，通过使用旋转构件12A或旋转构件12B，能使驻极体马达的旋转变得顺畅。

此外，通常，在湿度较高的环境下，存在驻极体所保持的静电荷因空气中的水分而散逸这一情况。然而，与旋转构件12E、12F相比，旋转构件12A、12B还有驻极体部15、16的静电荷不易散逸、驻极体部不易发生经时劣化这一特征。

接着，对上述各旋转构件的制造方法依序进行说明。

图5的(A)～图5的(E)为用于说明旋转构件12A的制造工序的例子的剖面图。为了简化图示，这些图以及以下在制造工序的说明中使用的各剖面图以图的横向相当于旋转构件的圆周方向(图的2(A)的箭头C方向)的方式进行了变形。

在旋转构件12A的制造时，首先像图5的(A)所示那样在Si基板或玻璃基板等基板60的上表面和下表面通过光刻法或电子束加工等分别形成抗蚀层或者SiO₂等的掩模层61、62图案。接着，像图5的(B)及图5的(C)所示那样通过深蚀或喷蚀加工等对基板60的两面进行切削，由此，在上表面侧形成多个槽部63，在下表面侧形成多个槽部64。

其后，像图5的(D)所示那样将掩模层61、62去除。槽部63、64的部分相当于图3的(B)的槽部125A、126A，基板60当中未被去除而留下的上表面侧的部分相当于基台部123A，下表面侧的部分相当于基台部124A。在该状态下，通过印刷或喷墨法等在基板60的上表面和下表面涂敷驻极体膜，由此形成驻极体部15、16。通过以上工序，得到图3的(A)及图3的(B)所示的旋转构件12A。

图6的(A)～图6的(E)为用于说明旋转构件12B的制造工序的例子的剖面图。在旋转构件12B的制造时，首先像图6的(A)所示那样在SOI基板70的上表面和下表面通过光刻法或电子束加工等分别形成抗蚀层或者SiO₂等的掩模层71、72图案。接着，像图6的(B)及图6的(C)所示那样，通过深蚀或喷蚀加工等对SOI基板70的两面进行切削，由此，在上表面侧形成多个槽部73，在下表面侧形成多个槽部74。

其后，像图6的(D)所示那样，将掩模层71、72去除。槽部73、74的部分相当于图3的(D)的槽部125B、126B，SOI基板70当中未被去除而留下的上表面侧的部分相当于基台部123B，下表面侧的部分相当于基台部124B。此外，SOI基板70的内部的SiO₂层相当于中央层127B。在该状态下，通过印刷或喷墨法等在基台部123B、124B上涂敷驻极体膜，由此形成驻极体部15、16。通过以上工序，得到图3的(C)及图3的(D)所示的旋转构件12B。

图7的(A)～图7的(F)为用于说明旋转构件12B的制造工序的另一例的剖面图。旋转构件12B也可以通过以下工序来制造。

首先，像图7的(A)所示那样，在SOI基板70的上表面和下表面通过涂敷或喷涂等分别形成驻极体膜15'、16'。接着，像图7的(B)所示那样，通过光刻法等在驻极体膜15'、16'上分别形成抗蚀层等掩模层71、72图案。然后，像图7的(C)所示那样通过灰化法等将未形成有掩模层71、72的部分的驻极体膜15'、16'去除，由此形成驻极体膜15'、16'图案，从而形成驻极体部15、16。

进一步地，像图7的(D)及图7的(E)所示那样，通过深蚀等对未形成有掩模层71、72的部分的SOI基板70进行切削，由此，在上表面侧形成多个槽部73，在下表面侧形成多个槽部74。最后，像图7的(F)所示那样将掩模层71、72去除。通过以上工序，得到图3的(C)及图3的(D)所示的旋转构件12B。

图8的(A)～图8的(C)分别为其他执行器10'、10”、10”'的示意性侧视图。与图2的(B)一样，这些图是以横向相当于旋转构件的圆周方向(箭头C方向)的方式加以变形后的侧视图。

图8的(A)所示的执行器10'与图2的(B)所示的执行器10的不同点在于，驻极体部15与对置电极17的位置进行了调换，而且驻极体部16与对置电极18的位置进行了调换。在其他方面，执行器10'具有与执行器10同样的构成。也可像执行器10'这样将驻极体部15、16分别配置在固定基板13的下表面132和固定基板14的上表面141，将对置电极17、18分别配置在旋转构件12的上表面121和下表面122。

在执行器10'中，对置电极17、18相当于第1多个电极及第3多个电极，驻极体部15、16相当于第2多个电极及第4多个电极。在执行器10'中，驻极体部15、16配置在旋转构件12的旋转方向(圆周方向、箭头C方向)上的相同位置，对置电极17、18沿圆周方向交错配置。除了驻极体部15、16调换成对置电极17、18这一点以外，执行器10'的旋转构件12'可使用与图3的(A)～图3的(D)所示的旋转构件12A或旋转构件12B同样的旋转构件。

图8的(B)所示的执行器10”具有旋转构件12”、固定基板13、驻极体部15及对置电极17。除了没有固定基板14、驻极体部16及对置电极18这一点以外，执行器10”具有与执行器10同样的构成。获得的驱动力比执行器10的情况下小，但驻极体部与对置电极的组也可像执行器10”那样仅配置在旋转构件的单面侧。除了在固定基板13的相反侧那一面(下表面122)未形成有驻极体部16这一点以外，旋转构件12”可使用与旋转构件12A或旋转构件12B同样的旋转构件。如此一来，仅在旋转构件的单面侧配置有驻极体部与对置电极的组的执行器也能实现旋转构件的轻量化和耐冲击性的提高这两个方面。

除了驻极体部15与对置电极17的位置进行了调换这一点以外，图8的(C)所示的执行器10”'具有与执行器10”同样的构成。在将驻极体部与对置电极的组设为仅旋转构件的单面侧的1组的情况下，也可像执行器10”'那样将驻极体部15配置在固定基板13的下表面132、将对置电极17配置在旋转构件12”'的上表面121。除了驻极体部15调换成对置电极17而且未形成有驻极体部16这一点以外，旋转构件12”'可使用与旋转构件12A或旋转构件12B同样的旋转构件。

图9为机电转换器2的概略构成图。如图9所示，机电转换器2具有发电部30及蓄电部40。与执行器10一样，发电部30具有旋转构件12、固定基板13、14、驻极体部15、16以及对置电极17、18作为主要构成要素。机电转换器2是使用外部环境的动能使旋转构件12旋转而在发电部30内通过静电感应产生静电、由此利用动力产出电力的发电装置(驻极体发电机)。

旋转构件12、固定基板13、14、驻极体部15、16以及对置电极17、18与执行器10中的相同，但是，例如发电部30的旋转构件12上安装有重量不平衡的未图示的转锤。机电转换器2的对置电极17、18分别经由电气线路连接到蓄电部40。在发电部30中，例如以携带机电转换器2的人体的运动或者安装有机电转换器2的机械等的振动为动力源使带转锤的旋转构件12沿其圆周方向旋转。

当旋转构件12旋转时，伴随于此，驻极体部15、16与对置电极17、18之间的重叠面积发生增减。例如，当驻极体部15、16的内表面保持有负电荷时，随着旋转构件12的旋转，被吸引至对置电极17、18的正电荷发生增减，从而在对置电极17与对置电极18之间产生交流电流。通过如此产生电流，发电部30进行利用静电感应的发电。

蓄电部40具有整流电路41及二次电池42，积蓄根据旋转构件12的旋转而通过驻极体部15、16与对置电极17、18之间的静电感应产生的电力。来自对置电极17和对置电极18的输出连接到整流电路41，整流电路41连接到二次电池42。整流电路41为具有4个二极管的桥式电路，进行对置电极17与对置电极18之间生成的电流的整流。二次电池42为锂二次电池等可充放电的电池，积蓄由发电部30发出的电力，并对未图示的驱动对象电路供给该电力。

发电部30也使用上述旋转构件12A或旋转构件12B作为旋转构件12。由此，发电部30的旋转构件12也能实现轻量化和耐冲击性的提高这两个方面。

图10的(A)～图10的(C)为机电转换器3的概略构成图。如图10的(A)所示，机电转换器3具有执行器50及驱动部20。执行器50具有壳体51、滑板52、固定基板53、54、驻极体部55、56以及对置电极57、58作为主要构成要素。图10的(B)及图10的(C)为表示驻极体部55、56及对置电极57、58的配置以及滑板52的移动方向的俯视图。

机电转换器3是根据输入到驱动部20的电信号、利用驻极体部55、56与对置电极57、58之间的静电力使滑板52往复移动、由此利用电力产出动力的驱动装置。机电转换器的可动构件不限于像机电转换器1、2的旋转构件12那样旋转的构件，也可为像机电转换器3的滑板52那样滑动移动的构件。

如图10的(A)所示，固定基板53、54分别配置在箱形壳体51的上表面及底面。滑板52为可动构件的一例，在壳体51内由未图示的可动支承部加以支承，可以沿与固定基板53、54平行的方向(水平方向)在固定基板53与固定基板54之间往复移动。在滑板52的上表面形成有槽部55A，在滑板52的下表面形成有槽部56A，槽部55A、56A分别沿滑板52的移动方向(箭头A方向)空出间隔而且在与该移动方向正交的方向上呈带状地形成。槽部55A、56A为第1多个槽部及第2多个槽部的一例，是通过沿厚度方向切削滑板52的基板而形成的凹部。这些槽部在厚度方向上均未贯通滑板52。

驻极体部55、56为第1多个电极及第3多个电极以及第1多个带电部及第2多个带电部的一例。如图10的(A)～图10的(C)所示，驻极体部55、56沿滑板52的移动方向空出间隔而且在与该移动方向正交的方向上呈带状地形成于滑板52的上表面及下表面上的未形成有槽部55A、56A的区域内。在执行器50的滑板52中，驻极体部55及槽部55A与驻极体部56及槽部56A交错配置。由此，执行器50也能实现滑板52的轻量化和耐冲击性的提高这两个方面。

对置电极57、58为第2多个电极及第4多个电极以及第1多个对置电极及第2多个对置电极的一例。如图10的(A)所示，对置电极57、58分别沿滑板52的移动方向空出间隔而且在与该移动方向正交的方向上呈带状地形成于固定基板53的下表面以及固定基板54的上表面。在执行器50中，对置电极57、58配置在滑板52的移动方向上的相同位置。

驱动部20是用于驱动执行器50的电路，经由电气线路连接到各对置电极57、58。驱动部20具有与机电转换器1的驱动部同样的构成，将极性交替切换的电压施加至对置电极57、58，由此，像图10的(B)及图10的(C)所示那样使滑板52在壳体51内沿水平方向(箭头A方向)滑动移动。

再者，在机电转换器2、3中，与图8的(B)及图8的(C)所示的执行器10”、10”'一样，驻极体部与对置电极的组也可仅配置在旋转构件12或滑板52的单面侧而不是两面侧。

图11的(A)～图11的(D)分别为其他旋转构件12A'、12C、12D、12D'的剖面图。这些图中，针对各旋转构件展示了与图3的(B)及图3的(D)所示的切割面同样的切割面。机电转换器1、2的旋转构件12也可使用旋转构件12A'、12C、12D、12D'中的任一方代替图3的(A)～图3的(D)的旋转构件12A、12B。机电转换器3的滑板52也一样，也可使用与这些旋转构件同样的构成的构件。

图11的(A)的旋转构件12A'具有与旋转构件12A同样的多个基台部123A'、124A'、多个槽部125A'、126A'以及驻极体部15、16。槽部125A'、126A'也在厚度方向上未贯通旋转构件12A'，但各槽部的深度d比旋转构件12A'的基板的厚度t的二分之一大。如此，若使各槽部的深度大于旋转构件12A的槽部，则能在保持一定强度的情况下进一步使旋转构件轻量化。再者，例如也可使旋转构件的一面上的槽部的深度小于厚度t的二分之一、使旋转构件的另一面上的槽部的深度大于厚度t的二分之一等将一面的槽部形成得比另一面的槽部深。此外，各面上的所有槽部的深度并非必须相同，也可为每一槽部其深度都不一样。

图11的(B)的旋转构件12C具有与旋转构件12A同样的多个基台部123C、124C、多个槽部125C、126C以及驻极体部15、16。在旋转构件12C中，其厚度方向的剖面上的槽部125C、126C的宽度随着从厚度方向的中央侧去往旋转构件12C的上表面121及下表面122而逐渐增大。换句话说，在旋转构件12C的沿着圆周方向的纵剖面中，槽部125C为上表面121侧那一方较宽的梯形状(锥形状)，槽部126C为下表面122侧那一方较宽的梯形状(锥形状)。也可像旋转构件12C那样使基台部123C、124C及槽部125C、126C的侧面相对于旋转构件12C的上表面121及下表面122而倾斜。

与旋转构件12A、12B相比，旋转构件12C有驻极体部15、16的静电荷更不易散逸、驻极体部更不易发生经时劣化这一特征。但是，若过于增大各基台部及槽部的侧面的倾斜，则能够形成于基台部123C、124C的上表面的驻极体部15、16的面积会减小，因此，倾斜的大小宜考虑所需的机电转换器的输出的大小来进行选择。再者，例如，也可仅在旋转构件的一面侧有剖面为梯形状的槽部，也可在1个旋转构件中混存有剖面为矩形的槽部和剖面为梯形状的槽部。此外，也可为每一槽部其形状都不一样。

图11的(C)及图11的(D)的旋转构件12D、12D'也具有与旋转构件12A同样的形状，但符号c、d所示的部分的形状与旋转构件12A不一样。在旋转构件12D中，其厚度方向的中央侧的各槽部125D、126D的角部c(换句话说就是各槽部底部的角部或者基台部123D与基台部124D的连接部分的表面)为曲面。在旋转构件12D'中，其上表面121侧及下表面122侧的各槽部125D'、126D'的角部d(各基台部123D'、124D'的角部)为曲面。

如此，当将各槽部的角部c、d不设为直角等尖锐形状而设为带弧度的曲面时，施加至旋转构件的应力得以缓和，旋转构件的强度提高。再者，也可仅在旋转构件的一面侧有角部为曲面的槽部，也可在1个旋转构件中混存有角部带弧度的槽部和角部尖锐的槽部。此外，也可为在1个旋转构件中各槽部的角部c、d两方都为曲面。

再者，上述旋转构件的材质不限于玻璃或硅，例如也可为铝或其合金或者不锈钢(SUS：special use stainless steel)。在使用这些材料的情况下，可通过放电加工、蚀刻加工或压力加工来形成旋转构件。尤其是在利用金属材料制作旋转构件的情况下，为了实现轻量化，优选使用比重较轻的金属。在使用金属材料等作为旋转构件的情况下，通过设为上述的在两面侧交错地具有多个基台部及槽部的形状，也能减少翘曲或弯曲等、提高旋转构件的强度。这些内容对于机电转换器3的滑板52而言也是一样的。

Claims

1.一种机电转换器，其利用带电部与对置电极之间的静电相互作用来进行电力与动力之间的转换，该机电转换器的特征在于，具有：

可动构件，其在一面形成有第1多个电极及第1多个槽部，在另一面形成有第2多个槽部；以及

固定基板，其形成有第2多个电极，与所述可动构件的所述一面相对配置，

所述第1多个电极及所述第2多个电极中的一方为保持静电荷的多个带电部，所述第1多个电极及所述第2多个电极中的另一方为与所述多个带电部相对的多个对置电极，

所述第1多个电极及所述第2多个电极各自沿所述可动构件的移动方向相互空出间隔地配置，

所述第1多个槽部及所述第2多个槽部在厚度方向上均未贯通所述可动构件，并且沿所述移动方向交错配置。

2.根据权利要求1所述的机电转换器，其特征在于，

所述可动构件具有：第1多个基台部，其为所述一面上的所述第1多个槽部彼此之间的部分；以及第2多个基台部，其为所述另一面侧的所述第2多个槽部彼此之间的部分，

所述第1多个电极形成于所述第1多个基台部，

所述第1多个基台部与所述第2多个基台部的所述移动方向上的端部彼此相互连结。

3.根据权利要求2所述的机电转换器，其特征在于，

所述第1多个槽部及所述第2多个槽部中的至少一方的深度为所述可动构件的厚度的二分之一以上。

4.根据权利要求1所述的机电转换器，其特征在于，

所述可动构件具有：中央层；第1多个基台部，其形成于所述中央层上的所述一面侧；以及第2多个基台部，其形成于所述中央层上的所述另一面侧，

所述第1多个电极形成于所述第1多个基台部。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的机电转换器，其特征在于，

所述可动构件的厚度方向的剖面上的所述第1多个槽部及所述第2多个槽部中的至少一方的宽度随着从所述厚度方向的中央侧去往所述可动构件的上表面或下表面而逐渐增大。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的机电转换器，其特征在于，

所述第1多个槽部及所述第2多个槽部中的至少一方的角部为曲面。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的机电转换器，其特征在于，

在所述可动构件的所述另一面，还在所述第2多个基台部形成有第3多个电极，并且，

该机电转换器还具有第2固定基板，所述第2固定基板与所述可动构件的所述另一面相对配置，沿所述移动方向相互空出间隔地形成有第4多个电极，

所述第1多个电极及所述第3多个电极为所述多个带电部，而且所述第2多个电极及所述第4多个电极为所述多个对置电极，或者，所述第1多个电极及所述第3多个电极为所述多个对置电极，而且所述第2多个电极及所述第4多个电极为所述多个带电部。

8.根据权利要求7所述的机电转换器，其特征在于，

所述第1多个电极与所述第2多个槽部的位置在所述可动构件的两面一致，而且所述第3多个电极与所述第1多个槽部的位置在所述可动构件的两面一致。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的机电转换器，其特征在于，

所述可动构件为可绕转轴旋转的旋转构件，

所述多个带电部及所述多个对置电极分别以所述转轴为中心呈辐射状配置。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的机电转换器，其特征在于，

还具备驱动部，所述驱动部将极性交替切换的电压施加至所述多个对置电极，通过所述多个带电部与所述多个对置电极之间产生的静电力使所述可动构件移动。

11.根据权利要求1～9中任一项所述的机电转换器，其特征在于，

还具备蓄电部，所述蓄电部积蓄根据所述可动构件的移动而通过所述多个带电部与所述多个对置电极之间的静电感应产生的电力。