JP2001095267A - Electrostatic actuator - Google Patents

Electrostatic actuator

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JP2001095267A
JP2001095267A JP26542299A JP26542299A JP2001095267A JP 2001095267 A JP2001095267 A JP 2001095267A JP 26542299 A JP26542299 A JP 26542299A JP 26542299 A JP26542299 A JP 26542299A JP 2001095267 A JP2001095267 A JP 2001095267A
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JP
Japan
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rotor
power supply
electrodes
phase
rotating shaft
Prior art date
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Application number
JP26542299A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidetoshi Suzuki
秀俊 鈴木
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Asmo Co Ltd
Original Assignee
Asmo Co Ltd
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Publication date
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Publication of JP2001095267A publication Critical patent/JP2001095267A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the dimension of an apparatus in the direction of a rotating shaft, as well as loss torque in a rotary electrostatic actuator. SOLUTION: This electrostatic actuator is provided with a rotating shaft 11, rotatably journalled to bearings 3A, 3B, a rotor 12 which is formed so that a plurality of electric poles 16a, 16b are disposed radially on an insulating layer 15 fixed to the rotating shaft 11, and in which the electric poles are connected at intervals in a prescribed number thereof to form multiple phases, a stator 22 which is formed so that a plurality of electric poles 26a, 26b, 26c are disposed on the insulating layer 25 to face the rotor 12, and in which the electric poles are connected at intervals in a prescribed number thereof to form multiple phases, and a feeding means 30 for applying voltage to the electric poles 16a, 16b, 26a-26c of the rotor 12 and the stator 22 for feeding current to the poles 16a, 16b of the rotor 12 via the bearings 3A, 3B.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のサンバイ
ザー、ムーンルーフ、サンルーフ、リアウインド等の遮
光装置、鉄道、航空機、船舶等の遮光装置あるいは複写
機の紙送り装置等の駆動源等として使用される静電アク
チュエータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light-shielding device such as a sun visor, a moon roof, a sun roof and a rear window of an automobile, a light-shielding device of a railway, an aircraft, a ship or the like, or a driving source of a paper feeder of a copying machine. The present invention relates to an electrostatic actuator to be used.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、軸受に回転自在に支持された回転
軸と、この回転軸に固定された絶縁層に複数の電極を放
射状に設けてなる回転子と、回転子に対向して配置され
た絶縁層に複数の電極を放射状に設けてなる固定子とを
備える回転型の静電アクチュエータが知られている。こ
れら回転子と固定子のうち、一方では所定個置きに電極
が接続されて複数相が形成され、各相毎に極性を固定し
た電圧が印加される。また、他方では所定個置きに電極
が接続されて複数相が形成され、極性を周期的に切り替
えた電圧が各相毎に印加される。その結果、回転子と固
定子の電極間に生じる静電的な吸引力及び反発力によ
り、回転子が回転駆動される。
2. Description of the Related Art Conventionally, a rotating shaft rotatably supported by a bearing, a rotor having a plurality of electrodes radially provided on an insulating layer fixed to the rotating shaft, and a rotor arranged opposite to the rotor. There is known a rotary electrostatic actuator including a stator having a plurality of electrodes provided radially on an insulating layer. Electrodes are connected every other one of the rotor and the stator to form a plurality of phases, and a voltage having a fixed polarity is applied to each phase. On the other hand, electrodes are connected every predetermined number to form a plurality of phases, and a voltage whose polarity is periodically switched is applied to each phase. As a result, the rotor is rotationally driven by the electrostatic attraction and repulsion generated between the electrodes of the rotor and the stator.

【0003】上記回転子の電極への給電には、電線によ
り電源側と電極側とを接続する有線給電方式がある。し
かし、この方式の場合、回転子は一定回転数以上回転す
ることができない。
[0003] As a method of supplying power to the electrodes of the rotor, there is a wired power supply method in which a power supply side and an electrode side are connected by an electric wire. However, in the case of this method, the rotor cannot rotate beyond a certain number of rotations.

【0004】また、回転子の回転数が制限されない給電
方式として、電源側に接続されたブラシと、回転子の電
極側に接続されると共に回転子と一体に回転するスリッ
プリングにより給電する方式がある。このブラシとスリ
ップリングを使用する給電方式は2種類に大別される。
第1の方式は、回転軸の軸方向に複数のスリップリング
を積層して設け、各スリップリングに回転軸の径方向か
らブラシを接触させる方式(ラジアル方向接触型)であ
る。第2の方式は、同心円状に複数のスリップリングを
設け、各スリップリングに回転軸の軸方向からブラシを
接触させる方式(スラスト方向接触型)である。
As a power supply method in which the number of revolutions of the rotor is not limited, there is a method in which power is supplied by a brush connected to the power supply side and a slip ring connected to the electrode side of the rotor and rotating integrally with the rotor. is there. The power supply system using the brush and the slip ring is roughly classified into two types.
The first method is a method (radial contact type) in which a plurality of slip rings are stacked in the axial direction of a rotating shaft and a brush is brought into contact with each slip ring from a radial direction of the rotating shaft. The second method is a method (thrust direction contact type) in which a plurality of slip rings are provided concentrically and a brush is brought into contact with each slip ring from the axial direction of the rotation shaft.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ラジアル
方向接触型の給電方式の場合、上記のようにスリップリ
ングが回転軸の軸方向に積層して設けられるため、回転
軸の軸方向ないしは回転子の厚み方向の装置寸法が大き
くなる。さらに、上記スラスト方向接触型の給電方式の
場合、同心円状に設けられたスリップリングのうち外側
に位置するものほど回転軸からの距離が離れるため、ブ
ラシとスリップリングの摺動抵抗による損失トルクが大
きい。さらにまた、ブラシ及びスリップリングを使用し
た給電方式では、回転子の電極への給電に必要な部品点
数が多くなる。
However, in the case of the above-mentioned radial contact type power supply system, since the slip rings are provided so as to be stacked in the axial direction of the rotary shaft as described above, the axial direction of the rotary shaft or the rotor The size of the device in the thickness direction increases. Further, in the case of the above-mentioned thrust direction contact type power supply system, since the outermost one of the concentrically provided slip rings is farther from the rotating shaft, a loss torque due to sliding resistance between the brush and the slip ring is reduced. large. Furthermore, in the power supply system using a brush and a slip ring, the number of components required for supplying power to the electrodes of the rotor increases.

【0006】そこで、本発明は、回転型の静電アクチュ
エータにおいて、回転軸の軸方向の装置寸法の縮小、損
失トルクの低減及び給電に必要な部品点数の低減を図る
ことを課題としている。
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the size of the device in the axial direction of the rotating shaft, reduce the torque loss, and reduce the number of components required for power supply in a rotary electrostatic actuator.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、軸受と、該軸受に回転自在に支持された回
転軸と、該回転軸に固定された絶縁層に複数の電極を放
射状に設けてなり、所定個置きに電極を接続して複数相
を形成した回転子と、上記回転子に対向して配置された
絶縁層に複数の電極を放射状に設けてなり、所定個置き
に電極を接続して複数相を形成した固定子と、上記回転
子及び固定子のいずれか一方の各相の電極に極性を固定
して電圧を印加し、他方の各相の電極に極性を固定して
電圧を印加する給電手段とを備え、回転子及び固定子の
電極間に作用する静電的な吸引力及び反発力により回転
子を回転駆動する静電アクチュエータにおいて、上記軸
受を介して回転子の電極に給電していることを特徴とす
る静電アクチュエータ。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a bearing, a rotating shaft rotatably supported by the bearing, and a plurality of electrodes on an insulating layer fixed to the rotating shaft. A rotor in which a plurality of phases are formed by connecting electrodes at predetermined intervals to form a plurality of phases, and a plurality of electrodes are radially provided on an insulating layer disposed opposite to the rotor, and The electrode is connected to the stator to form a plurality of phases, and the voltage is applied to the electrodes of each phase of either the rotor or the stator while the polarity is fixed, and the polarity is applied to the electrodes of the other phase. Power supply means for applying a voltage in a fixed manner, and an electrostatic actuator for rotating and driving the rotor by electrostatic attraction and repulsion acting between the rotor and the electrodes of the stator; Electrostatic actuator characterized by feeding power to rotor electrodes Data.

【0008】本発明の静電アクチュエータでは、回転子
が固定された回転軸の軸受を介して回転子の電極に給電
しているため、回転子の電極に給電するためのスリップ
リングとブラシを設ける必要がない。よって、給電用の
部品の部品点数を低減することができると共に、損失ト
ルクの低減と回転軸の軸方向の装置寸法の縮小を図るこ
とができる。
In the electrostatic actuator of the present invention, since the rotor supplies power to the electrodes of the rotor via the bearing of the fixed rotating shaft, a slip ring and a brush for supplying power to the electrodes of the rotor are provided. No need. Therefore, it is possible to reduce the number of components for power supply, reduce the torque loss, and reduce the size of the device in the axial direction of the rotating shaft.

【0009】上記軸受は、それぞれ導電性材料により構
成された内輪、複数の球体及び外輪を備える転がり軸受
であり、上記回転軸に固定された絶縁体と、該絶縁体上
に設けられ、上記転がり軸受の内輪が固定されると共
に、上記回転子の電極が接続された導電体と、上記軸受
の外輪に接続された給電線とを備え、該給電線から上記
転がり軸受及び導電体を経て回転子の電極に給電するこ
とか゛好ましい。
The bearing is a rolling bearing having an inner ring, a plurality of spheres, and an outer ring each made of a conductive material. The bearing is provided on an insulator fixed to the rotating shaft, and the rolling is provided on the insulator. An inner ring of the bearing is fixed, and a conductor to which the electrode of the rotor is connected, and a power supply line connected to the outer ring of the bearing, and the rotor passes through the rolling bearing and the conductor from the power supply line. It is preferable to supply power to the electrodes.

【0010】この場合、複数の球体が転がり軸受の内輪
と外輪を導通させる接点となり、いずれかの球体により
内輪と外輪が確実に導通するため、導通不良が生じにく
く回転子の電極に確実に給電される。
In this case, the plurality of spheres serve as contact points for conducting between the inner ring and the outer ring of the rolling bearing, and one of the spheres reliably connects the inner ring and the outer ring. Is done.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】次に、図面に示す本発明の実施形
態を詳細に説明する。 (第1実施形態)図1に示す本発明の第1実施形態の静
電アクチュエータは、両端閉鎖の短円筒形状のハウジン
グ1を備え、このハウジング1の上端壁及び下端壁の中
央に設けられた開口にそれぞれ取付け部材2A,2Bを
介して転がり軸受3A,3Bが固定されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention shown in the drawings will be described in detail. (First Embodiment) An electrostatic actuator according to a first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes a short-cylindrical housing 1 with both ends closed, and is provided at the center of the upper end wall and the lower end wall of the housing 1. Rolling bearings 3A and 3B are fixed to the openings via mounting members 2A and 2B, respectively.

【0012】上記転がり軸受3A,3Bは、内輪3a、
複数のボール(球体)3b及び外輪3cを備えた周知の
構造である。また、これら内輪3a、ボール3b及び外
輪3cはいずれも導電性を有する金属材料により構成さ
れている。内輪3aと外輪3cの間には、銀ペースト、
水銀等の導電性を有する潤滑剤が収容されている。ただ
し、ボール3bが円滑に転動可能である場合には潤滑剤
を使用する必要はない。
The above-mentioned rolling bearings 3A, 3B are provided with inner rings 3a,
This is a known structure including a plurality of balls (spheres) 3b and an outer ring 3c. The inner ring 3a, the ball 3b, and the outer ring 3c are all made of a conductive metal material. Silver paste between the inner ring 3a and the outer ring 3c;
A conductive lubricant such as mercury is contained. However, when the ball 3b can roll smoothly, it is not necessary to use a lubricant.

【0013】図において下側の転がり軸受3Aを保持し
ている取付け部材2Aには、コネクタ6aが取付けられ
ており、このコネクタ6aにより転がり軸受3Aの外輪
3cにA相給電線8Aの一端が電気的に接続されてい
る。このA相給電線8Aの他端は、ハウジング1の外部
に取付けられたコネクタ9に接続されている。同様に、
図において上側の転がり軸受3Bを保持している取付け
部材2Bには、コネクタ6bが取付けられており、この
コネクタ6bにより転がり軸受3Bの外輪3cにB相給
電線8Bの一端に接続されている。このB相給電線8B
の他端は上記コネクタ9に接続されている。
In the figure, a connector 6a is mounted on a mounting member 2A holding a lower rolling bearing 3A, and one end of an A-phase power supply line 8A is electrically connected to an outer ring 3c of the rolling bearing 3A by the connector 6a. Connected. The other end of the A-phase power supply line 8 </ b> A is connected to a connector 9 attached to the outside of the housing 1. Similarly,
In the drawing, a connector 6b is attached to an attachment member 2B holding the upper rolling bearing 3B, and the connector 6b is connected to one end of a B-phase power supply line 8B to the outer ring 3c of the rolling bearing 3B. This B-phase feed line 8B
Is connected to the connector 9.

【0014】上記転がり軸受3A,3Bには、金属製の
回転軸11が回転自在に軸支されており、回転軸11の
一端がハウジング1から外部に突出している。また、回
転軸11には円板状の回転子12が固定されており、回
転軸11は回転子12の中心を貫通している。回転軸1
1の外周には非導電性の樹脂からなる絶縁体13A,1
3Bが設けられている。また、各絶縁体13A,13B
の外周には導電性を有する金属からなる導電体14A,
14Bが形成されている。各絶縁体13A,13Bは回
転軸11に対して固定され、各導電体14A,14Bは
絶縁体13A,13Bに対して固定されているため、絶
縁体13A,13B及び導電体14A,14Bは回転軸
11と一体に回転する。各導電体14A,14Bには、
それぞれ転がり軸受3A,3Bの内輪3aが固定されて
いる。各導電体14A,14Bと内輪3aは電気的に接
続されている。また、後述するように各導電体14A,
14Bは、回転子12の電極16a,16bに接続され
ている。各導電体14A,14Bと回転軸11はそれぞ
れ絶縁体13A,13Bにより絶縁されている。また、
導電体14A,14Bどうしは回転子12の絶縁層15
により互いに絶縁されている。
A rotating shaft 11 made of metal is rotatably supported by the rolling bearings 3A and 3B, and one end of the rotating shaft 11 projects from the housing 1 to the outside. A disk-shaped rotor 12 is fixed to the rotation shaft 11, and the rotation shaft 11 passes through the center of the rotor 12. Rotary axis 1
An insulator 13A, 1 made of a non-conductive resin is
3B is provided. In addition, each insulator 13A, 13B
A conductor 14A made of a conductive metal,
14B are formed. Since the insulators 13A and 13B are fixed to the rotating shaft 11 and the conductors 14A and 14B are fixed to the insulators 13A and 13B, the insulators 13A and 13B and the conductors 14A and 14B rotate. It rotates integrally with the shaft 11. Each conductor 14A, 14B has
The inner race 3a of each of the rolling bearings 3A and 3B is fixed. Each conductor 14A, 14B and inner ring 3a are electrically connected. Further, as described later, each conductor 14A,
14B is connected to the electrodes 16a and 16b of the rotor 12. The conductors 14A and 14B and the rotating shaft 11 are insulated by insulators 13A and 13B, respectively. Also,
The conductors 14A and 14B are separated from each other by the insulating layer 15 of the rotor 12.
Are insulated from each other.

【0015】図2に示すように、回転子12はポリエチ
レンテレフタレート(PET)等の誘電体からなる円板
状の絶縁層15を備えている。
As shown in FIG. 2, the rotor 12 has a disk-shaped insulating layer 15 made of a dielectric such as polyethylene terephthalate (PET).

【0016】上記回転子12の絶縁層15の一方の面
(図1において下側の面)15aには、導電性を有する
金属からなり、細長い長方形状の複数の電極16a,1
6b,…16a,16b…が放射状に設けられている。
これらの電極16a,16bは一つ置きに位置する電極
16a,16b毎に、上記絶縁層15の一方の面15a
の中心側と外周縁側に形成された環状の給電部17A,
17Bにそれぞれ接続されており、中心側の給電部17
Aに接続された電極16a,16a…がA相を構成し、
外周縁側の給電部17Bに接続された電極16b,16
b…・がB相を構成している。
On one surface (lower surface in FIG. 1) 15a of the insulating layer 15 of the rotor 12, a plurality of elongated rectangular electrodes 16a, 1 made of a conductive metal are provided.
.. 16a, 16b... Are provided radially.
These electrodes 16a, 16b are provided on one surface 15a of the insulating layer 15 for every other electrode 16a, 16b.
Ring-shaped power supply portions 17A formed on the center side and the outer peripheral side of the
17B, and is connected to the power supply unit 17 on the center side.
The electrodes 16a, 16a,... Connected to A constitute the A phase,
Electrodes 16b and 16 connected to power supply section 17B on the outer peripheral edge side
... constitute the B phase.

【0017】上記A相の給電部17Aは、回転子12に
対して図において下側に形成された導電体14Aに電気
的に接続されている。一方、B相の給電部17Bは、ス
ルーホール18を介して回転子12に対して図において
上側に形成された導電体14Bに電気的に接続されてい
る。
The A-phase power supply section 17A is electrically connected to a conductor 14A formed below the rotor 12 in the figure. On the other hand, the B-phase power supply portion 17B is electrically connected to the rotor 12 via a through hole 18 to a conductor 14B formed on the upper side in the drawing.

【0018】なお、本実施形態では、図4に示すよう
に、A相の電極16aとB相の電極16bの移動子3の
回転方向の寸法(幅)d1は同一である。また、隣接す
る電極16a,16b間の間隔P1は一定であり、幅d
1の2倍に設定されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the dimension (width) d1 of the A-phase electrode 16a and the B-phase electrode 16b in the rotational direction of the moving element 3 is the same. The distance P1 between the adjacent electrodes 16a and 16b is constant, and the width d
It is set to twice of 1.

【0019】上記回転子12に対して図において下側に
位置する取付け部材2Aの上面には、回転子12に対し
て隙間を隔てて対向するように固定子22が固定されて
いる。
A stator 22 is fixed to the upper surface of the mounting member 2A located below the rotor 12 in the figure so as to face the rotor 12 with a gap therebetween.

【0020】図3に示すように、固定子22はPET等
の誘電体からなり中央に円形孔22aが形成された円板
状の絶縁層25備え、この円形孔25aに回転軸11、
絶縁体13A及び導電体13Bが十分な隙間を持って挿
通されている。
As shown in FIG. 3, the stator 22 is provided with a disk-shaped insulating layer 25 made of a dielectric material such as PET and having a circular hole 22a formed in the center.
The insulator 13A and the conductor 13B are inserted with a sufficient gap.

【0021】固定子22の絶縁層25の一方の面(図1
において上側の面)25bに導電性を有する金属からな
り、細長い長方形状の複数の電極26a,26b,26
c…26a,26b,26c…が放射状に設けられてい
る。
One surface of the insulating layer 25 of the stator 22 (FIG. 1)
A plurality of elongated rectangular electrodes 26a, 26b, 26 made of a conductive metal
c ... 26a, 26b, 26c ... are provided radially.

【0022】これらの電極26a〜26cは、2つ置き
に位置する電極26a〜26c毎に互いに接続されてい
る。このうち電極26a,26a…は、上記絶縁層25
の一方の面25bの円形孔25a近傍に形成された環状
の給電部27Aに接続され、U相を構成している。ま
た、電極26b,26b…は、上記絶縁層25の一方の
面25bの外周縁近傍に形成された環状の給電部27B
に接続され、V相を構成している。さらに、電極26
c,26c…は、スルーホール28aを介して絶縁層2
5の他方の面(図1において下側の面)25cに形成さ
れた環状の給電部(図示せず。)に対して電気的に接続
され、W相を構成している。
These electrodes 26a to 26c are connected to each other every other electrode 26a to 26c. The electrodes 26a, 26a,.
Is connected to an annular power supply portion 27A formed in the vicinity of the circular hole 25a on one surface 25b, and constitutes a U-phase. Also, the electrodes 26b are formed with an annular power supply portion 27B formed near the outer peripheral edge of the one surface 25b of the insulating layer 25.
To form a V-phase. Further, the electrode 26
, 26c... are formed on the insulating layer 2 through the through holes 28a.
5 is electrically connected to an annular power supply portion (not shown) formed on the other surface (the lower surface in FIG. 1) 25c to form a W phase.

【0023】上記絶縁層15の他方の面25cにはコネ
クタ6cが接続されており、上記U相の給電部27A、
V相の給電部27Bはそれぞれスルーホール28b,2
8cを介してU相給電線8C及びV相給電線8Dの一端
に電気的に接続されている。また、上記図示しないW相
の給電部も、このコネクタ6cを介してW相給電線8E
の一端に電気的に接続されている。これらのU相からW
相給電線8C〜8Eの他端は上記コネクタ9に接続され
ている。
A connector 6c is connected to the other surface 25c of the insulating layer 15, and the U-phase power supply 27A,
V-phase power supply 27B is connected to through-holes 28b, 2
8c, it is electrically connected to one end of the U-phase power supply line 8C and one end of the V-phase power supply line 8D. Also, the W-phase power supply unit (not shown) is connected to the W-phase power supply line 8E via the connector 6c.
Is electrically connected to one end. From these U phases to W
The other ends of the phase feeders 8C to 8E are connected to the connector 9.

【0024】なお、U相、V相及びW相の電極26a,
26b,26cの電極の回転子12の回転方向の寸法
(幅)d2は同一であり、この幅d2は上記回転子12
の電極16a,16bの幅d1と等しい。また、隣接す
る電極26a〜26c間の間隔P2は一定であり、幅d
2と等しい。
The U-phase, V-phase and W-phase electrodes 26a,
The dimensions (width) d2 of the electrodes 26b and 26c in the rotation direction of the rotor 12 are the same, and the width d2 is
Is equal to the width d1 of the electrodes 16a and 16b. The interval P2 between the adjacent electrodes 26a to 26c is constant, and the width d is
Equal to 2.

【0025】上記コネクタ9は、図1に概略的に示す給
電装置(給電手段)30に接続されている。この給電装
置30は、電源、スイッチング素子、スイッチング素子
の制御回路等(いずれも図示せず。)を備え、回転子1
2の回転駆動時に上記給電線8A〜8Eに対して高電圧
を出力する
The connector 9 is connected to a power supply device (power supply means) 30 schematically shown in FIG. The power supply device 30 includes a power supply, a switching element, a control circuit for the switching element, and the like (none of them are shown).
2 outputs a high voltage to the power supply lines 8A to 8E during the rotational drive.

【0026】本実施形態では、給電装置30は図5に示
すように、A相給電線8Aに対して正の高電圧を極性を
固定して出力し、B相給電線8Bに対して負の高電圧を
極性を固定して出力する。また、U相からW相給電線8
C〜8Eに対しては、周期的に極性を切り替えた直流の
高電圧(交番電圧)を出力する。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the power supply device 30 outputs a positive high voltage with a fixed polarity to the A-phase power supply line 8A, and outputs a negative high voltage to the B-phase power supply line 8B. Outputs high voltage with fixed polarity. Also, the U-phase to W-phase power supply line 8
For C to 8E, a high DC voltage (alternating voltage) whose polarity is switched periodically is output.

【0027】A相給電線8Aに出力された正の高電圧
は、転がり軸受3Aの外輪3c、ボール3b及び内輪3
aから導電体14A及びスルーホール18を経て給電部
17Aから回転子12のA相の各電極16a,16a…
に印加される。同様に、B相給電線8Bに出力された負
の高電圧は、転がり軸受3Bの外輪3c、ボール3b及
び内輪3aから導電体14Bを経て給電部17Bから回
転子12のB相の各電極16b,16b…に印加され
る。
The positive high voltage output to the A-phase power supply line 8A is applied to the outer ring 3c, the ball 3b and the inner ring 3 of the rolling bearing 3A.
a through the conductor 14A and the through hole 18, from the power supply portion 17A to each of the A-phase electrodes 16a of the rotor 12, 16a,.
Is applied to Similarly, the negative high voltage output to the B-phase power supply line 8B is transmitted from the outer ring 3c, the ball 3b and the inner ring 3a of the rolling bearing 3B via the conductor 14B to the power supply unit 17B to the respective B-phase electrodes 16b of the rotor 12. , 16b...

【0028】U相及びV相給電線8C,8Dに出力され
た高電圧は、それぞれスルーホール28b,28cを経
てU相及びV相の給電部27A,27BからU相及びV
相の電極26a,26a…,26b,26b…に印加さ
れる。また、W相の給電線8Eに出力された高電圧も図
示しないW相の給電部からW相の電極26c,26c…
に印加される。
The high voltage output to the U-phase and V-phase power supply lines 8C and 8D passes through the U-phase and V-phase power supply units 27A and 27B via the through holes 28b and 28c, respectively.
, 26b, 26b,... Are applied to the phase electrodes 26a, 26a,. Also, the high voltage output to the W-phase power supply line 8E is supplied from the W-phase power supply unit (not shown) to the W-phase electrodes 26c, 26c,.
Is applied to

【0029】上記のように電極16a,16b及び電極
26a〜26cに対して高電圧が印加されると、回転子
12の電極16a,16bと、固定子22の電極26a
〜26cと間に静電的な吸引力及び反発力が作用し、回
転子12が固定子22に対して回転する。また、転がり
軸受3A,3Bにより軸支された回転軸11が回転子1
2と共に回転する。
When a high voltage is applied to the electrodes 16a and 16b and the electrodes 26a to 26c as described above, the electrodes 16a and 16b of the rotor 12 and the electrode 26a of the stator 22
To 26c, an electrostatic attraction force and a repulsion force act, and the rotor 12 rotates with respect to the stator 22. The rotating shaft 11 supported by the rolling bearings 3A and 3B is the rotor 1
Rotate with 2.

【0030】本実施形態の静電アクチュエータでは、上
記のように回転軸11を軸支する軸受3A,3Bを介し
て回転子12の電極16a,16bに高電圧を印加して
いるため、ブラシ及びスリップリングを設ける必要がな
い。よって、ラジアル方向接触型のブラシ及びスリップ
リングを使用する場合と比較して回転軸11の軸方向な
いしは回転子12の厚み方向の寸法を低減することがで
きる。また、スラスト方向接触型のブラシ及びスリップ
リングを使用する場合と比較して摺動抵抗が低減される
ため、損失トルクを低減することができる。さらに、回
転軸11を軸支する軸受3A,3Bが従来のブラシ及び
スリップリングの機能を兼ねているため、給電構造が簡
易であり、給電のために必要な部品点数を低減すること
ができる。さらにまた、複数のボール3bが接点となっ
て各転がり軸受3A,3Bの外輪3cと内輪3aとが導
通しているため、いずれかのボール3bにより確実に外
輪3cと内輪3aの間の導通が確保される。よって、外
輪3cと内輪3aとの間に導通不良が生じにくく、回転
子12の電極16a,16bに対して確実に高電圧が給
電される。さらに、本実施形態では、回転子12の両面
側に軸受3A,3Bが配設されているため、回転軸11
は軸受3A,3Bにより安定して支持される。
In the electrostatic actuator of the present embodiment, since the high voltage is applied to the electrodes 16a and 16b of the rotor 12 via the bearings 3A and 3B that support the rotating shaft 11 as described above, the brush and the There is no need to provide a slip ring. Therefore, the dimension in the axial direction of the rotating shaft 11 or the thickness direction of the rotor 12 can be reduced as compared with the case where a radial contact type brush and a slip ring are used. Further, the sliding resistance is reduced as compared with the case where a thrust direction contact type brush and slip ring are used, so that the torque loss can be reduced. Furthermore, since the bearings 3A and 3B that support the rotating shaft 11 also function as conventional brushes and slip rings, the power supply structure is simple and the number of components required for power supply can be reduced. Furthermore, since the plurality of balls 3b serve as contact points and the outer ring 3c and the inner ring 3a of each of the rolling bearings 3A and 3B are electrically connected, conduction between the outer ring 3c and the inner ring 3a is surely achieved by any one of the balls 3b. Secured. Therefore, poor conduction is unlikely to occur between the outer ring 3c and the inner ring 3a, and a high voltage is reliably supplied to the electrodes 16a and 16b of the rotor 12. Furthermore, in this embodiment, since the bearings 3A and 3B are provided on both sides of the rotor 12, the rotating shaft 11
Is stably supported by the bearings 3A and 3B.

【0031】なお、上記給電装置30の出力する交番電
圧の波形は図5に示すものに限定されず、また、給電装
置30は交流電圧を出力するものであってもよい。さら
に、給電装置30は回転子12の電極16a,16bに
対して極性を周期的に切り替えて電圧を印加し、固定子
22の電極26a〜26bに対して極性を固定して電圧
を印加するものであってもよい。さらにまた、回転子1
2を2相、固定子22を3相とする必要は必ずしもな
く、例えば、両者を共に3相としてもよい。
The waveform of the alternating voltage output from the power supply device 30 is not limited to the one shown in FIG. 5, and the power supply device 30 may output an AC voltage. Further, the power supply device 30 applies a voltage to the electrodes 16a and 16b of the rotor 12 by periodically switching the polarity and applies a voltage to the electrodes 26a to 26b of the stator 22 while fixing the polarity. It may be. Furthermore, rotor 1
It is not always necessary that 2 has two phases and the stator 22 has three phases. For example, both may have three phases.

【0032】(第2実施形態)図6に示す本発明の第2
実施形態の静電アクチュエータでは、転がり軸受3A,
3Bが共に回転子12の一方の面側(図において上面
側)に配設されている。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention shown in FIG.
In the electrostatic actuator of the embodiment, the rolling bearings 3A,
3B are both arranged on one surface side (upper surface side in the figure) of the rotor 12.

【0033】回転軸11には、絶縁体33B及びB相の
電極16b(図2参照)に接続される導電体34Bが形
成されている。また、この導電体34Bの図において上
端部に一方の転がり軸受3Bの内輪3aが固定されてい
る。上記絶縁体33Bの転がり軸受3Bと回転子12の
部分に絶縁体33A及びA相の電極16a(図2参照)
が接続される導電体34Aが形成されている。この導電
体34Aに他方の転がり軸受3Aの内輪3aが固定され
ている。第2実施形態の静電アクチュエータでは、上記
のように回転子12の一方の面側に2つの軸受3A,3
Bが配置されているため、これらの軸受3A,3Bに接
続されるA相及びB相給電線8A,8Bの配線構造が簡
易になる。第2実施形態のその他の構成及び作用は、上
記した第1実施形態と同様である。
On the rotating shaft 11, a conductor 34B connected to the insulator 33B and the B-phase electrode 16b (see FIG. 2) is formed. The inner race 3a of one of the rolling bearings 3B is fixed to the upper end of the conductor 34B in the drawing. The insulator 33A and the A-phase electrode 16a are provided on the rolling bearing 3B and the rotor 12 of the insulator 33B (see FIG. 2).
Are formed to be connected to the conductor 34A. The inner race 3a of the other rolling bearing 3A is fixed to the conductor 34A. In the electrostatic actuator according to the second embodiment, the two bearings 3A, 3A
Since B is arranged, the wiring structure of the A-phase and B-phase power supply lines 8A, 8B connected to these bearings 3A, 3B is simplified. Other configurations and operations of the second embodiment are the same as those of the above-described first embodiment.

【0034】(第3実施形態)図7に示す本発明の第3
実施形態の静電アクチュエータでは、回転軸11は、そ
れぞれ導電性を有する材料からなるすべり軸受36A,
36Bにより回転自在に支持されている。
(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention shown in FIG.
In the electrostatic actuator of the embodiment, the rotating shaft 11 has the sliding bearings 36A and 36A made of conductive materials, respectively.
It is rotatably supported by 36B.

【0035】一方のすべり軸受36Aには、回転子12
のA相の電極16aと接続された導電体14Aが摺接
し、A相給電線8Aからすべり軸受36A及び導電体1
4Aを介してA相の電極16aに高電圧が印加される。
同様に、他方のすべり軸受36Bには、回転子12のB
相の電極16bと接続された導電体14Bが摺接し、B
相給電線8Bからすべり軸受36B及び導電体14Bを
介してB相の電極16bに高電圧が印加される。第3実
施形態のその他の構成及び作用は、上記した第1実施形
態と同様である。
One of the sliding bearings 36A is provided with the rotor 12
The conductor 14A connected to the A-phase electrode 16a is in sliding contact with the A-phase power supply line 8A and the sliding bearing 36A and the conductor 1A are connected.
A high voltage is applied to the A-phase electrode 16a via 4A.
Similarly, the other plain bearing 36B has the B
The conductor 14B connected to the phase electrode 16b is in sliding contact with
A high voltage is applied from the phase feeder line 8B to the B-phase electrode 16b via the slide bearing 36B and the conductor 14B. Other configurations and operations of the third embodiment are the same as those of the above-described first embodiment.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の静電アクチュエータでは、回転子が固定された回転軸
の軸受を介して回転子の電極に給電しているため、回転
子の電極に給電するためのスリップリングとブラシを設
ける必要がない。よって、給電用の部品の部品点数を低
減することができると共に、損失トルクの低減と回転軸
の軸方向の装置寸法の縮小とを図ることができる。
As is clear from the above description, in the electrostatic actuator of the present invention, the rotor is supplied with power to the rotor electrode via the bearing of the rotating shaft to which the rotor is fixed. There is no need to provide a slip ring and a brush for supplying power to the power supply. Therefore, it is possible to reduce the number of components for power supply, reduce torque loss, and reduce the size of the device in the axial direction of the rotating shaft.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1実施形態の静電アクチュエータ
を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an electrostatic actuator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1のII−II線での断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.

【図3】 図1のIII−III線での断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG.

【図4】 回転子及び固定子の電極の幅及びピッチを示
す概略図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the width and pitch of electrodes of a rotor and a stator.

【図5】 回転子及び固定子の電極に印加される電圧波
形の一例を示す線図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a voltage waveform applied to electrodes of a rotor and a stator.

【図6】 本発明の第2実施形態の静電アクチュエータ
を示す要部断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a main part showing an electrostatic actuator according to a second embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第3実施形態の静電アクチュエータ
を示す縦断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an electrostatic actuator according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハウジング 2A,2B 取付け部材 3A,3B 転がり軸受 3a 内輪 3b ボール(球体) 3c 外輪 6a,6b,6c コネクタ 8A A相給電線 8B B相給電線 8C U相給電線 8D V相給電線 8E W相給電線 9 コネクタ 11 回転軸 12 回転子 13A,13B,33A,33B 絶縁体 14A,14B,34A,34B 導電体 15,25 絶縁層 16a,16b,26a,26b,26c 電極 17A,17B,27A,27B,27C 給電部 18,28a,28b,28c スルーホール 22 固定子 30 給電装置 36A,36B すべり軸受 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Housing 2A, 2B Mounting member 3A, 3B Rolling bearing 3a Inner ring 3b Ball (sphere) 3c Outer ring 6a, 6b, 6c Connector 8A A-phase power supply line 8B B-phase power supply line 8C U-phase power supply line 8D V-phase power supply line 8E W-phase Power supply line 9 Connector 11 Rotating shaft 12 Rotor 13A, 13B, 33A, 33B Insulator 14A, 14B, 34A, 34B Conductor 15, 25 Insulating layer 16a, 16b, 26a, 26b, 26c Electrode 17A, 17B, 27A, 27B , 27C power supply part 18, 28a, 28b, 28c through hole 22 stator 30 power supply device 36A, 36B sliding bearing

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軸受と、 該軸受に回転自在に支持された回転軸と、 該回転軸に固定された絶縁層に複数の電極を放射状に設
けてなり、所定個置きに電極を接続して複数相を形成し
た回転子と、 上記回転子に対向して配置された絶縁層に複数の電極を
放射状に設けてなり、所定個置きに電極を接続して複数
相を形成した固定子と、 上記回転子及び固定子のいずれか一方の各相の電極に極
性を固定して電圧を印加し、他方の各相の電極に極性を
固定して電圧を印加する給電手段とを備え、 回転子及び固定子の電極間に作用する静電的な吸引力及
び反発力により回転子を回転駆動する静電アクチュエー
タにおいて、 上記軸受を介して回転子の電極に給電していることを特
徴とする静電アクチュエータ。
1. A bearing, a rotating shaft rotatably supported by the bearing, and a plurality of electrodes radially provided on an insulating layer fixed to the rotating shaft. A rotor having a plurality of phases formed thereon, and a stator having a plurality of electrodes radially provided on an insulating layer disposed opposite to the rotor, and connecting the electrodes every predetermined number to form a plurality of phases, Power supply means for applying a voltage with a fixed polarity to the electrode of each phase of one of the rotor and the stator, and applying a voltage with a fixed polarity to the electrode of the other phase; And an electrostatic actuator for rotating the rotor by electrostatic attraction and repulsion acting between the electrodes of the stator, wherein power is supplied to the electrodes of the rotor via the bearing. Electric actuator.
【請求項2】 上記軸受は、それぞれ導電性材料により
構成された内輪、複数の球体及び外輪を備える転がり軸
受であり、 上記回転軸に固定された絶縁体と、 該絶縁体上に設けられ、上記転がり軸受の内輪が固定さ
れると共に、上記回転子の電極が接続された導電体と、 上記軸受の外輪に接続された給電線とを備え、該給電線
から上記転がり軸受及び導電体を経て回転子の電極に給
電することを特徴とする請求項1に記載の静電アクチュ
エータ。
2. The bearing is a rolling bearing including an inner ring, a plurality of spheres, and an outer ring each made of a conductive material; and an insulator fixed to the rotating shaft, and provided on the insulator. The inner ring of the rolling bearing is fixed, and a conductor to which the electrode of the rotor is connected, and a power supply line connected to the outer ring of the bearing, and the power supply line passes through the rolling bearing and the conductor. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein power is supplied to an electrode of the rotor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006105107A (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Mothers:Kk Photovoltaic/wind power generation device
JP2010279192A (en) * 2009-05-29 2010-12-09 Casio Computer Co Ltd Power plant

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