JP2009284678A - Laminated type electrostatic motor - Google Patents
Laminated type electrostatic motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009284678A JP2009284678A JP2008134673A JP2008134673A JP2009284678A JP 2009284678 A JP2009284678 A JP 2009284678A JP 2008134673 A JP2008134673 A JP 2008134673A JP 2008134673 A JP2008134673 A JP 2008134673A JP 2009284678 A JP2009284678 A JP 2009284678A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- electrodes
- power
- phase
- mover
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、積層型静電モータに関する。 The present invention relates to a laminated electrostatic motor.
静電モータにおいて、複数の電極(一般に帯状ないし線状電極)を各々に有する固定子と移動子とを、それぞれの電極群が互いに対向する対面配置で相対移動可能に設置した構成が知られている。例えば特許文献1は、板状の絶縁体に複数の帯状電極を等間隔配置で埋め込んでなる固定子と、板状の絶縁体に複数の帯状電極を等間隔配置で埋め込んでなる移動子とを、相対移動可能に対面配置してなる静電モータを開示する。特許文献1はさらに、モータ出力を高める目的で、これら固定子と移動子とを対面配置してなる静電モータ(すなわち単位モータ構造)を、複数個重ねた状態で備える積層型の静電モータを開示する。
In an electrostatic motor, a configuration is known in which a stator and a mover each having a plurality of electrodes (generally belt-like or line-like electrodes) are installed so as to be relatively movable in a face-to-face arrangement in which the respective electrode groups face each other. Yes. For example,
特許文献1に開示される種類の静電モータは、対面配置した固定子及び移動子のそれぞれの電極群に対し、電源を含む動力回路から、例えば並列する3個の電極に三相交流の駆動電圧を印加して、対向する電極間で正負の静電力を交番状に生じさせることにより、移動子に、その電極群の整列方向への駆動力を生じる。この構成では、電極群の配置間隔や固定子と移動子との間のギャップは、静電モータで要求される出力等に応じて設定されるが、大抵の場合、電極群の配置間隔は数百μm程度であり、また固定子と移動子との間のギャップは数十μm〜数百μmである。一方、それら電極群に印加される駆動電圧は、一般に数百〜数千Vである。また、固定子と移動子との間の気体絶縁破壊による放電を防止する目的で、固定子及び移動子を絶縁液に浸漬した状態で使用する場合もある。
The electrostatic motor of the type disclosed in
上記した従来の静電モータにおいては、例えば、電極群を担持する絶縁体にボイドや異物が含まれていたり、電極が傷等による微細凸部を有していたりすると、モータ運転を継続するうちに、絶縁体のボイドや異物、電極の微細凸部等において部分放電が繰り返されて絶縁体に絶縁破壊が生じ、異相の電極同士が短絡してしまうことが危惧される。また、固定子と移動子とのギャップに配置されている絶縁液に不具合が有る場合には、絶縁液の絶縁破壊により、固定子の電極と移動子の電極とが短絡してしまう恐れもある。さらに、固定子及び移動子を支持する支持体や軸等を含むハウジング構造が電気良導体からなる場合には、放電等による地絡が生じることも懸念される。 In the above-described conventional electrostatic motor, for example, if the insulator carrying the electrode group contains voids or foreign matter, or if the electrode has fine convex portions due to scratches or the like, the motor operation is continued. In addition, there is a concern that the partial discharge is repeated in the voids and foreign matter of the insulator, the fine convex portions of the electrode, and the like, causing dielectric breakdown in the insulator and short-circuiting the electrodes in different phases. In addition, when there is a defect in the insulating liquid arranged in the gap between the stator and the mover, there is a possibility that the stator electrode and the mover electrode are short-circuited due to dielectric breakdown of the insulating liquid. . Furthermore, when the housing structure including the support and the shaft that supports the stator and the mover is made of a good electrical conductor, there is a concern that a ground fault may occur due to discharge or the like.
静電モータにこのような短絡や地絡が生じると、適正な駆動電圧を印加できなくなり、運転停止に至る場合がある。特に、積層型静電モータでは、複数の単位モータ構造が互いに接続された構造となっているので、1つの単位モータ構造だけに短絡や地絡が生じた場合であっても、積層型静電モータ全体の運転を継続できなくなる恐れがある。 When such a short circuit or a ground fault occurs in the electrostatic motor, an appropriate drive voltage cannot be applied and the operation may be stopped. In particular, since a multilayer electrostatic motor has a structure in which a plurality of unit motor structures are connected to each other, even if a short circuit or a ground fault occurs in only one unit motor structure, the multilayer electrostatic motor There is a risk that the entire motor cannot continue to operate.
本発明の目的は、積層型静電モータにおいて、一部の単位モータ構造に短絡や地絡等の電気的異常が生じた場合にも、運転を安全に継続することができる積層型静電モータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a laminated electrostatic motor that can continue operation safely even when an electrical abnormality such as a short circuit or a ground fault occurs in some unit motor structures. Is to provide.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数の電極を有する固定子と複数の電極を有する移動子とを具備する単位モータ構造を、複数個重ねた状態で備えるとともに、複数個の単位モータ構造の固定子及び移動子のそれぞれが有する複数の電極に複数相の電圧を印加するための動力回路を具備する積層型静電モータにおいて、単位モータ構造における固定子及び移動子の各々の複数の電極に印加される電圧の総相数をNとしたときに、動力回路は、個々の単位モータ構造に対し、固定子にN相の電圧を印加するべく対応の電極に接続される複数の固定子動力線と、移動子にN相の電圧を印加するべく対応の電極に接続される複数の移動子動力線と、固定子及び移動子のそれぞれに(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の固定子動力線及び所定数の移動子動力線の少なくとも一方に個別に設けられ、所定数の固定子動力線及び所定数の移動子動力線の少なくとも一方を過電流に対して個々に遮断する遮断部とを備えること、を特徴とする積層型静電モータを提供する。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の積層型静電モータにおいて、動力回路は、個々の単位モータ構造の固定子の複数の電極に接続される全ての固定子動力線の各々に、遮断部を備える、積層型静電モータを提供する。 According to a second aspect of the present invention, in the stacked electrostatic motor according to the first aspect, the power circuit is provided for each of all the stator power lines connected to the plurality of electrodes of the stator of each unit motor structure. In addition, a laminated electrostatic motor including a blocking unit is provided.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の積層型静電モータにおいて、動力回路は、個々の単位モータ構造の移動子の複数の電極に接続される全ての移動子動力線の各々に、遮断部を備える、積層型静電モータを提供する。 According to a third aspect of the present invention, in the stacked electrostatic motor according to the first or second aspect, the power circuit includes all the movable body power lines connected to the plurality of electrodes of the movable body of each unit motor structure. Each of which is provided with a blocking unit.
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の積層型静電モータにおいて、動力回路は、個々の単位モータ構造の固定子に(N−1)相の電圧を印加するために用いられる所定数の固定子動力線の各々に、遮断部を備える、積層型静電モータを提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the stacked electrostatic motor according to the first aspect, the power circuit is used to apply a voltage of (N-1) phase to the stator of each unit motor structure. Provided is a laminated electrostatic motor provided with a blocking portion in each of a predetermined number of stator power lines.
請求項5に記載の発明は、請求項1又は4に記載の積層型静電モータにおいて、動力回路は、個々の単位モータ構造の移動子に(N−1)相の電圧を印加するために用いられる所定数の移動子動力線の各々に、遮断部を備える、積層型静電モータを提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, in the stacked electrostatic motor according to the first or fourth aspect, the power circuit applies an (N-1) phase voltage to the mover of each unit motor structure. Provided is a stacked electrostatic motor provided with a blocking portion for each of a predetermined number of moving power lines used.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層型静電モータにおいて、固定子は、複数の電極にN相の電圧を印加するための複数の給電端子を有し、固定子動力線の各々が複数の給電端子の各々を含み、遮断部は、固定子に(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の給電端子と、所定数の固定子動力線に接続される電源との間に、個別に設けられる、積層型静電モータを提供する。 According to a sixth aspect of the present invention, in the stacked electrostatic motor according to any one of the first to fifth aspects, the stator has a plurality of power supply terminals for applying an N-phase voltage to the plurality of electrodes. Each of the stator power lines includes each of a plurality of power supply terminals, and the blocking unit includes a predetermined number of power supply terminals used for applying a voltage of (N-1) phase or higher to the stator, Provided is a stacked electrostatic motor provided separately from a power source connected to a predetermined number of stator power lines.
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の積層型静電モータにおいて、移動子は、複数の電極にN相の電圧を印加するための複数の給電端子を有し、移動子動力線の各々が複数の給電端子の各々を含み、遮断部は、移動子に(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の給電端子と、所定数の移動子動力線に接続される電源との間に、個別に設けられる、積層型静電モータを提供する。 A seventh aspect of the present invention is the laminated electrostatic motor according to any one of the first to sixth aspects, wherein the movable element has a plurality of power supply terminals for applying an N-phase voltage to the plurality of electrodes. Each of the mover power lines includes each of a plurality of power supply terminals, and the blocking unit includes a predetermined number of power supply terminals used to apply a voltage of (N-1) phase or more to the mover, Provided is a laminated electrostatic motor provided separately from a power source connected to a predetermined number of moving element power lines.
請求項8に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の積層型静電モータにおいて、固定子は、複数の電極にN相の電圧を印加するための複数の給電端子を有し、固定子動力線の各々が複数の給電端子の各々を含み、遮断部は、固定子に(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の給電端子と、それら所定数の給電端子に接続される所定数の電極との間に、個別に設けられる、積層型静電モータを提供する。 According to an eighth aspect of the present invention, in the laminated electrostatic motor according to any one of the first to fifth aspects, the stator has a plurality of power supply terminals for applying an N-phase voltage to the plurality of electrodes. Each of the stator power lines includes each of a plurality of power supply terminals, and the blocking unit includes a predetermined number of power supply terminals used for applying a voltage of (N-1) phase or higher to the stator, Provided is a laminated electrostatic motor that is individually provided between a predetermined number of electrodes connected to the predetermined number of power supply terminals.
請求項9に記載の発明は、請求項1〜5及び8のいずれか1項に記載の積層型静電モータにおいて、移動子は、複数の電極にN相の電圧を印加するための複数の給電端子を有し、移動子動力線の各々が複数の給電端子の各々を含み、遮断部は、移動子に(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の給電端子と、それら所定数の給電端子に接続される所定数の電極との間に、個別に設けられる、積層型静電モータを提供する。 A ninth aspect of the present invention is the laminated electrostatic motor according to any one of the first to fifth and eighth aspects, wherein the movable element includes a plurality of electrodes for applying an N-phase voltage to the plurality of electrodes. A power supply terminal is provided, each of the moving element power lines includes each of a plurality of power supply terminals, and the blocking unit is a predetermined number of power supply terminals used for applying a voltage of (N-1) phase or more to the movable element. And a predetermined number of electrodes connected to the predetermined number of power supply terminals are provided separately.
請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれか1項に記載の積層型静電モータにおいて、個々の単位モータ構造に備えられる複数の固定子動力線の各々は、固定子が有する複数の電極のうちで同一相の電圧が印加される複数の同一相電極に共通する主線と、主線から分岐してそれら同一相電極に接続される複数の分岐線とを含み、遮断部が主線に設けられる、積層型静電モータを提供する。 According to a tenth aspect of the present invention, in the stacked electrostatic motor according to any one of the first to ninth aspects, each of the plurality of stator power lines provided in each unit motor structure includes a stator. A plurality of electrodes having a main line common to a plurality of same-phase electrodes to which a voltage of the same phase is applied, and a plurality of branch lines branched from the main line and connected to the same-phase electrodes, Provided is a laminated electrostatic motor provided on a main line.
請求項11に記載の発明は、請求項1〜10のいずれか1項に記載の積層型静電モータにおいて、個々の単位モータ構造に備えられる複数の移動子動力線の各々は、移動子が有する複数の電極のうちで同一相の電圧が印加される複数の同一相電極に共通する主線と、主線から分岐してそれら同一相電極に接続される複数の分岐線とを含み、遮断部が主線に設けられる、積層型静電モータを提供する。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the stacked electrostatic motor according to any one of the first to tenth aspects, each of the plurality of movable element power lines provided in each unit motor structure includes a movable element. A plurality of electrodes having a main line common to a plurality of same-phase electrodes to which a voltage of the same phase is applied, and a plurality of branch lines branched from the main line and connected to the same-phase electrodes, Provided is a laminated electrostatic motor provided on a main line.
請求項12に記載の発明は、請求項1〜5、8及び9のいずれか1項に記載の積層型静電モータにおいて、個々の単位モータ構造に備えられる複数の固定子動力線の各々は、固定子が有する複数の電極のうちで同一相の電圧が印加される複数の同一相電極に共通する主線と、主線から分岐してそれら同一相電極に接続される複数の分岐線とを含み、遮断部が複数の分岐線の各々に設けられる、積層型静電モータを提供する。 According to a twelfth aspect of the present invention, in each of the stacked electrostatic motors according to any one of the first to fifth, eighth and ninth aspects, each of the plurality of stator power lines provided in each unit motor structure includes: A main line common to a plurality of same-phase electrodes to which a voltage of the same phase is applied among a plurality of electrodes of the stator, and a plurality of branch lines branched from the main line and connected to the same-phase electrodes Provided is a stacked electrostatic motor in which a blocking part is provided in each of a plurality of branch lines.
請求項13に記載の発明は、請求項1〜5、8、9及び12のいずれか1項に記載の積層型静電モータにおいて、個々の単位モータ構造に備えられる複数の移動子動力線の各々は、移動子が有する複数の電極のうちで同一相の電圧が印加される複数の同一相電極に共通する主線と、主線から分岐してそれら同一相電極に接続される複数の分岐線とを含み、遮断部が複数の分岐線の各々に設けられる、積層型静電モータを提供する。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the stacked electrostatic motor according to any one of the first to fifth, eighth, ninth, and twelfth aspects, a plurality of mover power lines provided in each unit motor structure are provided. Each of the plurality of electrodes of the moving element includes a main line common to a plurality of the same phase electrodes to which the same phase voltage is applied, and a plurality of branch lines branched from the main line and connected to the same phase electrodes. And a laminated electrostatic motor in which a blocking portion is provided on each of the plurality of branch lines.
請求項14に記載の発明は、請求項1〜13のいずれか1項に記載の積層型静電モータにおいて、遮断部は、ヒューズ構造を具備する、積層型静電モータを提供する。 A fourteenth aspect of the present invention provides the multilayer electrostatic motor according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the blocking section includes a fuse structure.
本発明に係る積層型静電モータによれば、個々の単位モータ構造の固定子及び移動子のそれぞれに(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の固定子動力線及び所定数の移動子動力線の少なくとも一方に、個別に遮断部を備えているから、一部の単位モータ構造に短絡や地絡等の電気的異常が生じて固定子動力線又は移動子動力線に短絡電流等の過電流が流れたときにも、短絡や地絡等を生じた電極を電源から電気的に切り離すことで、残りの電極群に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造により積層型静電モータの運転を安全に継続することができる。 According to the laminated electrostatic motor of the present invention, a predetermined number of stator power lines used for applying a voltage of (N-1) phase or more to each of the stator and the mover of each unit motor structure. Since at least one of the predetermined number of mover power lines is individually provided with a blocking portion, an electrical abnormality such as a short circuit or a ground fault occurs in some unit motor structures, and the stator power line or the mover power Even when an overcurrent such as a short-circuit current flows through the wire, an appropriate drive voltage can be applied to the remaining electrode group by electrically disconnecting the electrode that has caused a short-circuit or ground fault from the power source. The operation of the stacked electrostatic motor can be safely continued with another normal unit motor structure.
特に、個々の固定子及び移動子の電極群に接続される全ての固定子動力線及び移動子動力線の各々に、遮断部を備える構成としたときには、短絡や地絡等の電気的異常を生じた電極の、固定子及び移動子上での位置(すなわち駆動電圧の位相)、組み合わせ、個数等に左右されることなく、いかなる場合にも、短絡や地絡等を生じた電極を電源から確実に電気的に切り離すことができる。 In particular, when all of the stator power lines and the rotor power lines connected to the individual stator and mover electrode groups are each provided with a blocking portion, electrical abnormalities such as short circuits and ground faults are caused. Regardless of the position, combination, number, etc., of the generated electrodes on the stator and moving element (ie, the phase of the drive voltage), the electrodes that have caused short circuits or ground faults are always removed from the power supply. It can be surely electrically disconnected.
他方、個々の単位モータ構造の固定子又は移動子に(N−1)相の電圧を印加するために用いられる所定数の固定子動力線又は移動子動力線の各々に、遮断部を備える構成としたときには、短絡や地絡等の電気的異常を生じた電極の、固定子及び移動子上での位置(すなわち駆動電圧の位相)や組み合わせにより、作用効果に差異が生じるが、遮断部の個数を削減できるから、製造コストや維持コストの点で有利である。 On the other hand, each of a predetermined number of stator power lines or mover power lines used for applying a voltage of the (N-1) phase to the stator or mover of each unit motor structure includes a blocking unit. In this case, there is a difference in the operational effect depending on the position (that is, the phase of the drive voltage) and the combination of the electrode that has caused an electrical abnormality such as a short circuit or a ground fault on the stator and the moving element. Since the number can be reduced, it is advantageous in terms of manufacturing cost and maintenance cost.
遮断部を、固定子又は移動子に設けた給電端子と、固定子動力線又は移動子動力線に接続される電源との間に、個別に設けるようにすれば、既存の一般的構成を有する固定子又は移動子と別部品の遮断部とを用いて積層型静電モータを作製することができる。 If the shut-off unit is separately provided between the power supply terminal provided on the stator or the moving element and the power source connected to the stator power line or the moving element power line, the existing general configuration is provided. A laminated electrostatic motor can be manufactured using a stator or a moving element and a separate blocking part.
他方、遮断部を、固定子又は移動子に設けた給電端子と、給電端子に接続される電極との間に、個別に設けるようにすれば、別部品の遮断部が不要になるから動力回路の部品点数を削減でき、また、別部品の遮断部を設置することが空間的に困難な場合にも対処できる。 On the other hand, if the interrupting part is provided separately between the power supply terminal provided on the stator or the moving element and the electrode connected to the power supply terminal, a separate part of the interrupting part becomes unnecessary, so that the power circuit The number of parts can be reduced, and it is possible to cope with a case where it is spatially difficult to install a blocking part of another part.
遮断部を、固定子動力線又は移動子動力線において、同一相の電圧が印加される複数の同一相電極に共通する主線に設けるようにすれば、遮断部の総数を削減することができる。他方、遮断部を、主線から分岐する分岐線に設けるようにすれば、短絡や地絡等を生じた電極のみを電源から切り離すことができるから、電極切り離し後に積層型静電モータの出力を正常運転時と同水準に維持するために要する駆動電圧の増加量を削減できる。 If the shut-off portions are provided on the main line common to a plurality of identical-phase electrodes to which the same-phase voltage is applied in the stator power line or the mover power line, the total number of shut-off portions can be reduced. On the other hand, if the breaker is provided on the branch line that branches off from the main line, only the electrode that has caused a short circuit or ground fault can be disconnected from the power supply, so the output of the stacked electrostatic motor is normal after disconnecting the electrode. The amount of increase in drive voltage required to maintain the same level as during operation can be reduced.
ヒューズ構造を具備する遮断部を採用すれば、固定子動力線又は移動子動力線にヒューズ構造を直接結線するだけで、過電流によりヒューズ構造が自動的に溶断されて固定子動力線又は移動子動力線を遮断できるから、遮断部の専用配線が不要になる。 If a breaker having a fuse structure is adopted, the fuse structure is automatically blown by overcurrent by simply connecting the fuse structure directly to the stator power line or the mover power line, and the stator power line or the mover. Since the power line can be cut off, no dedicated wiring for the cut-off part is required.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。
図面を参照すると、図1は、本発明の第1の実施形態による積層型静電モータ10を概略で示す斜視図、図2は、積層型静電モータ10の複数個の単位モータ構造12に対する動力回路を模式図的に示す図である。なお、図示実施形態による積層型静電モータ10は、三相交流電源で動作する構成を有するものであるが、本発明に係る積層型静電モータは、三相以外の複数相の電源で動作する構成を有することもできる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Corresponding components are denoted by common reference symbols throughout the drawings.
Referring to the drawings, FIG. 1 is a perspective view schematically showing a stacked
図1及び図2に示すように、積層型静電モータ10は、1つの固定子14と1つの移動子16とを備えた単位モータ構造12を、複数個(図1では5個)、互いに非接触に重ねた状態で備える。各単位モータ構造12の固定子14は、複数の電極18と、それら電極18に三相の電圧を印加するための複数の給電端子20とを有する。各単位モータ構造12の移動子16は、複数の電極22と、それら電極22に三相の電圧を印加するための複数の給電端子24とを有する。積層型静電モータ10は、複数の移動子16が複数の固定子14に対して軸線中心に回転(矢印α)する回転モータの構成を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the laminated
固定子14は、略円形の外周縁14aと略円形の内周縁14bとを軸線14cに関して同心に有する環板状部材であり、複数の電極18及び給電端子20を担持する円環形輪郭の絶縁基板26を有する。絶縁基板26は、ガラスエポキシやポリイミド等を素材とする可撓性薄板であり、例えば公知の(リジッド又はフレキシブル)プリント基板作製方法に準じた手順により、その一表面に、複数(3n個:nは自然数)の矩形帯状の電極18が、軸線14cを中心として周方向等間隔配置で放射状に形成される(図示省略)とともに、3個の給電端子20が、それら電極18の形成領域の径方向外側で固定子14の外周縁14aに沿った領域に適当に分散して形成される。さらに、絶縁基板26の表面の全体をエポキシ樹脂等の絶縁層で被覆することにより、図2に示すように電極群18を所定整列配置で絶縁体に埋め込んだ形態の固定子14が作製される。
The
移動子(すなわち回転子)16は、略円形の外周縁16aと略円形の内周縁16bとを軸線16cに関して同心に有する環板状部材であり、複数の電極22及び給電端子24を担持する円環形輪郭の絶縁基板28を有する。絶縁基板28は、ガラスエポキシやポリイミド等を素材とする可撓性薄板であり、例えば公知の(リジッド又はフレキシブル)プリント基板作製方法に準じた手順により、その一表面に、複数(3n個:nは自然数)の矩形帯状の電極22が、軸線16cを中心として周方向等間隔配置で放射状に形成される(図示省略)とともに、3個の給電端子24が、それら電極22の形成領域の径方向内側で移動子16の内周縁16bに沿った領域に適当に分散して形成される。さらに、絶縁基板28の表面の全体をエポキシ樹脂等の絶縁層で被覆することにより、図2に示すように電極群22を所定整列配置で絶縁体に埋め込んだ形態の移動子16が作製される。
The moving element (that is, the rotor) 16 is an annular plate-like member having a substantially circular outer
なお、移動子16の外周縁16aの外径及び内周縁16bの内径は、それぞれ、固定子14の外周縁14aの外径及び内周縁14bの内径よりも小さくなっている。また、固定子14の各電極18と移動子16の各電極22とは、互いに略同一の形状及び寸法を有し、前者の電極群18と後者の電極群22とは、互いに同一の間隔で同一の配列形態に配置される。
The outer diameter of the outer
各単位モータ構造12において、固定子14と移動子16とは、それぞれの電極群18、22を互いに正対させるとともに、両者の軸線14c、16cを合致させた状態で、所定寸法のギャップG(図2)を介して相対移動可能に対面配置される。また、複数個の単位モータ構造12は、それぞれが有する固定子14及び移動子16の軸線14c、16cを、単位モータ構造12同士で合致させた状態で、ハウジング構造30(図1)に収容されて、積層型静電モータ10を構成する。ハウジング構造30は、複数個の単位モータ構造12の固定子14を固定的に支持する一方、複数個の単位モータ構造12の移動子16を固定子14に対して移動可能に支持する。ハウジング構造30には、複数の移動子16に連結される軸32が設けられる。なお、対面配置される固定子14と移動子16との間の気体絶縁破壊による放電を防止する目的で、複数個の単位モータ構造12を、ジメチルポリシロキサンやフルオロカーボン等からなる絶縁液に浸漬した状態で、ハウジング構造30に収容することもできる。
In each
積層型静電モータ10は、複数個の単位モータ構造12の固定子14及び移動子16のそれぞれが有する複数の電極18、22に三相交流電圧を印加するための動力回路34を備える。動力回路34は、個々の単位モータ構造12に対し、固定子14に三相の電圧を印加するべく対応の電極18に接続される3本の固定子動力線36と、移動子16に三相の電圧を印加するべく対応の電極22に接続される3本の移動子動力線38(図1では1本のみ示す)とを備える。さらに動力回路34は、複数個の単位モータ構造12に備えられる複数組(図1では5組)の固定子動力線36に接続される固定子電源(三相交流電源)40と、固定子電源40から独立した移動子電源42であって、複数個の単位モータ構造12に備えられる複数組の移動子動力線38に接続される移動子電源(三相交流電源)42とを有する。
The stacked
個々の単位モータ構造12に備えられる一組(3本)の固定子動力線36の各々は、固定子14の絶縁基板26上にパターン形成されて同一相の電極18同士を接続する引き出し線44と、引き出し線44の末端に形成される給電端子20と、給電端子20と固定子電源40とを接続する接続線46とを含んで構成される。引き出し線44及び接続線46は、給電端子20と共に、固定子14が有する複数の電極18のうちで同一相の電圧が印加される複数の同一相電極18−1、18−2又は18−3(図2)に共通する主線48を構成する。各固定子動力線36はさらに、主線48(引き出し線44)から分岐して同一相電極18−1、18−2又は18−3に個別に接続される複数の分岐線50を有する。
Each of the set (three) of
また、個々の単位モータ構造12に備えられる一組(3本)の移動子動力線38の各々は、移動子16の絶縁基板28上にパターン形成されて同一相の電極22同士を接続する引き出し線52と、引き出し線52の末端に形成される給電端子24と、給電端子24と移動子電源42とを接続する接続線54とを含んで構成される。引き出し線52及び接続線54は、給電端子24と共に、移動子16が有する複数の電極22のうちで同一相の電圧が印加される複数の同一相電極22−1、22−2又は22−3(図2)に共通する主線56を構成する。各移動子動力線38はさらに、主線56(引き出し線52)から分岐して同一相電極22−1、22−2又は22−3に個別に接続される複数の分岐線58を有する。
In addition, each of the set (three) of moving
動力回路34は、個々の単位モータ構造12の固定子14に対し3本ずつ敷設される固定子動力線36により、全ての単位モータ構造12の固定子14に共通する固定子電源40から、各固定子14の電極群18に三相交流の駆動電圧を印加するとともに、個々の単位モータ構造12の移動子16に対し3本ずつ敷設される移動子動力線38により、全ての単位モータ構造12の移動子16に共通する移動子電源42から、各移動子16の電極群22に三相交流の駆動電圧を印加する。
The
積層型静電モータ10では、複数個の単位モータ構造12を前述した相対配置で組み合わせた状態で、各単位モータ構造12の固定子14及び移動子16のそれぞれの電極群18、22に対し、並列する3個の電極18、22に三相交流電圧を印加して、対向する電極18、22の間で正負の静電力を交番状に生じさせることにより、移動子16に、その電極群22の整列方向(つまり周方向)への駆動力(つまりトルク)が生じる。それにより、複数組の単位モータ構造12において、複数の移動子16は、個々の移動子16が生じる駆動力の総和の駆動力を発揮しつつ、複数の固定子14に対して軸線16cを中心に回転する。
In the stacked
第1実施形態による積層型静電モータ10の特徴的構成として、動力回路34は、個々の単位モータ構造12の固定子14の複数の電極18に接続される全て(3本)の固定子動力線36に個別に設けられる遮断部60を備える(図2)。それら遮断部60は、対応する固定子動力線36を、定格電流を超える過電流に対して個々に遮断する機能を有する。また、動力回路34は、個々の単位モータ構造12の移動子16の複数の電極22に接続される全て(3本)の移動子動力線38に個別に設けられる遮断部62を備える(図2)。それら遮断部62は、対応する移動子動力線38を、定格電流を超える過電流に対して個々に遮断する機能を有する。
As a characteristic configuration of the multilayer
図示実施形態では、個々の単位モータ構造12において、3本の固定子動力線36に個別に設けられる遮断部60は、固定子14の3個の給電端子20と固定子電源40との間を接続する3本の接続線46(すなわち主線48の一部)の各々に設置される。また、個々の単位モータ構造12において、3本の移動子動力線38に個別に設けられる遮断部62は、移動子16の3個の給電端子24と移動子電源42との間を接続する3本の接続線54(すなわち主線56の一部)の各々に設置される。
In the illustrated embodiment, in each
図示実施形態では、個々の固定子動力線36及び移動子動力線38に設けられる遮断部60、62は、いずれも、ヒューズ構造64、66を含んで構成される(図1)。それらヒューズ構造64、66は、積層型静電モータ10の正常運転中は、固定子動力線36及び移動子動力線38の一部分としてそれぞれ機能する。他方、固定子14及び移動子16の複数の電極18、22における短絡や地絡等の何らかの異常発生により、固定子動力線36や移動子動力線38に短絡電流等の過電流が流れたときには、自動的に自己溶断して、短絡や地絡等を生じた電極18、22を、動力回路34から(したがって固定子電源40や移動子電源42から)電気的に切り離すように作用する。
In the illustrated embodiment, the interrupting
幾つかの具体的事例を挙げて説明すると、例えば、1つの単位モータ構造12の移動子16において、絶縁基板28を含む絶縁体のボイドや異物、電極22の微細凸部等に起因して、隣り合う異相の電極22−1、22−2同士が短絡してしまった場合には、それら電極22−1、22−2に接続される2本の移動子動力線38にそれぞれ設けた遮断部62のヒューズ構造66−1、66−2が、短絡電流により瞬時に自己溶断する。その結果、当該移動子16において短絡を生じた2個の電極22−1、22−2及びそれらと同一相の電極群22が、移動子電源42から迅速に切り離され、両電極22−1、22−2におけるその後の短絡の発生が確実に回避される。そして、短絡による電気的異常を生じた1つの移動子16の電極群22−1、22−2がこのようにして動力回路34から迅速に切り離されることで、当該移動子16における電極22−1、22−2同士の短絡発生後も、動力回路34から切り離されていない残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12の移動子16が引き続き生じる駆動力(トルク)により、積層型静電モータ10は運転を安全に継続できる。
To explain with some specific examples, for example, in the moving
また、例えば、1つの単位モータ構造12において、対向する固定子14と移動子16との間のギャップGにおける絶縁破壊に起因して、近接位置にある電極18−3、22−1同士が短絡してしまった場合には、それら電極18−3、22−1に接続される1本の固定子動力線36及び1本の移動子動力線38にそれぞれ設けた遮断部60、62のヒューズ構造64−3、66−1が、短絡電流により瞬時に自己溶断する。その結果、当該単位モータ構造12において短絡を生じた2個の電極18−3、22−1及びそれらと同一相の電極群18、22が、固定子電源40及び移動子電源42から迅速に切り離され、両電極18−3、22−1におけるその後の短絡の発生が確実に回避される。そして、短絡による電気的異常を生じた1つの単位モータ構造12の電極群18−3、22−1がこのようにして動力回路34から迅速に切り離されることで、当該単位モータ構造12における電極18−3、22−1同士の短絡発生後も、動力回路34から切り離されていない残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12の移動子16が引き続き生じる駆動力(トルク)により、積層型静電モータ10は運転を安全に継続できる。
Further, for example, in one
また、ハウジング構造30が電気良導体からなる場合に、例えば、1つの単位モータ構造12の移動子16において、何らかの要因により1個の電極22−2がハウジング構造30と地絡してしまった場合には、当該電極22−2に接続される1本の移動子動力線38に設けた遮断部62のヒューズ構造66−2が、地絡電流により瞬時に自己溶断する。その結果、当該移動子16において地絡を生じた1個の電極22−2及びそれと同一相の電極群22が、移動子電源42から迅速に切り離され、電極群22−2におけるその後の地絡の発生が確実に回避される。そして、地絡による電気的異常を生じた1つの移動子16の電極群22−2がこのようにして動力回路34から迅速に切り離されることで、当該移動子16における電極22−2の地絡発生後も、動力回路34から切り離されていない残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12の移動子16が引き続き生じる駆動力(トルク)により、積層型静電モータ10は運転を安全に継続できる。
Further, when the
なお、上記したいずれの事例においても、異常要因を含む電極群18、22が動力回路34から電気的に切り離された後に、それら電極群18、22を有する単位モータ構造12は、異常要因を含まない他の電極群18、22が残存する場合には、それら残存電極群18、22にも駆動電圧が印加されて、残存電極群18、22が生じる静電力により、移動子16の駆動力(トルク)が得られる。そこで、動力回路34から切り離された電極群18、22を有する単位モータ構造12の出力の低下を補償する分だけ、電源40、42の駆動電圧を増加させることにより、積層型静電モータ10の出力を、正常運転時と同水準に維持することができる。
In any of the cases described above, after the
このように、積層型静電モータ10は、個々の単位モータ構造12の固定子14及び移動子16の電極群18、22に接続される全ての固定子動力線36及び移動子動力線38の各々に、遮断部60、62を備えているから、一部の単位モータ構造12に短絡や地絡等の電気的異常が生じて固定子動力線36や移動子動力線38に短絡電流等の過電流が流れたときにも、短絡や地絡等を生じた電極18、22を動力回路34から(したがって固定子電源40や移動子電源42から)電気的に切り離すことで、残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12により積層型静電モータ10の運転を安全に継続することができる。特に積層型静電モータ10では、短絡や地絡等の電気的異常を生じた電極18、22の、固定子14及び移動子16上での位置(すなわち駆動電圧の位相)、組み合わせ、個数等に左右されることなく、いかなる場合にも、短絡や地絡等を生じた電極18、22を動力回路34(電源40、42)から確実に切り離すことができる。
As described above, the stacked
上記した積層型静電モータ10において、遮断部60、62を構成するヒューズ構造64、66は、小形かつ軽量に構成できるから、例えばハウジング構造30(図1)内の狭隘な空間に、固定子動力線36及び移動子動力線38と共に収容することができる。またヒューズ構造64、66は、固定子動力線36及び移動子動力線38に直接結線するだけで短絡電流により自動的に溶断されるものであるから、追加の専用配線を必要としない利点が有る。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば半導体スイッチ等の、固定子動力線36及び移動子動力線38を過電流に対して個々に遮断できる他の様々な構成の遮断部60、62を採用することができる。
In the laminated
また、上記した積層型静電モータ10では、動力回路34は、複数個の単位モータ構造12に対し、1つの固定子電源40と1つの移動子電源42とを有して構成される。しかし、本発明はこれに限定されず、図3に変形例として示すように、動力回路34が、複数個の単位モータ構造12に備えられる複数組の固定子動力線36と複数組の移動子動力線38との双方に接続される共通の電源68を有する構成とすることもできる。この構成においても、個々の単位モータ構造12に備えられる一組(3本)の固定子動力線36及び一組(3本)の移動子動力線38の各々に、遮断部60、62を設けることができる。
Further, in the laminated
また、上記した積層型静電モータ10は、複数の移動子16が複数の固定子14に対して軸線中心に回転(矢印α)する回転モータとして構成されるが、本発明に係る積層型静電モータは、回転モータに限定されず、複数の移動子が複数の固定子に対して直線状に移動する直動モータとして構成されることもできる。
Further, the laminated
また、上記した積層型静電モータ10は、遮断部60、62を、固定子14及び移動子16に設けた給電端子20、24と、固定子動力線36及び移動子動力線38に接続される固定子電源40及び移動子電源42との間に、個別に設けているから、既存の一般的構成(特に電極群18、22や給電端子20、24等の導体パターンの構成)を有する固定子14及び移動子16と、別部品からなる遮断部60、62とを用いて、積層型静電モータ10を作製することができる。しかし、本発明はこれに限定されず、図4及び図5に変形例として示すように、遮断部60、62を、固定子14及び移動子16に設けた給電端子20、24と、給電端子20、24に接続される電極18、22との間に、個別に設ける構成とすることもできる。
Further, in the laminated
図4は、第1実施形態による積層型静電モータ10の他の変形例を示す。図示変形例による積層型静電モータ10Aは、個々の単位モータ構造12に備えられる固定子動力線36及び移動子動力線38の、遮断部60、62に関連する構成以外は、第1実施形態による積層型静電モータ10と実質的同一の構成を有する。したがって、対応する構成要素には共通する符号を付してその説明を省略する。
FIG. 4 shows another modification of the multilayer
図示変形例による積層型静電モータ10Aでは、個々の単位モータ構造12において、3本の固定子動力線36に個別に設けられる遮断部60は、固定子14の3個の給電端子20と対応相の電極群18との間を接続する3本の引き出し線44(すなわち主線48の一部)の各々に設置される。また、個々の単位モータ構造12において、3本の移動子動力線38に個別に設けられる遮断部62は、移動子16の3個の給電端子24と対応相の電極群22との間を接続する3本の引き出し線52(すなわち主線56の一部)の各々に設置される。
In the laminated
積層型静電モータ10Aにおいて、個々の固定子動力線36及び移動子動力線38に設けられる遮断部60、62は、いずれも、ヒューズ構造64、66を含んで構成される。それらヒューズ構造64、66は、積層型静電モータ10におけるヒューズ構造64、66と同様に、積層型静電モータ10Aの正常運転中は固定子動力線36及び移動子動力線38の一部分としてそれぞれ機能する一方、固定子動力線36や移動子動力線38に短絡電流等の過電流が流れたときには自動的に自己溶断して、過電流の発生要因となった電極18、22を動力回路34から切り離すように作用する。このようなヒューズ構造64、66は、例えば、固定子14及び移動子16の絶縁基板26、28上にパターン形成される引き出し線44、52の一部分を、他部分よりも細い局所的細線として形成することにより、それぞれ構成できる。
In the laminated
上記構成を有する積層型静電モータ10Aによっても、前述した第1実施形態による積層型静電モータ10と同等の作用効果が奏される。特に積層型静電モータ10Aでは、別部品としてのヒューズ構造64、66を用意する必要が無いから、動力回路34の部品点数を削減できるとともに、ハウジング構造30(図1)内の空間に別部品のヒューズ構造64、66を収容することが困難な場合にも対処できる利点がある。なお、積層型静電モータ10Aでは、積層型静電モータ10と同様に、固定子動力線36及び移動子動力線38の主線48、56に遮断部60、62を設けているから、全ての電極18、22に対して遮断部を設ける構成に比べて、遮断部60、62の総数を削減できる利点がある。
Also with the laminated
図5は、第1実施形態による積層型静電モータ10のさらに他の変形例を示す。図示変形例による積層型静電モータ10Bは、個々の単位モータ構造12に備えられる固定子動力線36及び移動子動力線38の、遮断部60、62に関連する構成以外は、第1実施形態による積層型静電モータ10と実質的同一の構成を有する。したがって、対応する構成要素には共通する符号を付してその説明を省略する。
FIG. 5 shows still another modification of the multilayer
図示変形例による積層型静電モータ10Bでは、個々の単位モータ構造12において、3本の固定子動力線36に個別に設けられる遮断部60は、各固定子動力線36が有する複数(n本:nは自然数)の分岐線50の各々に設置される。また、個々の単位モータ構造12において、3本の移動子動力線38に個別に設けられる遮断部62は、各移動子動力線38が有する複数(n本:nは自然数)の分岐線58の各々に設置される。
In the laminated
積層型静電モータ10Bにおいて、個々の固定子動力線36及び移動子動力線38に設けられる遮断部60、62は、いずれも、ヒューズ構造64、66を含んで構成される。それらヒューズ構造64、66は、積層型静電モータ10におけるヒューズ構造64、66と同様に、積層型静電モータ10Bの正常運転中は固定子動力線36及び移動子動力線38の一部分としてそれぞれ機能する一方、固定子動力線36や移動子動力線38(特に分岐線50、58)に短絡電流等の過電流が流れたときには自動的に自己溶断して、過電流の発生要因となった電極18、22を動力回路34から切り離すように作用する。このようなヒューズ構造64、66は、例えば、固定子14及び移動子16の絶縁基板26、28上にパターン形成される分岐線50、58の一部分を、他部分よりも細い局所的細線として形成することにより、それぞれ構成できる。
In the laminated
上記構成を有する積層型静電モータ10Bによっても、前述した第1実施形態による積層型静電モータ10と同等の作用効果が奏される。特に積層型静電モータ10Bでは、別部品としてのヒューズ構造64、66を用意する必要が無いから、動力回路34の部品点数を削減できるとともに、ハウジング構造30(図1)内の空間に別部品のヒューズ構造64、66を収容することが困難な場合にも対処できる利点がある。さらに、積層型静電モータ10Bでは、遮断部60、62を、固定子動力線36及び移動子動力線38の主線48、56(引き出し線44、52及び接続線46、52)ではなく分岐線50、58に設けているから、短絡等の異常発生時に、異常発生の要因となった電極18、22のみを動力回路34から切り離すことができる。したがって、1つの単位モータ構造12における異常発生要因の電極18、22と同一相の残りの電極群18、22に、引き続き駆動電圧を印加できるので、1つの単位モータ構造12における異常発生要因の電極18、22及びそれと同一相の電極群18、22を全て動力回路34から切り離す積層型静電モータ10、10Aの構成に比べて、積層型静電モータ10Bの出力を正常運転時と同水準に維持するために要する駆動電圧の増加量を削減できる。
The laminated
図6は、本発明の第2の実施形態による積層型静電モータ100を示す。第2実施形態による積層型静電モータ100は、複数個の単位モータ構造の固定子及び移動子のそれぞれが有する複数の電極に複数相の電圧を印加するための動力回路102の構成以外は、第1実施形態による積層型静電モータ10と実質的同一の構成を有する。したがって、対応する構成要素には共通する符号を付して、適宜その説明を省略する。なお、図示実施形態による積層型静電モータ100は、三相交流電源で動作する構成を有するものであるが、三相以外の複数相の電源で動作する構成を有することもできる。また、図示実施形態による積層型静電モータ100は、複数の移動子16が複数の固定子14に対して軸線中心に回転(矢印α)する回転モータとして構成されるが、前述した積層型静電モータ10と同様に、複数の移動子が複数の固定子に対して直線状に移動する直動モータとして構成されることもできる。
FIG. 6 shows a laminated
積層型静電モータ100の動力回路102は、個々の単位モータ構造12に対し、固定子14に三相の電圧を印加するべく対応の電極18に接続される3本の固定子動力線36と、移動子16に三相の電圧を印加するべく対応の電極22に接続される3本の移動子動力線38とを備える。さらに動力回路102は、複数個の単位モータ構造12に備えられる複数組の固定子動力線36に接続される固定子電源(三相交流電源)40と、固定子電源40から独立した移動子電源42であって、複数個の単位モータ構造12に備えられる複数組の移動子動力線38に接続される移動子電源(三相交流電源)42とを有する。
The
各固定子動力線36は、固定子14の絶縁基板26上にパターン形成されて同一相の電極18同士を接続する引き出し線44と、引き出し線44の末端に形成される給電端子20と、給電端子20と固定子電源40とを接続する接続線46と、引き出し線44(すなわち主線48の一部)から分岐して複数(n個:nは自然数)の電極18に個別に接続される複数(n本:nは自然数)の分岐線50とを有する。また、各移動子動力線38は、移動子16の絶縁基板28上にパターン形成されて同一相の電極22同士を接続する引き出し線52と、引き出し線52の末端に形成される給電端子24と、給電端子24と移動子電源42とを接続する接続線54と、引き出し線52(すなわち主線56の一部)から分岐して複数(n個:nは自然数)の電極22に個別に接続される複数(n本:nは自然数)の分岐線58とを有する。
Each
動力回路102は、個々の単位モータ構造12の固定子14に対し3本ずつ敷設される固定子動力線36により、全ての単位モータ構造12の固定子14に共通する固定子電源40から、各固定子14の電極群18に三相交流の駆動電圧を印加するとともに、個々の単位モータ構造12の移動子16に対し3本ずつ敷設される移動子動力線38により、全ての単位モータ構造12の移動子16に共通する移動子電源42から、各移動子16の電極群22に三相交流の駆動電圧を印加する。
The
第2実施形態による積層型静電モータ100の特徴的構成として、動力回路102は、個々の単位モータ構造12の固定子14の複数の電極18に接続される一組(3本)の固定子動力線36のうち、いずれか2本の(つまり三相の駆動電圧のうちいずれか二相の駆動電圧を固定子14に印加するために用いられる)固定子動力線36に個別に設けられる遮断部60を備える。それら遮断部60は、対応する固定子動力線36を、定格電流を超える過電流に対して個々に遮断する機能を有する。また、動力回路102は、個々の単位モータ構造12の移動子16の複数の電極22に接続される一組(3本)の移動子動力線38のうち、いずれか2本の(つまり三相の駆動電圧のうちいずれか二相の駆動電圧を移動子16に印加するために用いられる)移動子動力線38に個別に設けられる遮断部62を備える。それら遮断部62は、対応する移動子動力線38を、定格電流を超える過電流に対して個々に遮断する機能を有する。なお、遮断部60、62を設けていない固定子動力線36及び移動子動力線38は、対応の電極18、22と固定子電源40及び移動子電源42との間を恒久的に接続する。
As a characteristic configuration of the laminated
図示実施形態では、個々の単位モータ構造12において、2本の固定子動力線36に個別に設けられる遮断部60は、固定子14の電極群18−1、18−2のそれぞれの給電端子20と固定子電源40との間を接続する2本の接続線46(すなわち主線48の一部)の各々に設置される。また、個々の単位モータ構造12において、2本の移動子動力線38に個別に設けられる遮断部62は、移動子16の電極群22−1、22−2のそれぞれの給電端子24と移動子電源42との間を接続する2本の接続線54(すなわち主線56の一部)の各々に設置される。
In the illustrated embodiment, in each
図示実施形態では、個々の固定子動力線36及び移動子動力線38に設けられる遮断部60、62は、いずれも、ヒューズ構造64、66を含んで構成される(図1)。それらヒューズ構造64、66は、積層型静電モータ10の正常運転中は、固定子動力線36及び移動子動力線38の一部分としてそれぞれ機能する。他方、固定子14及び移動子16の複数の電極18、22における短絡や地絡等の何らかの異常発生により、固定子動力線36や移動子動力線38に短絡電流等の過電流が流れたときには、自動的に自己溶断して、短絡や地絡等を生じた電極18、22を、動力回路102から(したがって固定子電源40や移動子電源42から)電気的に切り離すように作用する。
In the illustrated embodiment, the interrupting
幾つかの具体的事例を挙げて説明すると、例えば、1つの単位モータ構造12の固定子14において、絶縁基板26を含む絶縁体のボイドや異物、電極18の微細凸部等に起因して、隣り合う異相の電極18−2、18−3同士が短絡してしまった場合には、一方の電極18−2に接続される1本の固定子動力線36に設けた遮断部60のヒューズ構造64−2が、短絡電流により瞬時に自己溶断する。その結果、当該固定子14において短絡を生じた一方の電極18−2及びそれと同一相の電極群18が、固定子電源40から迅速に切り離され、両電極18−2、18−3におけるその後の短絡の発生が確実に回避される。そして、短絡による電気的異常を生じた1つの固定子14の電極群18−2がこのようにして動力回路102から迅速に切り離されることで、当該固定子14における電極18−2、18−3同士の短絡発生後も、動力回路102から切り離されていない残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12の移動子16が引き続き生じる駆動力(トルク)により、積層型静電モータ100は運転を安全に継続できる。
To explain with some specific examples, for example, in the
同様に、1つの単位モータ構造12の固定子14において、隣り合う異相の電極18−1、18−3同士が短絡してしまった場合には、一方の電極18−1に接続される1本の固定子動力線36に設けた遮断部60のヒューズ構造64−1が、短絡電流により瞬時に自己溶断して、当該電極18−1及びそれと同一相の電極群18が、固定子電源40から迅速に切り離されるので、両電極18−1、18−3におけるその後の短絡の発生が確実に回避される。また、1つの単位モータ構造12の固定子14において、隣り合う異相の電極18−1、18−2同士が短絡してしまった場合には、それら電極18−1、18−2に接続される2本の固定子動力線36にそれぞれ設けた遮断部60のヒューズ構造64−1、64−2が、短絡電流により瞬時に自己溶断して、当該電極18−1、18−2及びそれらと同一相の電極群18が、固定子電源40から迅速に切り離されるので、両電極18−1、18−2におけるその後の短絡の発生が確実に回避される。いずれの場合も、短絡の発生後、動力回路102から切り離されていない残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12の移動子16が引き続き生じる駆動力(トルク)により、積層型静電モータ100は運転を安全に継続できる。移動子16に関しても同様である。
Similarly, in the
また、例えば、1つの単位モータ構造12において、対向する固定子14と移動子16との間のギャップGにおける絶縁破壊に起因して、近接位置にある電極18−3、22−1同士が短絡してしまった場合には、一方の電極22−1に接続される1本の移動子動力線38に設けた遮断部62のヒューズ構造66−1が、短絡電流により瞬時に自己溶断する。その結果、当該単位モータ構造12において短絡を生じた一方の電極22−1及びそれと同一相の電極群22が、移動子電源42から迅速に切り離され、両電極18−3、22−1におけるその後の短絡の発生が確実に回避される。そして、短絡による電気的異常を生じた1つの単位モータ構造12の電極群22−1がこのようにして動力回路102から迅速に切り離されることで、当該単位モータ構造12における電極18−3、22−1同士の短絡発生後も、動力回路102から切り離されていない残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12の移動子16が引き続き生じる駆動力(トルク)により、積層型静電モータ100は運転を安全に継続できる。
Further, for example, in one
同様に、1つの単位モータ構造12において、対向する固定子14と移動子16との間で近接位置にある電極18−1、22−3同士、18−2、22−3同士、及び18−3、22−2同士のいずれかが短絡してしまった場合には、一方の電極18−1、18−2又は22−2に接続される1本の固定子動力線36又は移動子動力線38に設けた遮断部60又は62のヒューズ構造64−1、64−2又は66−2が、短絡電流により瞬時に自己溶断して、当該電極18−1、18−2又は22−2及びそれと同一相の電極群18又は22が、固定子電源40又は移動子電源42から迅速に切り離されるので、両電極18、22におけるその後の短絡の発生が確実に回避される。また、1つの単位モータ構造12において、対向する固定子14と移動子16との間で近接位置にある電極18−1、22−2同士、18−2、22−2同士、18−1、22−1同士及び18−2、22−1同士のいずれかが短絡してしまった場合には、双方の電極18−1又は18−2及び22−1又は22−2に接続される1本の固定子動力線36及び1本の移動子動力線38に設けた遮断部60、62のヒューズ構造64−1又は64−2及び66−1又は66−2が、短絡電流により瞬時に自己溶断して、当該電極18−1又は18−2及び22−1又は22−2並びにそれらと同一相の電極群18、22が、固定子電源40及び移動子電源42から迅速に切り離されるので、両電極18、22におけるその後の短絡の発生が確実に回避される。いずれの場合も、短絡の発生後、動力回路102から切り離されていない残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12の移動子16が引き続き生じる駆動力(トルク)により、積層型静電モータ100は運転を安全に継続できる。
Similarly, in one
なお、積層型静電モータ100においては、1つの単位モータ構造12において、対向する固定子14と移動子16との間で近接位置にある電極18−3、22−3同士が短絡してしまった場合には、それら電極18−3、22−3に接続される固定子動力線36及び移動子動力線38に遮断部60、62が設けられていないので、当該電極18−3、22−3を動力回路102から切り離して短絡を解消することは困難である。しかし、特に複数個の単位モータ構造12を絶縁液に浸漬して使用する構成では、対向する固定子14と移動子16との間で電極同士の短絡が発生する確率は、固定子14又は移動子16内で隣り合う電極間の短絡が発生する確率よりも有意に低くなるから、積層型静電モータ100によっても実用上十分な効果が得られる。
In the laminated
また、積層型静電モータ100のハウジング構造30(図1)が電気良導体からなる場合に、例えば、1つの単位モータ構造12の移動子16において、何らかの要因により1個の電極22−2がハウジング構造30と地絡してしまった場合には、当該電極22−2に接続される1本の移動子動力線38に設けた遮断部62のヒューズ構造66−2が、地絡電流により瞬時に自己溶断する。その結果、当該移動子16において地絡を生じた1個の電極22−2及びそれと同一相の電極群22が、移動子電源42から迅速に切り離され、電極群22−2におけるその後の地絡の発生が確実に回避される。そして、地絡による電気的異常を生じた1つの移動子16の電極群22−2がこのようにして動力回路102から迅速に切り離されることで、当該移動子16における電極22−2の地絡発生後も、動力回路102から切り離されていない残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12の移動子16が引き続き生じる駆動力(トルク)により、積層型静電モータ100は運転を安全に継続できる。
Further, when the housing structure 30 (FIG. 1) of the multilayer
同様に、1つの単位モータ構造12の固定子14又は移動子16における1個の電極18−1、18−2又は22−1がハウジング構造30と地絡してしまった場合には、当該電極18−1、18−2又は22−1に接続される1本の固定子動力線36又は移動子動力線38に設けた遮断部60又は62のヒューズ構造64−1、64−2又は66−1が、地絡電流により瞬時に自己溶断して、当該電極18−1、18−2又は22−1及びそれと同一相の電極群18又は22が、固定子電源40又は移動子電源42から迅速に切り離されるので、当該電極群18又は22におけるその後の地絡の発生が確実に回避される。この場合も、地絡の発生後、動力回路102から切り離されていない残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12の移動子16が引き続き生じる駆動力(トルク)により、積層型静電モータ100は運転を安全に継続できる。
Similarly, when one electrode 18-1, 18-2, or 22-1 in the
なお、積層型静電モータ100においては、1つの単位モータ構造12の固定子14又は移動子16における電極18−3又は22−3が地絡を生じてしまった場合には、当該電極18−3又は22−3に接続される固定子動力線36又は移動子動力線38に遮断部60、62が設けられていないので、当該電極18−3又は22−3を動力回路102から切り離して地絡を解消することは困難である。しかし、特に複数個の単位モータ構造12を絶縁液に浸漬して使用する構成では、固定子14又は移動子16の電極と外部の電気良導体との間で地絡が発生する確率は、固定子14又は移動子16内で隣り合う電極間の短絡が発生する確率よりも有意に低くなるから、積層型静電モータ100によっても実用上十分な効果が得られる。
In the laminated
このように、積層型静電モータ100は、個々の単位モータ構造12の固定子14及び移動子16の電極群18、22に接続される固定子動力線36及び移動子動力線38のうち、いずれか2本ずつの固定子動力線36及び移動子動力線38の各々に、遮断部60、62を備えているから、一部の単位モータ構造12の固定子14又は移動子16における隣り合う電極18、22同士に短絡等の電気的異常が生じて固定子動力線36や移動子動力線38に短絡電流等の過電流が流れたときにも、短絡等を生じた電極18、22を動力回路102から(したがって固定子電源40や移動子電源42から)電気的に切り離すことで、残りの電極群18、22に適正な駆動電圧を印加でき、以って、他の正常な単位モータ構造12により積層型静電モータ100の運転を安全に継続することができる。
As described above, the stacked
他方、積層型静電モータ100では、一部の単位モータ構造12において、遮断部60、62を備えていない固定子動力線36又は移動子動力線38のみに短絡電流等の過電流が流れたときには、そのような過電流の要因を含む電極18、22を動力回路102から切り離すことができないので、短絡や地絡等の電気的異常を生じた電極18、22の、固定子14及び移動子16上での位置(すなわち駆動電圧の位相)や組み合わせにより、作用効果に差異が生じる。つまり、上記したような固定子14又は移動子16における隣り合う電極18、22同士の短絡等の電気的異常に対しては、短絡等を生じた電極18、22の位置に左右されずに、当該電極18、22を動力回路102から確実に切り離すことができる。他方、対向する固定子14と移動子16との間での電極18、22同士の短絡等の電気的異常に対しては、両電極18、22の位置に関する9通りの組み合わせのうち8通りで、短絡等を生じた電極18、22を動力回路102から切り離すことができる。また、固定子14又は移動子16の電極18、22とハウジング構造30等との地絡に対しては、総数の3分の2の電極18、22を動力回路102から切り離すことができる。
On the other hand, in the laminated
このように、積層型静電モータ100は特に、固定子14又は移動子16の電極18、22とハウジング構造30等との地絡に対する作用効果が、第1実施形態による積層型静電モータ10に比べて劣るものとなる。したがって、積層型静電モータ100の使用に際しては、少なくともハウジング構造30を、電気絶縁性の材料から作製することが有利である。その反面、積層型静電モータ100は、積層型静電モータ10に比べて遮断部60、62の個数を削減できるから、製造コストや維持コストの点で有利である。
As described above, the laminated
なお、第2実施形態による積層型静電モータ100においても、第1実施形態による積層型静電モータ10と同様の、様々な修正及び変形を施すことができる。例えば図7に示すように、動力回路102が、複数個の単位モータ構造12に備えられる複数組の固定子動力線36と複数組の移動子動力線38との双方に接続される共通の電源68を有する構成としてもよい。また、遮断部60、62を、固定子動力線36及び移動子動力線38の引き出し線44、52や分岐線50、58に設けることもできる(図示しないが、これら変形例を積層型静電モータ100A、100Bと称する)。また、積層型静電モータ100を、直動モータとして構成することもできる。
Note that the multilayer
本発明に係る積層型静電モータが、3相以外の複数相の電源で動作するものである場合に、その特徴的構成を、前述した第1及び第2実施形態による積層型静電モータ10、100の各種構成要素の符号を付して説明すると、以下のようになる。
すなわち、本発明に係る積層型静電モータは、複数の電極18を有する固定子14と複数の電極22を有する移動子16とを具備する単位モータ構造12を、複数個重ねた状態で備えるとともに、複数個の単位モータ構造12の固定子14及び移動子16のそれぞれが有する複数の電極18、22に複数相の電圧を印加するための動力回路34、102を具備する積層型静電モータにおいて、単位モータ構造12における固定子14及び移動子16の各々の複数の電極18、22に印加される電圧の総相数をNとしたときに、動力回路34、102は、個々の単位モータ構造12に対し、固定子14にN相の電圧を印加するべく対応の電極18に接続される複数の固定子動力線36と、移動子16にN相の電圧を印加するべく対応の電極22に接続される複数の移動子動力線38と、固定子14及び移動子16のそれぞれに(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の固定子動力線36及び所定数の移動子動力線38の少なくとも一方に個別に設けられ、所定数の固定子動力線36及び所定数の移動子動力線38の少なくとも一方を過電流に対して個々に遮断する遮断部60、64とを備えることを特徴とするものである。
When the multilayer electrostatic motor according to the present invention is operated by a power supply of a plurality of phases other than three phases, the characteristic configuration of the multilayer
That is, the multilayer electrostatic motor according to the present invention includes a plurality of
ここで、単位モータ構造12に印加される電圧の総相数Nと、単位モータ構造12に備えられる固定子動力線36の総本数及び移動子動力線38の総本数との関係は、固定子14及び移動子16の電極群18、22に対して相毎に何本の固定子動力線36及び移動子動力線38を接続するかによって決まる。つまり、相毎に1本の固定子動力線36及び移動子動力線38を使用する場合(この場合、固定子14及び移動子16の各々に、相毎に1個ずつの給電端子20、24が設けられる)には、固定子動力線36の総本数及び移動子動力線38の総本数はいずれもN本となり、(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる固定子動力線36及び移動子動力線38の本数はそれぞれ(N−1)本以上となる(積層型静電モータ10、100の構成に相当)。なお、本発明は相毎の動力線の本数を限定するものではなく、相毎にそれぞれ2本以上の固定子動力線36及び移動子動力線38を使用する場合(この場合、固定子14及び移動子16の各々に、相毎に2個以上ずつの給電端子20、24が設けられる)にも、同様に適用できる。
Here, the relationship between the total number of phases N of the voltages applied to the
また、本発明は、(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の固定子動力線36と所定数の移動子動力線38との、いずれか一方又は双方に遮断部60、64を設ける構成を包含する。遮断部60、64を固定子動力線36及び移動子動力線38のいずれに設けるかは、積層型静電モータの用途等に応じて要求される安全水準や許容される製造及び維持コスト等を参酌して、適宜選択することができる。
Further, the present invention provides a blocking unit for one or both of a predetermined number of
上記した積層型静電モータにおいて、動力回路34は、個々の単位モータ構造12の固定子14の複数の電極18に接続される全ての固定子動力線36の各々に、遮断部60を備えることができる(積層型静電モータ10の構成に相当)。また、動力回路34は、個々の単位モータ構造12の移動子16の複数の電極22に接続される全ての移動子動力線38の各々に、遮断部62を備えることができる(積層型静電モータ10の構成に相当)。
In the laminated electrostatic motor described above, the
上記した積層型静電モータにおいて、動力回路102は、個々の単位モータ構造12の固定子14に(N−1)相の電圧を印加するために用いられる所定数の固定子動力線36の各々に、遮断部60を備えることができる(積層型静電モータ100の構成に相当)。また、動力回路102は、個々の単位モータ構造12の移動子16に(N−1)相の電圧を印加するために用いられる所定数の移動子動力線38の各々に、遮断部62を備えることができる(積層型静電モータ100の構成に相当)。
In the laminated electrostatic motor described above, the
上記した積層型静電モータにおいて、固定子14は、複数の電極18にN相の電圧を印加するための複数の給電端子20を有し、固定子動力線36の各々が複数の給電端子20の各々を含むように構成できる。この構成では、遮断部60を、固定子14に(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の給電端子20と、所定数の固定子動力線36に接続される電源40、68との間に、個別に設けることができる(積層型静電モータ10、100の構成に相当)。或いは、遮断部60を、固定子14に(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の給電端子20と、それら所定数の給電端子20に接続される所定数の電極18との間に、個別に設けることができる(積層型静電モータ10A、10B、100A、100Bの構成に相当)。
In the laminated electrostatic motor described above, the
また、移動子16は、複数の電極22にN相の電圧を印加するための複数の給電端子24を有し、移動子動力線38の各々が複数の給電端子24の各々を含むように構成できる。この構成では、遮断部62を、移動子16に(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の給電端子22と、所定数の移動子動力線38に接続される電源42、68との間に、個別に設けることができる(積層型静電モータ10、100の構成に相当)。或いは、遮断部62を、移動子16に(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の給電端子24と、それら所定数の給電端子24に接続される所定数の電極22との間に、個別に設けることができる(積層型静電モータ10A、10B、100A、100Bの構成に相当)。
Further, the
上記した積層型静電モータにおいて、個々の単位モータ構造12に備えられる複数の固定子動力線36の各々は、固定子14が有する複数の電極18のうちで同一相の電圧が印加される複数の同一相電極18(18−1、18−2又は18−3)に共通する主線48と、主線48から分岐してそれら同一相電極18に接続される複数の分岐線50とを含むように構成できる。この構成では、遮断部60を主線48に設けることができる(積層型静電モータ10、10A、100、100Aの構成に相当)。或いは、遮断部60を、複数の分岐線50の各々に設けることができる(積層型静電モータ10B、100Bの構成に相当)。
In the laminated electrostatic motor described above, each of the plurality of
また、個々の単位モータ構造12に備えられる複数の移動子動力線38の各々は、移動子16が有する複数の電極22のうちで同一相の電圧が印加される複数の同一相電極22(22−1、22−2又は22−3)に共通する主線56と、主線56から分岐してそれら同一相電極22に接続される複数の分岐線58とを含むように構成できる。この構成では、遮断部62を主線56に設けることができる(積層型静電モータ10、10A、100、100Aの構成に相当)。或いは、遮断部62を、複数の分岐線58の各々に設けることができる(積層型静電モータ10B、100Bの構成に相当)。
In addition, each of the plurality of moving
10、10A、10B、100、100A、100B 積層型静電モータ
12 単位モータ構造
14 固定子
16 移動子
18、22 電極
20、24 給電端子
34、102 動力回路
36 固定子動力線
38 移動子動力線
40 固定子電源
42 移動子電源
44、52 引き出し線
46、54 接続線
48、56 主線
50、58 分岐線
60、62 遮断部
64、66 ヒューズ構造
68 電源
10, 10A, 10B, 100, 100A, 100B Laminated
Claims (14)
前記単位モータ構造における前記固定子及び前記移動子の各々の前記複数の電極に印加される前記電圧の総相数をNとしたときに、
前記動力回路は、個々の前記単位モータ構造に対し、前記固定子にN相の電圧を印加するべく対応の前記電極に接続される複数の固定子動力線と、前記移動子にN相の電圧を印加するべく対応の前記電極に接続される複数の移動子動力線と、前記固定子及び前記移動子のそれぞれに(N−1)相以上の電圧を印加するために用いられる所定数の該固定子動力線及び所定数の該移動子動力線の少なくとも一方に個別に設けられ、該所定数の固定子動力線及び該所定数の移動子動力線の少なくとも一方を過電流に対して個々に遮断する遮断部とを備えること、
を特徴とする積層型静電モータ。 A plurality of unit motor structures each including a stator having a plurality of electrodes and a mover having a plurality of electrodes are provided in a stacked state, and each of the plurality of stators and the movers of the unit motor structure. In a laminated electrostatic motor comprising a power circuit for applying a plurality of phase voltages to the plurality of electrodes
When the total number of phases of the voltage applied to the plurality of electrodes of each of the stator and the mover in the unit motor structure is N,
The power circuit includes, for each unit motor structure, a plurality of stator power lines connected to the corresponding electrodes to apply an N-phase voltage to the stator, and an N-phase voltage to the movable element. A plurality of mover power lines connected to the corresponding electrodes to be applied, and a predetermined number of the power lines used to apply a voltage of (N-1) phase or higher to each of the stator and the mover. At least one of the stator power line and the predetermined number of the mover power lines is individually provided, and at least one of the predetermined number of the stator power lines and the predetermined number of the mover power lines is individually connected to the overcurrent. Providing a blocking part for blocking,
A laminated electrostatic motor characterized by
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008134673A JP2009284678A (en) | 2008-05-22 | 2008-05-22 | Laminated type electrostatic motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008134673A JP2009284678A (en) | 2008-05-22 | 2008-05-22 | Laminated type electrostatic motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009284678A true JP2009284678A (en) | 2009-12-03 |
Family
ID=41454521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008134673A Pending JP2009284678A (en) | 2008-05-22 | 2008-05-22 | Laminated type electrostatic motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009284678A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015126556A (en) * | 2013-12-25 | 2015-07-06 | 株式会社リコー | Electrostatic motor |
-
2008
- 2008-05-22 JP JP2008134673A patent/JP2009284678A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015126556A (en) * | 2013-12-25 | 2015-07-06 | 株式会社リコー | Electrostatic motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20180219445A1 (en) | Segmented stator for an axial field device | |
US11502567B2 (en) | Stator winding for a rotating electrical machine | |
US20200195096A1 (en) | Redundant electrical machine for driving a means of propulsion | |
EP2203965B1 (en) | Electrical switchgear, particularly for connecting generators and thrusters in dynamically positioned vessels | |
US8035357B2 (en) | Fault clearing for permanent magnet machines | |
EP3109964A1 (en) | Dc grid | |
JP2014096915A (en) | Electric actuator for automobile | |
US8040113B2 (en) | Fault tolerant generator or starter/generator with low torque ripple | |
JP2009284678A (en) | Laminated type electrostatic motor | |
CN109845086B (en) | Circuit arrangement and electric machine | |
CN111817466A (en) | Motor element and motor | |
JP2009033943A (en) | Direct high voltage inverter apparatus | |
JP2012227980A (en) | Coil-switching device for ac motor and ac motor drive system | |
JP2017034741A (en) | Rectification device and rotary electric machine | |
JP2004297881A (en) | Motor drive system | |
JP2012055035A (en) | Power distribution member, stator, and motor | |
CN103166132A (en) | Ventilation device for an electric disconnection apparatus | |
EP2501022B1 (en) | Generator rotor and bleed resistor assembly | |
CN219421151U (en) | Circuit board, rotary motor and pump | |
Othman et al. | Segmental Stator as a Fault Tolerant for 12Slot-12Pole Switched Flux Permanent Magnet Machine | |
JP2010220444A (en) | Permanent magnet motor drive apparatus | |
EP2104224B1 (en) | Fault clearing method for permanent magnet machines | |
JP2023019945A (en) | Generator, coil element, motor, and aircraft | |
KR101422160B1 (en) | Electrical Distribution Apparatus of Thruster | |
JP2013223298A (en) | Rotary electric machine |