JP2008154447A - Artificial muscle using electrostatic actuator - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solution as to how to realize a method for supplying electric power to the respective actuators and a method for driving and controlling them as problems accompanied by realization of lamination and the lamination in order to realize artificial muscles using the DC-driven electrostatic actuators (Japanese Patent Application 2007-62558). <P>SOLUTION: Because softening of the actuator is essential in order to realize the artificial muscles, a film-shaped or cylindrical actuator is proposed as a method of softening. On the other hand, power supply to the respective actuators becomes a problem for lamination. Hence, as the method for supplying electric power using fluid, the method utilizing principals of fuel cell and bio battery is proposed for the respective actuators. A schematic diagram of an artificial muscle system made by combining these technologies is shown in Fig. 1, an actuator structure 1 is driven by a signal of a driving control line 3 utilizing a fluid 6, the waste solution thereof is regenerated at a regenerator 4, and the regenerated solution is returned to the electrostatic actuator again, and is utilized through circulation by a pump 7, 9 and 10 show branch tubes to the other actuators. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description


本発明は、直流駆動の静電アクチュエータ(特願2007-62558)を用いた集合化技術と人工筋肉の実現に関する。

The present invention relates to an assembly technique using a DC-driven electrostatic actuator (Japanese Patent Application No. 2007-62558) and realization of an artificial muscle.


現在産業界では機器の小型化が目覚しい。当然そこに用いられる駆動装置もまた小型・軽量・低消費電力が求められている。
これに最も適するものは生体が有する筋肉であろう事は容易に想像が付く。なぜならば筋肉は蟻のように小さな構造にも実現可能な駆動機構だからである。
しかし生体の筋肉の動作原理は今なお謎が多く、生体に近い人工筋肉の開発はいまだ完成に至っていないのが現状である。
「生物分子モーター」(岩波書店) 第1頁〜第8頁 「筋肉」(化学同人) 第39頁〜第66頁

The industry is currently seeing remarkable equipment miniaturization. Naturally, the drive device used there is also required to be small, light and low power consumption.
It is easy to imagine that the most suitable for this would be the muscles of the living body. This is because the muscle is a drive mechanism that can be realized in a small structure like an ant.
However, there are still many mysteries about the operating principle of the muscles in the living body, and the development of artificial muscles close to the living body has not yet been completed.
"Biomolecular Motor" (Iwanami Shoten) Pages 1-8 "Muscle" (Chemical Doujin) Pages 39-66


もちろん現在いろいろな人工筋肉が開発されているが、その構造や動作原理は生体のそれとはまったく異なるものばかりである。
特開平5−22959 特開平5−91761

Of course, various artificial muscles are currently being developed, but their structures and operating principles are completely different from those of living organisms.
JP-A-5-22959 JP-A-5-91661


もっとも生体筋肉の駆動機構が詳細に解明されていなくとも、生体の筋肉と同じ動作の人工筋肉は実現可能と考えられる。
なぜならば確かに生体の筋肉には謎が多いが、しかしミオシンがアクチン上をスライドすることにより収縮動作が生じることは古くから知られており、しかもそのスライドが静電力によって生じていることも明らかであって(物理学上相互作用は4種類しか発見されておらず、生体内の相互作用は電磁気力、特に静電力しかありえない。従って生物学上いかなる名称で呼ばれる作用であってもそれは電磁力に由来する相互作用に変わりはなく、突き詰めて考えればそれはコンデンサー内に働く静電力と本質的に変わらない。)、自然界に収縮する筋肉が存在する以上、電荷をうまく制御すれば、筋肉と同じ動きをする(スライドして収縮する)アクチュエータを作り出すことは可能となるはずだからである。
その意味で、静電アクチュエータ (以下 特願2007-62558を基本特許と称し、その中の直流駆動静電アクチュエータを単に静電アクチュエータと称す。) はまさに生体筋肉と同じ動きをするアクチュエータの一つと考えてよい。
であるならば、この静電アクチュエータを使って生体と同様の筋肉システムを実現することも可能となるはずである。

However, even if the driving mechanism of the living muscle is not clarified in detail, it is considered that an artificial muscle having the same operation as that of the living muscle can be realized.
For sure, there are many mysteries in the muscles of living organisms, but it has been known for a long time that myosin slides on actin, and it is also clear that the slide is caused by electrostatic force. (There are only four types of interactions that have been discovered in physics, and in vivo interactions can only be electromagnetic forces, especially electrostatic forces. There is no change in the interaction derived from, and if you think closely, it is essentially the same as the electrostatic force acting in the capacitor.) As long as there is a muscle that contracts in nature, if you control the charge well, it will be the same as the muscle This is because it should be possible to create actuators that move (slide and contract).
In that sense, an electrostatic actuator (hereinafter, Japanese Patent Application No. 2007-62558 is referred to as a basic patent, and a DC-driven electrostatic actuator therein is simply referred to as an electrostatic actuator.) You can think about it.
If so, it would be possible to realize a muscle system similar to that of a living body using this electrostatic actuator.


本発明は静電アクチュエータを使い、生体と同様の筋肉システムを構築するために必要とされる項目を明確にすると共に、その解決案を提示するものである。

The present invention uses an electrostatic actuator to clarify the items required to construct a muscle system similar to that of a living body, and presents a solution.


まず前述特許「直流駆動の静電アクチュエータ」(特許番号)では硬い基板をベースに記載されているが、実際の生体筋肉は柔軟性があり柔らかい。
確かに硬い基板のままではその利用範囲も限られるため、柔軟性を持たせたほうがその利用範囲は格段に広がるが、しかし前述特許をそのまま柔軟性のある素材に置き換えても電極設置や電力供給、更には固定子ないし移動子の柔軟化に伴い両者の接触が不完全となり、駆動機構の喪失につながりかねない。
また逆に両者の接触圧力が強くなることにより大きな摩擦抵抗が生じ、結果としてこの場合も駆動機能が喪失してしまう可能性がある。
そこで柔軟性を持たせても、駆動機能を維持できる静電アクチュエータの開発が課題となった。

First, in the above-mentioned patent “DC-driven electrostatic actuator” (patent number), which is described based on a hard substrate, the actual biological muscle is flexible and soft.
Certainly, the range of use is limited if it is a rigid substrate, so the range of use will be greatly expanded if flexibility is provided. However, even if the above-mentioned patent is replaced with a flexible material as it is, electrode installation and power supply In addition, with the softening of the stator or the mover, the contact between the two becomes incomplete, which may lead to the loss of the drive mechanism.
On the contrary, when the contact pressure between the two increases, a large frictional resistance is generated, and as a result, the driving function may be lost.
Therefore, the development of an electrostatic actuator that can maintain the driving function even if it is flexible has become an issue.


また静電アクチュエータに柔軟性を持たせただけではその性能には限りがある。
そこで複数の静電アクチュエータを組み合わせ、機能向上を図るほうがその利用範囲は格段に広がる。
例えば、静電アクチュエータを複数個収縮方向に直列に配置し、一番端の静電アクチュエータの移動子と隣接する静電アクチュエータの固定子を構造的に結合し、その隣接アクチュエータの移動子と更にその先に隣接する静電アクチュエータの固定子とを構造的に結合し、そのような構造をもう一方の端にある静電アクチュエータまで繰り返し結合すると(これを直列に積層化すると称する)、そのような静電アクチュエータ集合体は同じ長さの一個の静電アクチュエータよりも結合した個数倍の収縮速度を速くすることができる。
詳しい説明は後段に譲るが、この様に単体の静電アクチュエータでは得られない機能を複数個の静電アクチュエータを積層することにより実現できる。
そこでいかなる積層構造をとればどのような機能が得られるかを明確にすることが課題となった。

Moreover, the performance is limited only by making the electrostatic actuator flexible.
Therefore, the range of use is greatly expanded by combining a plurality of electrostatic actuators and improving the functions.
For example, a plurality of electrostatic actuators are arranged in series in the contraction direction, and the mover of the electrostatic actuator at the end and the stator of the adjacent electrostatic actuator are structurally coupled, and the mover of the adjacent actuator and further When it is structurally coupled to the electrostatic actuator stator adjacent to it, and such a structure is repeatedly coupled to the electrostatic actuator at the other end (this is referred to as stacking in series), such as Such an electrostatic actuator assembly can increase the contraction speed several times as much as that of a single electrostatic actuator having the same length.
Although detailed description will be given later, functions that cannot be obtained by a single electrostatic actuator can be realized by stacking a plurality of electrostatic actuators.
Therefore, it has become a problem to clarify what functions can be obtained by taking any laminated structure.


もっともアクチュエータを積層することは、各アクチュエータへの電力供給を困難にすることにもなる。
なぜならば、アクチュエータの駆動力を伝える駆動目的物を動かすための構造体(導電体で電力などを供給する場合、通常この構造体からアクチュエータの電力などが供給される) に対し、固定子・移動子双方が収縮に伴い共に動くアクチュエータが存在するようになり、電力供給などに工夫が必要となるからである。
そこで積層構造においても電力供給できる方法の開発が課題となった。

However, stacking actuators also makes it difficult to supply power to each actuator.
This is because the structure for moving the drive target that transmits the drive force of the actuator (when power is supplied by a conductor, the power of the actuator is usually supplied from this structure) This is because there are actuators that move together as the child contracts, and it is necessary to devise power supply and the like.
Therefore, the development of a method capable of supplying power even in a laminated structure has become an issue.


更に、アクチュエータを積層することにより、収縮の制御をどのように行うかも問題となる。
前述特許の方法では電力供給の場合同様、各アクチュエータに信号を伝達させなければならない。
そこで積層構造でも容易に制御できる方法の開発が課題となった。

Furthermore, how to control shrinkage by stacking actuators is also a problem.
In the method of the aforementioned patent, a signal must be transmitted to each actuator as in the case of power supply.
Therefore, the development of a method that can be easily controlled even in a laminated structure has become an issue.


この他アクチュエータシステムの大型化に伴い過酷な環境下での駆動も当然考えられる。
この点静電アクチュエータで高出力を得るためにはマイクロメータサイズまで小型化することが必要となることから、潤滑剤特性や熱膨張に伴う位置管理などのための温度管理が必須となる。
そこで温度管理をいかに行うかが課題となった。

In addition, driving in a harsh environment is naturally conceivable as the actuator system becomes larger.
In order to obtain high output with this point electrostatic actuator, it is necessary to reduce the size to a micrometer size, and therefore, temperature management for lubricant characteristics and position management accompanying thermal expansion is essential.
Therefore, the issue was how to manage temperature.


また、静電アクチュエータを長期間使用した場合、潤滑剤が劣化しアクチュエータの性能を悪化させることも考えられる。
そこでいかに潤滑剤を浄化するかが課題となった。

Further, when the electrostatic actuator is used for a long period of time, it is conceivable that the lubricant is deteriorated and the performance of the actuator is deteriorated.
Therefore, how to purify the lubricant became an issue.


固定子と移動子間の接触不良ないし摩擦増加に伴う駆動機能喪失を解決する方法として、アクチュエータを何十にも積層ことにより、両者間の圧力をほぼ一定に保つ方法が考えられる。
アクチュエータを積層した場合、その中のあるアクチュエータの固定子と移動子とが離れようとした場合は、隣接アクチュエータの固定子と移動子の接触圧力が増加し押し戻す力が働くため、結局当該アクチュエータの固定子と移動子は、接触圧力を維持できるからである。
そこでアクチュエータを積層し、柔軟化に伴う問題を克服するとともに、その構成方法を提案する。

As a method for solving the contact failure between the stator and the moving member or the loss of the driving function due to the increase in friction, a method of keeping the pressure between the two substantially constant by stacking dozens of actuators is conceivable.
When actuators are stacked, if the stator of a certain actuator and the mover are about to leave, the contact pressure between the stator and mover of the adjacent actuator increases and pushes back. This is because the stator and the mover can maintain the contact pressure.
Therefore, actuators are stacked to overcome the problems associated with flexibility, and a configuration method is proposed.


次に複数の静電アクチュエータの組み合わせによる性能についての評価は、その性能を収縮力、収縮率、収縮速度という三つのパラメータで表し、希望する性能を得るために最も適切な構成を求めることができるようにする。
これにより、いかなる積層構造をとればどのような機能が得られるかを明確にすることができる。

Next, in evaluating the performance of a combination of a plurality of electrostatic actuators, the performance can be expressed by three parameters of contraction force, contraction rate, and contraction speed, and the most appropriate configuration can be obtained to obtain the desired performance. Like that.
As a result, it is possible to clarify what function can be obtained with any stacked structure.


一方、静電アクチュエータの積層化に伴う電力供給方法については、配線方法を工夫しより構築しやすさを模索する方法と、配線によらず、例えば流体などを用いて電荷を運搬することを模索する方法とが考えられる。

On the other hand, regarding the power supply method that accompanies the stacking of electrostatic actuators, we devised a wiring method and sought to make it easier to construct, and sought to transport charges using fluids, for example, regardless of wiring. It can be thought of as a way to


まず配線方法としては静電アクチュエータを並列的に集合する方法と、直列的に集合する方法とがある。
このうち並列積層した場合は固定子を相互で固定する構造体が必要となり、その構造体に各アクチュエータへの配線を設ければ良く、解決は比較的容易である。
問題は直列に積層した場合である。
この場合は固定子相互間の位置が変化するため、駆動電極に電圧を供給するための配線を柔軟に配することが必要となる。
そこで隣接固定子間をブリッジする配線を設けることにより電圧供給を可能にする方法が考えられる。
更に静電アクチュエータの過伸張防止構造に配線機能を含ませれば、より合理的に問題解決を図ることができる。

First, as wiring methods, there are a method of gathering electrostatic actuators in parallel and a method of gathering in series.
Among these, when stacked in parallel, a structure for fixing the stators to each other is required, and wiring to each actuator may be provided in the structure, and the solution is relatively easy.
The problem is when stacked in series.
In this case, since the positions between the stators change, it is necessary to flexibly arrange wiring for supplying a voltage to the drive electrodes.
Therefore, a method of enabling voltage supply by providing wiring for bridging between adjacent stators can be considered.
Furthermore, if the electrostatic actuator overextension prevention structure includes a wiring function, the problem can be solved more rationally.


もう一つは流体を用いた電荷を輸送する方法がある。
この方法は電荷を保持することのできる流体と、流体から電荷授受機能を持たせた電荷授受電極を固定子の各駆動電極に設け、そこで受けた電荷により駆動電極の電圧を維持しようとするものである。
この方法は各固定子間に電圧を供給するための配線を設ける必要がなく、静電アクチュエータ集合体の構成が簡素化できる。

The other is a method of transporting charges using a fluid.
In this method, a fluid capable of holding charge and a charge transfer electrode having a charge transfer function from the fluid are provided on each drive electrode of the stator, and the voltage of the drive electrode is maintained by the received charge. It is.
In this method, it is not necessary to provide wiring for supplying a voltage between the stators, and the configuration of the electrostatic actuator assembly can be simplified.


最後に静電アクチュエータ集合体の起動制御については、最も一般的な解決方法としては各アクチュエータを直接駆動することが考えられる。
この方法では集合体として巨大化したアクチュエータ全てを起動回路でON/OFFしなければ成らず、場合によっては制御回路や配線を太くしなければならなくなる可能性がある。
したがって大規模な静電アクチュエータ集合体に対しては、高電流の出力回路を設けるか、低電流の出力回路を起動信号で出力制御するなど、複雑な制御回路が必要となる。
もっともこの方法は駆動電力の供給を配線によって行う駆動方法に適しており、前述の高エネルギー分子を含む流体による方法の場合には適さない。

Finally, with regard to the start-up control of the electrostatic actuator assembly, the most general solution may be to directly drive each actuator.
In this method, all the actuators that have become large as an aggregate must be turned on and off by the start circuit, and in some cases, the control circuit and wiring may need to be thickened.
Therefore, for a large-scale electrostatic actuator assembly, a complicated control circuit such as providing a high-current output circuit or controlling the output of a low-current output circuit with a start signal is required.
However, this method is suitable for a driving method in which driving power is supplied by wiring, and is not suitable for the above-described method using a fluid containing high-energy molecules.


一方、高エネルギー流体を用いた場合には、エネルギー流体から電荷を取り出すための酸化還元電極と、駆動電極との間にスイッチを設けそれをON/OFFする方法が考えられる。
この方法は起動電流がほとんど流れないため、巨大な静電アクチュエータ構造体であっても駆動制御用の出力回路は小型化できる。

On the other hand, when a high energy fluid is used, a method of providing a switch between the redox electrode for taking out electric charge from the energy fluid and the drive electrode and turning it on / off is conceivable.
In this method, since the starting current hardly flows, the output circuit for driving control can be downsized even with a huge electrostatic actuator structure.


以上説明のとおり、静電アクチュエータを複数組み合わせることにより、種々の性能を有した人工筋肉を構成でき、市場拡大の効果が期待できる。
また、電力供給方法を工夫することにより、従来一般的であった導体を用いるのではなく流体を用いることが可能となり、潤滑材や冷却材ないし保温材との機能を兼ね備えることができ、生体筋肉により一層近づけることができる。
このことは生体との融合、例えば人工心臓などへの応用の道を開くものである。
更に人工筋肉であるがゆえに生体筋肉では不可能な極限環境 (例えば宇宙空間や高放射線区域、高圧、高温、極低温空間など) への応用が期待できる。

As described above, by combining a plurality of electrostatic actuators, artificial muscles having various performances can be configured, and an effect of market expansion can be expected.
In addition, by devising a power supply method, it is possible to use a fluid instead of using a conventional conductor, and it can also function as a lubricant, a coolant, or a heat insulating material. Can be closer.
This opens the way for application to fusion with living bodies, for example, artificial hearts.
Furthermore, since it is an artificial muscle, it can be expected to be applied to extreme environments (such as outer space, high radiation areas, high pressure, high temperature, and cryogenic space) that are impossible with living muscles.


以下本発明の実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.


本静電アクチュエータは直流駆動であるため、複雑な駆動制御回路が必要ないのが特徴であることから、導線により駆動電力を供給する一般的な方法のほか、高エネルギー流体に駆動エネルギーを載せ各アクチュエータ内で電荷を引き出して駆動力を発生させることが可能となる。
そこで図1に高エネルギーを利用してアクチュエータを駆動させ、その廃液を再生して再び静電アクチュエータに戻し、循環して使用する再生システムの概略構造図を示す。
まず高エネルギー流体6から受け取った電荷を用い静電アクチュエータ1を駆動する。(静電アクチュエータ内での高エネルギー流体から電荷を取り出す機構については後述する。)
この駆動力は駆動力伝達構造体2を介して外部に伝達される。
その後アクチュエータを出た高エネルギー流体の廃液は他のアクチュエータから排出された廃液と合流し、再生器4に送られる。
再生器4では再生用電力供給線5より供給された電力により、高エネルギー流体へと再生される。
再生器4を出た高エネルギー流体6は、循環ポンプ7で昇圧された後、他のアクチュエータへの供給分岐管9への分岐がなされ流量制御弁8を介して再度静電アクチュエータ1に送られる。
このように複数の静電アクチュエータ積層化構造体であっても、一つの再生器で駆動させることができる。
これにより特別な電力供給ラインを設けなくとも電力供給ができ、複数の静電アクチュエータ積層化構造体から成る複雑なシステムであっても比較的単純に電力供給が可能となる。
更に再生器に恒温機能や清浄機能(異物除去機能)を持たせれば、アクチュエータ自体の温度を一定に保つことができ、高温ないし低温環境で用いることや、高放射線下での高エネルギー分子の壊変による機能低下を改善することが可能となる。

Since this electrostatic actuator is direct current driven, it does not require a complicated drive control circuit. Therefore, in addition to the general method of supplying drive power by conducting wires, each drive energy is placed on a high energy fluid. It is possible to generate a driving force by drawing out charges in the actuator.
FIG. 1 shows a schematic structural diagram of a regeneration system in which the actuator is driven using high energy, the waste liquid is regenerated, returned to the electrostatic actuator, and circulated for use.
First, the electrostatic actuator 1 is driven using the charge received from the high energy fluid 6. (The mechanism for extracting the charge from the high-energy fluid in the electrostatic actuator will be described later.)
This driving force is transmitted to the outside through the driving force transmission structure 2.
Thereafter, the waste liquid of the high energy fluid that has exited the actuator joins with the waste liquid discharged from other actuators and is sent to the regenerator 4.
In the regenerator 4, the power supplied from the regeneration power supply line 5 is regenerated into a high energy fluid.
The high energy fluid 6 exiting the regenerator 4 is boosted by the circulation pump 7, then branched to the supply branch pipe 9 to other actuators, and sent again to the electrostatic actuator 1 via the flow rate control valve 8. .
Thus, even a plurality of stacked electrostatic actuator structures can be driven by a single regenerator.
Accordingly, it is possible to supply power without providing a special power supply line, and it is possible to supply power relatively simply even in a complex system including a plurality of stacked electrostatic actuator structures.
Furthermore, if the regenerator has a constant temperature function and a cleaning function (foreign matter removal function), the temperature of the actuator itself can be kept constant, and it can be used in a high or low temperature environment, or the destruction of high energy molecules under high radiation. It is possible to improve the functional deterioration due to the above.


図2に静電アクチュエータの動作原理を示す。
本静電アクチュエータは、電極を配置した固定子11と、その上を電極と接しながらスライドする移動子12とからなり、固定子11に配置された駆動電極13、14に電圧を印加することにより動作する構造となっている。
その電気的構成は、固定子側表面に設置されたプラス・マイナスの駆動電極13,14の2種類の電極及び駆動電極から駆動方向に伸びた突起電極15からなり、これらは駆動電力配線によって電圧が供給される。
供給された電圧は接触している移動子表面の帯電スリットに帯電される。(16)
この帯電電荷と固定子が形成する電場との相互作用により移動子に駆動力17が発生する。

FIG. 2 shows the principle of operation of the electrostatic actuator.
The electrostatic actuator includes a stator 11 on which electrodes are arranged, and a mover 12 that slides while contacting the electrodes. By applying a voltage to drive electrodes 13 and 14 arranged on the stator 11, the electrostatic actuator is provided. It has a working structure.
The electrical structure is composed of two types of electrodes, that is, plus and minus drive electrodes 13 and 14 installed on the surface on the stator side, and a projecting electrode 15 extending from the drive electrode in the drive direction. Is supplied.
The supplied voltage is charged in the charging slit on the surface of the moving slider. (16)
A driving force 17 is generated in the moving element due to the interaction between the charged electric charge and the electric field formed by the stator.


図3に、図2の静電アクチュエータを積層化した積層化構造体の模式図を示す。
積層化構造体は、複数のアクチュエータの固定子11ないし移動子12を固定する固定構造体18により、互いに固定子同士又は移動子同士が接する形で並列に結合されており、それらを一層として更に直列に複数層結合された構造をしている。
積層化構造体はそれらを囲む外被膜19で覆われ、個々のアクチュエータの固定子11と移動子12が離れないよう、外側から一定圧力で構造体を拘束している。
したがってこの方法では固定構造体にある程度柔軟性を持たせるか、外被膜に伸縮性を持たせるかしなければ、構造体自体の柔軟性はかなり悪くなる。

FIG. 3 shows a schematic diagram of a laminated structure in which the electrostatic actuator of FIG. 2 is laminated.
The laminated structure is coupled in parallel so that the stators or the movers are in contact with each other by the fixed structure 18 that fixes the stators 11 to the movers 12 of the plurality of actuators. It has a structure in which multiple layers are connected in series.
The laminated structure is covered with an outer coating 19 surrounding them, and the structure is constrained from the outside with a constant pressure so that the stator 11 and the mover 12 of each actuator are not separated.
Therefore, in this method, the flexibility of the structure itself is considerably deteriorated unless the fixed structure has some flexibility or the outer coating film has elasticity.


図4はその積層化構造体に用いる固定子11の例を示す。
固定子11は薄い柔軟性のあるフィルムの両面に駆動電極13,14を設置したもので、駆動電極の櫛方向に長い帯状をしている。
また、駆動電極への電力は固定子11と結合する固定構造体18より配線によって供給される。

FIG. 4 shows an example of the stator 11 used in the laminated structure.
The stator 11 is provided with drive electrodes 13 and 14 on both sides of a thin flexible film, and has a long band shape in the comb direction of the drive electrodes.
In addition, power to the drive electrode is supplied by wiring from a fixed structure 18 that is coupled to the stator 11.


一方、図5に積層化構造体に用いる移動子12の例を示す。
移動子12も固定子同様、薄い柔軟性のあるフィルム状をしており、両面に極めて細かい帯電スリット20が設置され、スリット方向に長い帯状をしている。

On the other hand, FIG. 5 shows an example of the mover 12 used in the laminated structure.
Similar to the stator, the mover 12 has a thin and flexible film shape, has extremely fine charging slits 20 on both sides, and has a long strip shape in the slit direction.


図6に両者を組み合わせた図を示す。
固定子11・移動子12交互に積層され、駆動電極13,14に電圧を印加すると移動子全体に駆動力が生じる構造となっている。

FIG. 6 shows a combination of both.
The stator 11 and the mover 12 are alternately stacked, and when a voltage is applied to the drive electrodes 13 and 14, a drive force is generated in the entire mover.


図7にそのように組み合わされた固定子11と移動子12を固定構造体18に接続する場合のパターン例を示す。
本案では固定構造体18の形状に合わせ、スリット条に積層化した構造となっている。
本案はもっとも単純な構造であり、固定子11・移動子12を直線的に用いるので、局部的な応力を考慮する必要がないという利点を持つ。
しかし、形状に合わせ多数積層するのは構造体が数μm程度まで小型化した場合にはかなり困難になると考えられる。

FIG. 7 shows a pattern example in the case where the stator 11 and the mover 12 combined in this way are connected to the fixed structure 18.
In the present plan, the structure is laminated on the slit strip in accordance with the shape of the fixed structure 18.
This proposal has the simplest structure, and has an advantage that it is not necessary to consider local stress because the stator 11 and the mover 12 are linearly used.
However, it is considered that it is considerably difficult to stack a large number of layers in accordance with the shape when the structure is downsized to about several μm.


図8には別のパターンを示す。
本案では固定子11・移動子12を渦巻状に積層化した構造となっている。
本案は比較的製作が容易である反面、固定構造体18は円形に限られ、形状に制限が生じてしまうという難点を有する。

FIG. 8 shows another pattern.
In the present plan, the stator 11 and the mover 12 are stacked in a spiral shape.
Although the present plan is relatively easy to manufacture, the fixed structure 18 is limited to a circular shape and has a drawback that the shape is limited.


図9には更に別のパターンを示す。
本案では固定子11・移動子12を九十九折に設置し、駆動力を増加させている。
もっともこの案では、折り返し部で折り返しの半径が小さくなりすぎるため、うまく設置するためには工夫が必要である。

FIG. 9 shows still another pattern.
In this plan, the stator 11 and the mover 12 are installed in ninety-nine folds to increase the driving force.
However, in this proposal, since the turning radius becomes too small at the turning portion, it is necessary to devise a proper installation.


図10はこれら積層化構造体とは全く異なる構造体の例を示す。
柔軟化に伴い固定子と移動子が離れたり接触圧が増加したりする問題点を克服するため、個々のアクチュエータを円形にし、円筒状の固定子21とその中を円柱状の移動子22が挿入する形(図11)となっている。
これによりアクチュエータを柔軟化しても固定子と移動子の接触は維持することができる。
このようなアクチュエータを固定構造体18に並べて集合体を形成する。(図12,図13)

FIG. 10 shows an example of a structure that is completely different from these laminated structures.
In order to overcome the problem that the stator and the moving element are separated or the contact pressure increases with the softening, the individual actuators are made circular, and the cylindrical stator 21 and the cylindrical moving element 22 are formed therein. It has a shape to be inserted (FIG. 11).
Thereby, even if the actuator is made flexible, the contact between the stator and the movable member can be maintained.
Such an actuator is arranged on the fixed structure 18 to form an aggregate. (Fig. 12, Fig. 13)


次にアクチュエータの積層化に伴う性能の変化について評価する。
ここで静電アクチュエータの性能を収縮力F (最大伸張時をF、最小収縮時をF’)、収縮率P (=最小収縮時全体長B’/ 最大伸張時全体長B)、収縮速度V (=収縮距離L / 収縮時間T)の三つのパラメータで評価する。
図14は一つの静電アクチュエータがもっとも伸張した状態を模式化したもので、固定子ないし移動子の長さをL、固定子と移動子の重なり合いの長さをA、固定構造体の厚みをSとすると、全体の長さB1は下記の数式1となる。

Next, changes in performance due to actuator lamination are evaluated.
Here, the performance of the electrostatic actuator is defined as contraction force F (F at maximum extension, F ′ at minimum contraction), contraction rate P (= total length B ′ at minimum contraction / total length B at maximum extension), contraction speed V Evaluation is made using three parameters (= shrinkage distance L / shrinkage time T).
FIG. 14 schematically shows a state in which one electrostatic actuator is most extended. The length of the stator or the mover is L, the overlap length of the stator and the mover is A, and the thickness of the fixed structure is shown. Assuming S, the overall length B1 is given by the following mathematical formula 1.


(数1)
B1=2L−A+2S

(Equation 1)
B1 = 2L-A + 2S


図15は最小収縮時の状態を模式化したもので、全体の長さB1’は下記の数式2となる。

FIG. 15 schematically shows the state at the time of minimum contraction, and the overall length B1 ′ is expressed by the following mathematical formula 2.


(数2)
B1’=L+2S
となり、したがってF1、F1’、 P1、V1の各性能は、下記の数式3〜6となる。

(Equation 2)
B1 '= L + 2S
Therefore, the performances of F1, F1 ′, P1, and V1 are expressed by the following mathematical formulas 3 to 6, respectively.


(数3)
F1=C・A (最大伸張時)

(Equation 3)
F1 = C ・ A (at maximum extension)


(数4)
F1’=C・L (最小収縮時)

(Equation 4)
F1 '= CL (at the time of minimum contraction)


(数5)
P1=(L+2S)/(2L−A+2S)

(Equation 5)
P1 = (L + 2S) / (2L-A + 2S)


(数6)
V1=V0

(Equation 6)
V1 = V0


次に図16及び図17に静電アクチュエータをN1個直列に積層した場合の最大伸張時及び最小収縮時の模式図を示す。
ここで全体長はそれぞれ下記の数式7、8となる。

Next, FIGS. 16 and 17 are schematic diagrams at the time of maximum expansion and minimum contraction when N1 electrostatic actuators are stacked in series.
Here, the overall length is expressed by the following formulas 7 and 8, respectively.


(数7)
B2=N1・(2L−A+S)+S

(Equation 7)
B2 = N1 · (2L−A + S) + S


(数8)
B2’=N1・(L+S)+S

(Equation 8)
B2 ′ = N1 · (L + S) + S


したがってF2、F2’、 P2、V2の各性能は、下記の数式9〜12となる。

Accordingly, the performances of F2, F2 ′, P2, and V2 are expressed by the following mathematical formulas 9-12.


(数9)
F2=C・A (最大伸張時)

(Equation 9)
F2 = C ・ A (at maximum extension)


(数10)
F2’=C・L (最小収縮時)

(Equation 10)
F2 '= CL (at minimum contraction)


(数11)
P2=(L+S+S/N1)/(2L−A+S+S/N1) (S/N1<<L+S)

(Equation 11)
P2 = (L + S + S / N1) / (2L-A + S + S / N1) (S / N1 << L + S)


(数12)
V2=N1・V0

(Equation 12)
V2 = N1 ・ V0


以上よりアクチュエータを直列に積層化した場合は、単体の場合と比べ収縮力F、収縮率Pはほとんど変化しない一方、収縮速度Vは積層段数倍早くなることが判る。

From the above, it can be seen that when the actuators are stacked in series, the contraction force F and the contraction rate P hardly change compared to the case of a single unit, while the contraction speed V increases by the number of stacking stages.


更に図18及び図19に静電アクチュエータをN2個並列に積層した場合の最大伸張時及び最小収縮時の模式図を示す。
ここで全体長はそれぞれ下記の数式13、14となる。

Further, FIGS. 18 and 19 are schematic views at the time of maximum expansion and minimum contraction when N2 electrostatic actuators are stacked in parallel.
Here, the overall length is expressed by the following formulas 13 and 14, respectively.


(数13)
B3=2L−A+2S

(Equation 13)
B3 = 2L-A + 2S


(数14)
B3’=L+2S

(Equation 14)
B3 '= L + 2S


したがってF3、F3’、 P3、V3の各性能は、下記の数式15〜18となる。

Therefore, the performances of F3, F3 ′, P3, and V3 are expressed by the following formulas 15 to 18.


(数15)
F3=N2・C・A (最大伸張時)

(Equation 15)
F3 = N2 · C · A (at maximum extension)


(数16)
F3’= N2・C・L (最小収縮時)

(Equation 16)
F3 '= N2, C, L (at minimum contraction)


(数17)
P3=(L+2S)/(2L−A+2S)

(Equation 17)
P3 = (L + 2S) / (2L-A + 2S)


(数18)
V3=V0

(Equation 18)
V3 = V0


以上よりアクチュエータを並列に積層化した場合は、単体の場合と比べ収縮率P、収縮速度Vは変化しない一方、収縮力Fは積層段数倍強くなることが判る。

From the above, it can be seen that when the actuators are stacked in parallel, the contraction rate P and the contraction speed V do not change compared to the case of a single unit, while the contraction force F is increased by the number of layers.


更に図20及び図21に静電アクチュエータをN3個カスケード状に積層した場合の最大伸張時及び最小収縮時の模式図を示す。
ここで全体長はそれぞれ下記の数式19、20となる。

Further, FIGS. 20 and 21 are schematic diagrams at the time of maximum expansion and minimum contraction when N3 electrostatic actuators are stacked in cascade.
Here, the overall length is represented by the following mathematical formulas 19 and 20, respectively.


(数19)
B4=(N3−1)・(L−A)+L+2S

(Equation 19)
B4 = (N3-1). (LA) + L + 2S


(数20)
B4’=L+2S

(Equation 20)
B4 '= L + 2S


したがってF4、F4’、 P4、V4の各性能は、下記の数式21〜24となる。

Therefore, the performances of F4, F4 ′, P4, and V4 are expressed by the following formulas 21 to 24, respectively.


(数21)
F4=C・A (最大伸張時)

(Equation 21)
F4 = C ・ A (at maximum extension)


(数22)
F4’=C・L (最小収縮時)

(Equation 22)
F4 '= CL (at the time of minimum contraction)


(数23)
P4=(L+2S) / [(N3−1)・(L−A)+L+2S]

(Equation 23)
P4 = (L + 2S) / [(N3-1) · (LA) + L + 2S]


(数24)
V4=V0

(Equation 24)
V4 = V0


以上よりアクチュエータをカスケード状に積層化した場合は、単体の場合と比べ収縮力F、収縮速度Vは変化しない一方、収縮率Pは積層段数倍大きくなることが判る。

From the above, it can be seen that when the actuators are stacked in cascade, the contraction force F and the contraction speed V do not change, but the contraction rate P increases by the number of stacking stages compared to the case of single actuators.


図22はそれら組み合わせによる積層化構造体の製作例である。
これらは複数方法を組み合わせて構成できることから、積層方法を適当に組み合わせることにより希望する性能を得ることができる。
積層タイプと性能変化を表1にまとめる。

FIG. 22 shows an example of manufacturing a laminated structure by combining them.
Since these can be configured by combining a plurality of methods, desired performance can be obtained by appropriately combining the lamination methods.
Table 1 summarizes the lamination type and performance changes.


Figure 2008154447
Figure 2008154447



図23に、伸張した積層化構造体への電力供給の方法としてもっとも単純な方法として各層の固定構造体18に柔軟性を有する導電体23を用いて給電し、各層の各静電アクチュエータへは固定構造体上の配線によって行う方法を示す。
また図24にその収縮状態を示す。
本例はである。
ところで静電アクチュエータは移動子が固定子から過引き抜きされると両者が分離してしまい、駆動機能が喪失してしまうため、各静電アクチュエータは過引抜を防止する機構が必要となる。
その一つの方法として、隣接固定構造体間で一定の距離以上に離れないよう拘束線ないし拘束被膜を用いる方法が考えられる。
その場合にはその線ないし膜に導電体を設けることができ、比較的容易に電力供給等を実現できる。
ただ導電体自体に柔軟性が求められるため、大きなアクチュエータ構造体の場合は導電体も太くしなければならず実現が困難となるし、導電体自体が収縮により変形するため、強度が弱いと断線等の不具合を生じやすいという欠点を持つ。


In FIG. 23, the simplest method for supplying power to the stretched laminated structure is to supply power to the fixed structure 18 of each layer using a flexible conductor 23, and to each electrostatic actuator of each layer. A method performed by wiring on a fixed structure will be described.
FIG. 24 shows the contracted state.
This example is:
By the way, since the electrostatic actuators are separated from each other when the mover is overdrawn from the stator, the drive function is lost, and each electrostatic actuator needs a mechanism for preventing overdrawing.
As one of the methods, a method using a constraining line or a constraining film so as not to leave a certain distance between adjacent fixed structures can be considered.
In that case, a conductor can be provided on the line or film, and power supply or the like can be realized relatively easily.
However, since the conductor itself is required to be flexible, in the case of a large actuator structure, the conductor must be thickened, which is difficult to realize, and the conductor itself deforms due to shrinkage, so that the wire breaks if the strength is weak. It has a drawback that it is likely to cause problems such as.


図25、図26は、流体を用いた給電方法を示す。
直流駆動の静電アクチュエータの場合、従来からあるインバータ制御のアクチュエータと異なり、アクチュエータの電極に一定の電荷さえ供給できれば動作が可能であるため、導電体で供給する必要はなく、流体に電荷を輸送させることにより駆動させることも可能となる。
もっとも静電アクチュエータの低電力特性を生かすためには、駆動電極を電解液などの高濃度イオン流体で浸すことはできない。

25 and 26 show a power feeding method using a fluid.
Unlike conventional inverter-controlled actuators, DC-driven electrostatic actuators can operate as long as they can supply a certain charge to the electrodes of the actuator, so they do not need to be supplied by a conductor and transport charge to the fluid. It is also possible to drive it.
However, in order to take advantage of the low power characteristics of the electrostatic actuator, the drive electrode cannot be immersed in a high concentration ionic fluid such as an electrolytic solution.


そこで図25に、中性流体を用いる例として、燃料電池の原理を応用した方法を示す。
まず構造について説明する。
固定子11と移動子12は水素分子を含む絶縁性を有する潤滑材43で満たされ、駆動電極を有する固定子11内部には移動子面側に開口した気化層34・拡散層35を突起電極間に設けてある。
その奥固定子11の下面には高分子膜38が設置されており、拡散層35と高分子層38の間の拡散層表面には触媒36がコーティングされ、その触媒36により生成した水素イオンが透過できる構造となっている。
更にその奥には高分子膜に面して拡散層40があり、拡散層と高分子膜との間は触媒41がコーティングされている。
拡散層の先は気化層39を介して冷却水層33と接し、酸素を含む冷却水が流れて気化層39・拡散層40を通して酸素が供給される構造となっている。
冷却水層33の下には冷却水を密封する固定子下層32があり、複雑な固定子の構造を支持している。

FIG. 25 shows a method using the principle of a fuel cell as an example of using a neutral fluid.
First, the structure will be described.
The stator 11 and the mover 12 are filled with an insulating lubricant 43 containing hydrogen molecules, and a vaporization layer 34 and a diffusion layer 35 opened on the mover surface side are provided inside the stator 11 having a drive electrode. It is in between.
A polymer film 38 is provided on the lower surface of the inner stator 11, and the surface of the diffusion layer between the diffusion layer 35 and the polymer layer 38 is coated with a catalyst 36, and hydrogen ions generated by the catalyst 36 are It has a transparent structure.
In addition, there is a diffusion layer 40 facing the polymer film, and a catalyst 41 is coated between the diffusion layer and the polymer film.
The tip of the diffusion layer is in contact with the cooling water layer 33 through the vaporization layer 39, so that the cooling water containing oxygen flows and oxygen is supplied through the vaporization layer 39 and the diffusion layer 40.
Below the cooling water layer 33 is a stator lower layer 32 that seals the cooling water, and supports a complicated stator structure.


次に動作原理を説明する。
潤滑材43内の水素分子は、固定子上に開口した撥水性ないし撥油性の微粒子でできた気化層34内に気体状態で充満する。
その水素ガスが拡散層35を通って触媒36に達し、イオン化する。
このとき生じた電子は導体37を介して負の駆動電極14に送られ、当該電極はマイナスの電位を持つようになる。
更に触媒36で生じた水素イオンは高分子膜38を通ってその先の触媒41に達し、冷却水33から撥水性を有する拡散層40を介し触媒表面の水分をコントロールする水管理層39を通って供給された酸素分子と結合し、水分子となって冷却水側に放出される。
このとき消費される電子は、導体42を介して固定子上の駆動電極13から供給され、結果として当該電極はプラスの電位を持つようになる。
詳しくは以下を参照。
「水素・燃料電池ハンドブック」(オーム社出版) 第137頁〜第162頁もっとも本例は触媒41の水分管理や駆動時の温度問題、表面から順に固定子11、高分子膜層38、還元層31、冷却水層、更にその下の固定子下層32と多層構造を有し、構造が複雑で小型化が難しいなど克服すべき課題は多い。

Next, the principle of operation will be described.
The hydrogen molecules in the lubricant 43 fill in the vaporized layer 34 made of water-repellent or oil-repellent fine particles opened on the stator in a gaseous state.
The hydrogen gas reaches the catalyst 36 through the diffusion layer 35 and is ionized.
The generated electrons are sent to the negative drive electrode 14 through the conductor 37, and the electrode has a negative potential.
Further, hydrogen ions generated in the catalyst 36 pass through the polymer film 38 and reach the catalyst 41 ahead of the catalyst 36, and through the water management layer 39 that controls the moisture on the catalyst surface from the cooling water 33 through the diffusion layer 40 having water repellency. It is combined with oxygen molecules supplied in this way, and is released as water molecules to the cooling water side.
The electrons consumed at this time are supplied from the drive electrode 13 on the stator via the conductor 42, and as a result, the electrode has a positive potential.
See below for details.
"Hydrogen / Fuel Cell Handbook" (published by Ohmsha) Pages 137-162, but this example shows the moisture management of the catalyst 41 and temperature problems during driving, the stator 11, the polymer film layer 38, and the reducing layer in order from the surface 31 has a multilayer structure with a cooling water layer and a lower stator layer 32 thereunder, and there are many problems to be overcome such as a complicated structure and difficulty in miniaturization.


図26は絶縁性を有する高エネルギー流体を用いた方法である。
この方法は、移動子を満たす流体に高エネルギー分子(例えばグリコース等)を含む流体53を用い、駆動電極14と接して酸化酵素を含む酸化電極51(グルコース酸化酵素固定化電極。以下GODと称す。)
を設けており、グリコースはこの酸化電極に接して酸化され、2個の水素イオンと2個の電子が放出される。
したがってこの酸化電極51に接した駆動電極14はマイナスの電圧が印加される。
一方、もう一つの駆動電極13には酸素を還元するための還元物質が付加された還元電極52(例えばビリルビン酸化酵素固定化電極。以下BODと称す。) と接しており、GODで生じた水素イオンを使って流体内にある酸素分子が還元され、2個の電子が消費されるとともに水分子が放出される。
したがってBODに接した駆動電極13は、プラスの電圧が印加される。
これはバイオ電池の一種であり、この方法を用いれば電力供給は更に単純化し、より小型化が期待できる。
詳しくは以下を参照。
「バイオ電気化学の実際」(シーエムシー出版) 第254頁〜第257頁

FIG. 26 shows a method using a high energy fluid having insulating properties.
In this method, a fluid 53 containing high-energy molecules (for example, glycolose) is used as a fluid that fills the moving element, and an oxidation electrode 51 (glucose oxidase immobilized electrode, hereinafter referred to as GOD) containing an oxidase in contact with the drive electrode 14. .)
Glycose is oxidized in contact with the oxidation electrode, and two hydrogen ions and two electrons are emitted.
Therefore, a negative voltage is applied to the drive electrode 14 in contact with the oxidation electrode 51.
On the other hand, another drive electrode 13 is in contact with a reduction electrode 52 (for example, a bilirubin oxidase-immobilized electrode; hereinafter referred to as BOD) to which a reducing substance for reducing oxygen is added, and hydrogen generated by GOD. Ions are used to reduce oxygen molecules in the fluid, consuming two electrons and releasing water molecules.
Therefore, a positive voltage is applied to the drive electrode 13 in contact with the BOD.
This is a kind of bio-battery, and if this method is used, power supply can be further simplified and further miniaturization can be expected.
See below for details.
“Practical Bioelectrochemistry” (CMC Publishing) Pages 254 to 257


図27は、このような給電方法を用いた場合の積層化構造を示す。
全体を柔軟性がありしかも密封性のある外被膜19で覆い、その一方から高エネルギー流体53を注入し、反対側から排出する構造とする。
更に、各アクチュエータに流体を流すため、固定構造体18及び、固定子11ないし移動子12に流体流路54を設け、流体が流れるようにする。
このように流体を用いた場合、導電体等の特別な構造物が不要であり、比較的単純な構造で全アクチュエータに電力を供給できる。

FIG. 27 shows a stacked structure when such a power feeding method is used.
The whole is covered with a flexible and hermetic outer coating 19, and a high energy fluid 53 is injected from one side and discharged from the other side.
Further, in order to flow a fluid to each actuator, a fluid flow path 54 is provided in the stationary structure 18 and the stator 11 to the movable body 12 so that the fluid flows.
When a fluid is used in this way, a special structure such as a conductor is unnecessary, and power can be supplied to all actuators with a relatively simple structure.


図28は静電アクチュエータ内に逆止弁を設け、自らの駆動力により流体を循環させる構造を示す。
本例において流入側逆止弁55は移動子12内に貫通した貫通口54のアクチュエータ内部側に外部から流入する方向に設置されている。
また流出側逆止弁56は固定子11の移動子の最挿入位置よりも先に外部に向け開口された貫通口の外側に静電アクチュエータ内から流出する方向に設置されている。
静電アクチュエータが伸張するときに外部から移動子内の貫通口及び流入側逆止弁55を通して高エネルギー流体が静電アクチュエータ内部に流入し、その流体はGODならびにBODで酸化還元される。
その後静電アクチュエータが収縮し、移動子が挿入されるとピストン効果により静電アクチュエータ内の圧力が上昇し、流入側逆止弁55は閉じ逆に流出側逆止弁56が開いて流体が外部に排出される。
このように静電アクチュエータの伸張・収縮動作を利用して流体をポンピングすることができる。
これを利用すればアクチュエータ内で電荷の消費が激しく、多量の高エネルギー流体を必要とする連続収縮駆動時に、アクチュエータ自らの力によって流体を循環させることができ、循環ポンプ7(図1)の小型化を図ることができる。

FIG. 28 shows a structure in which a check valve is provided in the electrostatic actuator and fluid is circulated by its own driving force.
In this example, the inflow check valve 55 is installed in the direction of flowing from the outside into the actuator inside of the through hole 54 penetrating into the moving element 12.
The outflow check valve 56 is installed in the direction of flowing out from the inside of the electrostatic actuator outside the through-hole opened toward the outside earlier than the most insertion position of the moving element of the stator 11.
When the electrostatic actuator extends, a high-energy fluid flows from the outside into the electrostatic actuator through the through-hole in the moving element and the inflow check valve 55, and the fluid is oxidized and reduced by GOD and BOD.
Thereafter, when the electrostatic actuator contracts and the slider is inserted, the pressure in the electrostatic actuator rises due to the piston effect, the inflow side check valve 55 is closed and the outflow side check valve 56 is opened. To be discharged.
In this way, the fluid can be pumped using the expansion / contraction operation of the electrostatic actuator.
If this is used, the consumption of electric charge in the actuator is severe, and during continuous contraction driving that requires a large amount of high-energy fluid, the fluid can be circulated by the actuator itself, and the circulation pump 7 (FIG. 1) is small. Can be achieved.


次に図29に静電アクチュエータの起動方法として、スイッチを用いる方法を示す。
この方法は酸化還元電極51、52と駆動電極14、13間にスイッチ61(例えば電界効果トランジスター)を設け、開閉信号(ゲート信号)を送ることによりアクチュエータ駆動のON/OFFをコントロールするものである。
図30、図31に固定子上の具体的配置例を示す。

Next, FIG. 29 shows a method of using a switch as a starting method of the electrostatic actuator.
In this method, a switch 61 (for example, a field effect transistor) is provided between the redox electrodes 51 and 52 and the drive electrodes 14 and 13, and ON / OFF of the actuator drive is controlled by sending an open / close signal (gate signal). .
30 and 31 show a specific arrangement example on the stator.


図30は、電力を各駆動電極に分配する母線を酸化還元電極とし、それと各駆動電極との間にスイッチ(トランジスター)61を設置した例を示す。
この場合、各スイッチのゲート信号は、固定子内部に設置した駆動制御用ゲート信号線63により一つにまとめられる。
しかしこの方法は、酸化還元電極の移動子に覆われた部分は、発電性能が悪化する可能性があり、移動子が全挿入(最収縮)時は十分な電力が供給できない可能性がある。

FIG. 30 shows an example in which a bus bar that distributes electric power to each drive electrode is a redox electrode, and a switch (transistor) 61 is installed between the bus and each drive electrode.
In this case, the gate signals of the switches are combined into one by the drive control gate signal line 63 installed in the stator.
However, in this method, there is a possibility that the power generation performance of the portion covered with the moving element of the redox electrode is deteriorated, and there is a possibility that sufficient electric power cannot be supplied when the moving element is fully inserted (most contracted).


図31は酸化還元電極51、52を移動子の最移動位置の先に配置し、常に高エネルギー流体に接することができる構造とし、その電極から駆動電極14、13へ電力を供給するラインにスイッチ61が設置されている構造とする。
これにより移動子の位置に関係なく常に駆動電極に電圧を供給でき、駆動制御も簡単な構造で実現できるようになる。
ただ、酸化還元電極部分は移動子が移動できないため、収縮率が若干低下する。

FIG. 31 shows a structure in which the redox electrodes 51 and 52 are arranged at the end of the most moved position of the moving element so that they can always come into contact with a high-energy fluid, and are switched to a line for supplying power from the electrodes to the driving electrodes 14 and 13. It is assumed that 61 is installed.
As a result, a voltage can always be supplied to the drive electrode regardless of the position of the slider, and drive control can be realized with a simple structure.
However, since the mover cannot move in the redox electrode portion, the contraction rate slightly decreases.


最後に図32に静電アクチュエータの温度管理及び潤滑材の劣化防止として、再生器内に恒温機構及び浄化機構を設けた例を示す。
各アクチュエータから排出された廃液は再生器に戻り、フィルター71を通って清浄される。
このフィルター71はアクチュエータ内で生じた異物や放射線・化学変化などによって変質した分子を除去する機能を有する。
その後流体は放熱器73の間を通り、加温・冷却器72により一定の温度に加温・冷却される。
この加温・冷却器は固有の電力線74により電力供給され動作する。
更に再生器4を通って高エネルギー流体に再生されて、再度アクチュエータに送られる。
この方法は再生器に必要な機能を持たせることにより、各アクチュエータ側に特別な機構を設ける必要がなくなり、複雑化したアクチュエータシステムに有効である。

Finally, FIG. 32 shows an example in which a constant temperature mechanism and a purification mechanism are provided in the regenerator for temperature control of the electrostatic actuator and prevention of deterioration of the lubricant.
The waste liquid discharged from each actuator returns to the regenerator and is cleaned through the filter 71.
The filter 71 has a function of removing foreign substances generated in the actuator and molecules altered by radiation / chemical changes.
Thereafter, the fluid passes between the radiators 73 and is heated and cooled to a constant temperature by the heating and cooling unit 72.
This heating / cooling device is operated by being supplied with electric power through a specific power line 74.
Furthermore, it is regenerated into a high energy fluid through the regenerator 4 and sent again to the actuator.
This method is effective for a complicated actuator system because it is not necessary to provide a special mechanism on each actuator side by providing the regenerator with necessary functions.


本発明の静電アクチュエータは制御が簡単であり、積層化・多重連結によりあらゆる出力やストロークのアクチュエータが構築でき、ミクロからマクロまでのあらゆる産業の汎用動力源として利用できる。

The electrostatic actuator of the present invention is easy to control, and can be constructed with actuators of any output and stroke by lamination and multiple connection, and can be used as a general-purpose power source for all industries from micro to macro.


高エネルギー流体を用いた静電アクチュエータ駆動システムの概略図である。It is the schematic of the electrostatic actuator drive system using a high energy fluid. 直流駆動型静電アクチュエータの概略構造図である。It is a schematic structure figure of a direct current drive type electrostatic actuator. 静電アクチュエータ構造体の概略図である。It is the schematic of an electrostatic actuator structure. 帯型アクチュエータの固定子の電極パターンである。It is an electrode pattern of the stator of a strip type actuator. 帯型アクチュエータの移動子の帯電スリットパターンである。It is a charging slit pattern of the slider of a band type actuator. 帯型アクチュエータの固定子と移動子を組み合わせた外観図である。It is an external view which combined the stator and movable element of the strip type actuator. 帯型アクチュエータの設置パターンを示した図である。(例1)It is the figure which showed the installation pattern of the strip type actuator. (Example 1) 帯型アクチュエータの設置パターンを示した図である。(例2)It is the figure which showed the installation pattern of the strip type actuator. (Example 2) 帯型アクチュエータの設置パターンを示した図である。(例3)It is the figure which showed the installation pattern of the strip type actuator. (Example 3) 円筒型アクチュエータの固定子と移動子の概略構造図である。FIG. 3 is a schematic structural diagram of a stator and a mover of a cylindrical actuator. 円筒型アクチュエータの固定子と移動子を組み合わせた外観図である。It is an external view which combined the stator and moving part of the cylindrical actuator. 円筒型アクチュエータの設置パターンを示した図である。It is the figure which showed the installation pattern of the cylindrical actuator. 円筒型アクチュエータの設置パターンを横から見た図である。It is the figure which looked at the installation pattern of a cylindrical actuator from the side. 一つの静電アクチュエータの性能を説明する図である。(伸張状態)It is a figure explaining the performance of one electrostatic actuator. (Extended state) 一つの静電アクチュエータの性能を説明する図である。(収縮状態)It is a figure explaining the performance of one electrostatic actuator. (Shrink state) 直列に接続した複数の静電アクチュエータの性能を説明する図である。(伸張状態)It is a figure explaining the performance of a plurality of electrostatic actuators connected in series. (Extended state) 直列に接続した複数の静電アクチュエータの性能を説明する図である。(収縮状態)It is a figure explaining the performance of a plurality of electrostatic actuators connected in series. (Shrink state) 並列に接続した複数の静電アクチュエータの性能を説明する図である。(伸張状態)It is a figure explaining the performance of the several electrostatic actuator connected in parallel. (Extended state) 並列に接続した複数の静電アクチュエータの性能を説明する図である。(収縮状態)It is a figure explaining the performance of the several electrostatic actuator connected in parallel. (Shrink state) カスケード状に接続した複数の静電アクチュエータの性能を説明する図である。(伸張状態)It is a figure explaining the performance of a plurality of electrostatic actuators connected in cascade. (Extended state) カスケード状に接続した複数の静電アクチュエータの性能を説明する図である。(収縮状態)It is a figure explaining the performance of a plurality of electrostatic actuators connected in cascade. (Shrink state) 複数のアクチュエータを直列・並列に組み合わせた構成例を示した図である。It is the figure which showed the structural example which combined the several actuator in series and parallel. 積層化アクチュエータの各層へワイヤで電力供給する方法を示した図である。(伸張状態)It is the figure which showed the method of supplying electric power to each layer of a laminated actuator with a wire. (Extension state) 積層化アクチュエータの各層へワイヤで電力供給する方法を示した図である。(収縮状態)It is the figure which showed the method of supplying electric power to each layer of a laminated actuator with a wire. (Shrink state) 燃料電池の原理を利用し駆動電極に電荷を供給する方法を示した図である。It is the figure which showed the method of supplying an electric charge to a drive electrode using the principle of a fuel cell. バイオ電池の原理を利用し駆動電極に電荷を供給する方法を示した図である。It is the figure which showed the method of supplying an electric charge to a drive electrode using the principle of a bio battery. 高エネルギー流体を用いて積層化アクチュエータの各アクチュエータに電力を供給する方法を示した図である。It is the figure which showed the method of supplying electric power to each actuator of a lamination | stacking actuator using a high energy fluid. 高エネルギー流体を用いた積層化アクチュエータにポンプ機能を持たせた構造を示す図である。It is a figure which shows the structure which gave the pump function to the lamination | stacking actuator using a high energy fluid. 高エネルギー流体を用いた場合の起動方法を示した図である。It is the figure which showed the starting method at the time of using a high energy fluid. 高エネルギー流体を用いた場合の起動制御機能を持たせた固定子の概略図である。(各駆動電極に酸化・還元電極を持つ例)It is the schematic of the stator which gave the starting control function at the time of using a high energy fluid. (Each drive electrode has an oxidation / reduction electrode) 高エネルギー流体を用いた場合の起動制御機能を持たせた固定子の概略図である。(複数の駆動電極に一つの酸化・還元電極を持つ例)It is the schematic of the stator which gave the starting control function at the time of using a high energy fluid. (Example of having one oxidation / reduction electrode for multiple drive electrodes) 潤滑材の清浄・恒温機能を持たせた再生器の概略図である。It is the schematic of the regenerator which gave the cleaning and constant temperature function of the lubricant.

符号の説明Explanation of symbols


1 静電アクチュエータ
2 駆動力伝達構造体
3 収縮制御線
4 再生器
5 再生用電力供給線
6 高エネルギー流体
7 循環ポンプ
8 流量調整弁
9 他アクチュエータへの流体供給用分岐管
10 他アクチュエータからの流体回収用分岐管
11 固定子
12 移動子
13 +極駆動電極
14 −極駆動電極
15 突起電極
16 移動子帯電電荷
17 駆動力
18 固定構造体
19 集合体外被膜
20 移動子帯電パターン
21 円筒型固定子
22 円柱型移動子
23 電力供給用導電体
31 還元層
32 固定子下層
33 固定子冷却水層
34 酸化電極気化層
35 酸化電極拡散層
36 酸化電極触媒コーティング
37 酸化電極電荷供給ライン
38 高分子膜
39 還元電極水管理層
40 還元電極拡散層
41 還元電極触媒コーティング
42 還元電極電荷供給ライン
43 水素含有絶縁性潤滑材
51 酸化電極 (例えばグルコース酸化酵素固定化電極。GOD)
52 還元電極 (例えばビリルビン酸化酵素固定化電極。BOD)
53 高エネルギー流体 (例えばグルコース含有水)
54 移動子内流路
55 流入側逆止弁
56 流出側逆止弁
61 電力供給スイッチ (例えば電界効果トランジスター)
62 スイッチ開閉信号線
63 駆動制御用ゲート信号線
64 移動子移動範囲
71 潤滑材清浄フィルター
72 加温・冷却器
73 放熱器
71 加温・冷却電力線

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrostatic actuator 2 Driving force transmission structure 3 Contraction control line 4 Regenerator 5 Regeneration power supply line 6 High energy fluid 7 Circulating pump 8 Flow rate adjusting valve 9 Branch pipe for fluid supply to other actuators 10 Fluid from other actuators Collecting branch pipe 11 Stator 12 Migrator 13 + Pole drive electrode 14 -Pole drive electrode 15 Projecting electrode 16 Migrator charge 17 Drive force 18 Fixed structure 19 Assembly outer coating 20 Migrator charge pattern 21 Cylindrical stator 22 Cylindrical moving element 23 Electric power supply conductor 31 Reduction layer 32 Stator lower layer 33 Stator cooling water layer 34 Oxide electrode vaporization layer 35 Oxidation electrode diffusion layer 36 Oxidation electrode catalyst coating 37 Oxidation electrode charge supply line 38 Polymer film 39 Reduction Electrode water management layer 40 Reduction electrode diffusion layer 41 Reduction electrode catalyst coating 42 Reduction electrode charge supply line 43 Hydrogen content Edge of lubricant 51 oxide electrode (e.g., glucose oxidase immobilized electrode .GOD)
52 Reduction electrode (eg, bilirubin oxidase immobilized electrode; BOD)
53 High energy fluid (eg glucose-containing water)
54 Flow path in moving element 55 Inflow side check valve 56 Outflow side check valve 61 Power supply switch (for example, field effect transistor)
62 Switch open / close signal line 63 Drive control gate signal line 64 Moving element moving range 71 Lubricant cleaning filter 72 Heating / cooling device 73 Heat radiator 71 Heating / cooling power line

Claims (16)


直流駆動の静電アクチュエータ(特許番号)において、柔軟性を有するフィルム状ないし筒状、フィラメント状の素材をそれぞれ固定子及び移動子に用い、構造体が自由に変形できることを特徴とする直流駆動の静電アクチュエータ。

In a DC-driven electrostatic actuator (patent number), a flexible film-shaped, cylindrical, or filament-shaped material is used for a stator and a moving element, respectively, and the structure can be freely deformed. Electrostatic actuator.

直流駆動の静電アクチュエータ(特許番号)において、柔軟性を有する筒状の固定子及び固定子内に入る円柱状の移動子に用い、構造体が自由に変形できることを特徴とする直流駆動の静電アクチュエータ。

In a DC-driven electrostatic actuator (patent number), a DC-driven static actuator is characterized in that it is used for a flexible cylindrical stator and a cylindrical slider that enters the stator, and the structure can be freely deformed. Electric actuator.

前記請求項1ないし2の静電アクチュエータを用い、そのアクチュエータを収縮方向に複数個配置し、同一の長さのアクチュエータ一つで実現するよりも高速で収縮できることを特徴とする静電アクチュエータ構造体。

An electrostatic actuator structure using the electrostatic actuator according to claim 1, wherein a plurality of the actuators are arranged in a contracting direction and can be contracted at a higher speed than that realized by a single actuator having the same length. .

前記請求項1ないし2の静電アクチュエータを用い、そのアクチュエータを収縮方向と並列に複数個配置し、同一の長さのアクチュエータ一つで実現するよりも強力に収縮できることを特徴とする静電アクチュエータ構造体。

An electrostatic actuator using the electrostatic actuator according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the actuators are arranged in parallel with the contracting direction and can be contracted more strongly than a single actuator having the same length. Structure.

前記請求項1ないし2の静電アクチュエータを用い、そのアクチュエータを収縮方向と並列に複数個配置し、その一番端にある一つの移動子と隣接するもう一つのアクチュエータの固定子とが構造的に結合し、その隣接するアクチュエータの固定子と更にその向こう側に隣接するアクチュエータの移動子とを構造的に結合し、そのような構造的結合を繰り返すこと(カスケード状)により、同一の長さのアクチュエータ一つで実現するよりも大きな収縮率で収縮できることを特徴とする静電アクチュエータ構造体。

The electrostatic actuator according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the actuators are arranged in parallel with the contraction direction, and one moving element at the end and a stator of another actuator adjacent thereto are structurally structured. By connecting the stator of the adjacent actuator and the mover of the actuator adjacent to the other side, and repeating such a structural connection (cascade shape) to the same length. An electrostatic actuator structure capable of contracting at a contraction rate larger than that realized by a single actuator.

前記請求項3から5の構造を複数組み合わせて静電アクチュエータ単体では実現できない性能を有することを特徴とする静電アクチュエータ構造体。

6. An electrostatic actuator structure having a performance that cannot be realized by combining a plurality of the structures of claims 3 to 5 with a single electrostatic actuator.

前記請求項3から6の構造を有する静電アクチュエータ構造体において、各アクチュエータの電力供給に導電体を用いることを特徴とする電力供給法。

7. An electrostatic actuator structure having the structure according to claim 3, wherein a conductor is used for supplying electric power to each actuator.

前記請求項3から6の構造を有する静電アクチュエータ構造体において、各アクチュエータの電力供給に流体を用いてそのエネルギーを移送することを特徴とする電力供給法。

7. An electrostatic actuator structure having the structure according to claim 3, wherein the energy is transferred by using a fluid to supply power to each actuator.

前記請求項8の電力供給法において、水素を含む流体と酸素を含む流体を別々に流し、燃料電池の発電原理を利用して駆動電極に電力を供給することを特徴とする電力供給法。

9. The power supply method according to claim 8, wherein a fluid containing hydrogen and a fluid containing oxygen are separately flowed to supply power to the drive electrode using the power generation principle of the fuel cell.

前記請求項8の電力供給法において、グリコースと酸素を含む流体を潤滑材として流し、バイオ電池の発電原理を利用して駆動電極に電力を供給することを特徴とする電力供給法。

9. The power supply method according to claim 8, wherein a fluid containing glycose and oxygen is flowed as a lubricant, and power is supplied to the drive electrode using a power generation principle of a bio battery.

前記請求項8から10の電力供給法において、アクチュエータから排出された廃液を再生器により再生して再びアクチュエータに送り、流体を循環して駆動に用いることを特徴とする流体再生機構。

11. The fluid regeneration mechanism according to claim 8, wherein the waste liquid discharged from the actuator is regenerated by a regenerator and sent to the actuator again, and the fluid is circulated and used for driving.

前記請求項8から10の電力供給法において、長時間アクチュエータが停止していても常に電極に電力が供給されるよう、一定量常時流体を流すことを特徴とする外部強制リフレッシュ機構。

11. The external forced refresh mechanism according to claim 8, wherein a constant amount of fluid is constantly supplied so that electric power is always supplied to the electrode even when the actuator is stopped for a long time.

前記請求項8から10の電力供給法において、電極に電力供給し終わったあとの廃物分子を除去し、新たな電解分子ないし高エネルギー分子を供給するため、静電アクチュエータの収縮を利用することを特徴とするリフレッシュ機構。

11. The power supply method according to claim 8, wherein a waste molecule after power supply to the electrode is removed and a contraction of the electrostatic actuator is used to supply new electrolytic molecules or high energy molecules. Features a refresh mechanism.

前記請求項8から10の電力供給法において、電荷受給部位と駆動電極間の電荷移動を外部信号により制御することにより、アクチュエータの動作を制御することを特徴とするアクチュエータ動作制御機構。

11. The actuator operation control mechanism according to claim 8, wherein the operation of the actuator is controlled by controlling charge movement between the charge receiving portion and the drive electrode by an external signal.

前記請求項11の流体再生機構において、再生器内で流体を加温・冷却することにより、アクチュエータの温度を管理できることを特徴とする温度管理機構。

12. The temperature management mechanism according to claim 11, wherein the temperature of the actuator can be managed by heating and cooling the fluid in the regenerator.

前記請求項11の流体再生機構において、アクチュエータから排出された廃液の異物ないし不純物を除去し、長期間アクチュエータを駆動しても潤滑材の劣化によるアクチュエータの性能低下を軽減することを特徴とする潤滑材浄化機構。

12. The fluid regeneration mechanism according to claim 11, wherein foreign matter or impurities in the waste liquid discharged from the actuator are removed, and even if the actuator is driven for a long period of time, reduction in performance of the actuator due to deterioration of the lubricant is reduced. Material purification mechanism.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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