JP2015126557A - Electrostatic motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電電動機に関するものである。 The present invention relates to an electrostatic motor.
磁石を使用しない静電電動機の1例として静電モータが知られている。静電モータは軽い、薄い、構成が簡単といったメリットがあるが、磁石を使った電磁モータに比べトルクが小さく、高電圧を必要とするため未だに実用化に至っていない。そこで、半導体プロセス技術を使ってフィルムに複数のパターン電極を形成し、このフィルムを積層し、大トルクを取り出す方法やエレクトレットと呼ばれる永久帯電した物質を電極として使ってモータの駆動電圧を下げる方法が既に知られている。
このように、静電モータはもともとトルクが小さいため、固定子の中心と可動子の回転中心のずれが回転に与える影響が大きく、トルク変動により滑らかな回転が得られないという課題がある。特許文献1(特許2850413号公報)には、固定子と可動子の間のギャップを保持するギャップ保持機構および移動方向保持機構を設けることにより、回転トルク変動を抑制することが開示されている。しかしながら、特許文献1の構成では構造が複雑である。
An electrostatic motor is known as an example of an electrostatic motor that does not use a magnet. Electrostatic motors have the merits of being light, thin, and simple in structure, but have not yet been put into practical use because they have a smaller torque and require a higher voltage than electromagnetic motors using magnets. Therefore, there are a method of forming a plurality of patterned electrodes on a film using semiconductor process technology, laminating the films, taking out a large torque, and a method of lowering the motor driving voltage using a permanently charged substance called an electret as an electrode. Already known.
Thus, since the electrostatic motor originally has a small torque, the shift between the center of the stator and the rotation center of the mover has a large influence on the rotation, and there is a problem that smooth rotation cannot be obtained due to torque fluctuation. Patent Document 1 (Japanese Patent No. 2850413) discloses that rotational torque fluctuations are suppressed by providing a gap holding mechanism and a moving direction holding mechanism for holding a gap between a stator and a mover. However, the structure of
本発明は、簡便な構造で固定子の中心と可動子の回転中心のずれを修正してトルク変動を抑えてスムーズな回転を得る。 The present invention corrects the deviation between the center of the stator and the center of rotation of the mover with a simple structure and suppresses torque fluctuation to obtain smooth rotation.
上記目的を達成するため、本発明に係る静電電動機は、互いに絶縁され、その中心に対し放射する方向に延在し、周方向に間隔を設けて配置された、導電部材からなる第1の電極を有する固定子と、互いに絶縁され、その回転中心に対し放射する方向に延在し、周方向に間隔を設けて配置された、エレクトレット材料からなる第2の電極を有する可動子とを有し、固定子と前記可動子が対向して配置され、第1の電極に所定の電圧パターンを印加し、固定子と可動子との間の静電気によるクーロン力で前記可動子を回転させる静電電動機であって、第2の電極の回転中心と同じ中心で環状に配置され、任意の極の電圧が印加される導電部材からなる第3の電極と、第1の電極の中心と同じ中心で環状に配置され、かつ第3の電極に少なくてもその一部が対向するように配置され、第3の電極への電圧と同極の電圧が印加される導電部材からなる第4の電極とを有することを特徴としている。
上記目的を達成するため、本発明に係る静電電動機は、互いに絶縁され、その中心に対し放射する方向に延在し、周方向に間隔を設けて配置された、導電部材からなる第1の電極を有する固定子と、互いに絶縁され、その回転中心に対し放射する方向に延在し、周方向に間隔を設けて配置された、エレクトレット材料からなる第2の電極を有する可動子とを有し、固定子と可動子が対向して配置され、第1の電極に所定の電圧パターンを印加し、固定子と可動子との間の静電気によるクーロン力で可動子を回転させる静電電動機であって、第2の電極の回転中心と同じ中心で環状に配置され、任意の極に帯電されたエレクトレット材料からなる第3の電極と、第1の電極の中心と同じ中心で環状に配置され、かつ第3の電極に少なくてもその一部が対向するように配置され、第3の電極と同極に帯電されたエレクトレット材料からなる第4の電極とを有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, an electrostatic motor according to the present invention includes a first conductive member that is insulated from each other, extends in a direction of radiating with respect to the center thereof, and is disposed at intervals in the circumferential direction. A stator having electrodes, and a mover having a second electrode made of an electret material that is insulated from each other, extends in a direction of radiating with respect to the center of rotation, and is arranged at intervals in the circumferential direction. The stator and the mover are arranged to face each other, a predetermined voltage pattern is applied to the first electrode, and the mover is rotated by a Coulomb force due to static electricity between the stator and the mover. An electric motor, which is annularly arranged at the same center as the center of rotation of the second electrode and is made of a conductive member to which an arbitrary pole voltage is applied, and the same center as the center of the first electrode Arranged in a ring and at least on the third electrode Some are arranged to face the is characterized in that a fourth electrode voltage and the voltage of the same polarity to the third electrode is made of conductive member is applied.
In order to achieve the above object, an electrostatic motor according to the present invention includes a first conductive member that is insulated from each other, extends in a direction of radiating with respect to the center thereof, and is disposed at intervals in the circumferential direction. A stator having electrodes, and a mover having a second electrode made of an electret material that is insulated from each other, extends in a direction of radiating with respect to the center of rotation, and is arranged at intervals in the circumferential direction. An electrostatic motor in which the stator and the mover are arranged to face each other, a predetermined voltage pattern is applied to the first electrode, and the mover is rotated by a Coulomb force due to static electricity between the stator and the mover. A third electrode made of an electret material charged to an arbitrary pole and arranged in an annular shape at the same center as the center of the first electrode. And at least the third electrode Parts are arranged so as to face, it is characterized in that a fourth electrode made of electret material which is charged to the third electrode and the same polarity.
本発明によれば、可動子に配置された第3の電極と、第3の電極と少なくともその一部が対向するように固定子に配置された第4の電極に、同極の電圧を印加すると、第3と第4の電極間に静電気による斥力が発生する。このため、固定子の中心と可動子の回転中心とがずれている場合には、固定子の中心と可動子の回転中心とが一致する方向に固定子と可動子が相対的に自立移動するので、簡便な構造で固定子の中心と可動子の回転中心のずれを修正してトルク変動を抑えてスムーズな回転を得ることができる。
本発明によれば、可動子に配置された第3の電極と、第3の電極と少なくともその一部が対向するように固定子に配置された第4の電極を、同極に帯電したエレクトレット材料で構成したので、第3と第4の電極間に電圧を印加しなくても静電気による斥力が発生する。このため、固定子の中心と可動子の回転中心とがずれている場合には、固定子の中心と可動子の回転中心とが一致する方向に固定子と可動子が相対的に自立移動するので、簡便な構造で固定子の中心と可動子の回転中心のずれを修正してトルク変動を抑えてスムーズな回転を得ることができる。
According to the present invention, the same polarity voltage is applied to the third electrode arranged on the mover and the fourth electrode arranged on the stator so that at least a part of the third electrode faces the third electrode. Then, a repulsive force due to static electricity is generated between the third and fourth electrodes. For this reason, when the center of the stator and the center of rotation of the mover are shifted, the stator and the mover move relatively independently in a direction in which the center of the stator and the center of rotation of the mover coincide. Therefore, it is possible to obtain a smooth rotation by correcting the deviation between the center of the stator and the center of rotation of the mover with a simple structure and suppressing torque fluctuation.
According to the present invention, an electret in which the third electrode disposed on the mover and the fourth electrode disposed on the stator so that at least a part of the third electrode faces the third electrode are charged to the same polarity. Since it is made of a material, repulsion due to static electricity is generated without applying a voltage between the third and fourth electrodes. For this reason, when the center of the stator and the center of rotation of the mover are shifted, the stator and the mover move relatively independently in a direction in which the center of the stator and the center of rotation of the mover coincide. Therefore, it is possible to obtain a smooth rotation by correcting the deviation between the center of the stator and the center of rotation of the mover with a simple structure and suppressing torque fluctuation.
以下、本発明に係る複数の実施形態について図面を用いて順次説明する。
(第1の実施形態)
図1に示す静電電動機としての静電モータ1は、固定子2と可動子3とを備えている。固定子2と可動子3は、互いに円板形状であって、互いに対向するように配置されている。可動子3の中心部には、可動子3の水平面と直交する方向に貫通する回転軸4に固定されている。このため、可動子3が回転すると、回転軸4も一体で回転するように構成されている。つまり、可動子3は、回転軸4の回転軸線4aを中心に回転可能とされている。円板形状の固定子2と可動子3のそれぞれの中心は同一軸線上に位置するように配置されている。ここでは、固定子2の中心を中心Pとし、可動子3の中心を回転中心P1とする。そして、同一軸線とは、回転軸線4aとしている。このため、固定子2の中心Pと、可動子3の回転中心P1とが回転軸線4a上で一致するようにしている。なお、各図中、符号Rは周方向、符号Xは放射する方向(以下「放射方向」と記す)」、符号Yは直交する方向、符号Zは軸線方向をそれぞれ示す。
Hereinafter, a plurality of embodiments according to the present invention will be sequentially described with reference to the drawings.
(First embodiment)
An
ここでは回転軸4が上下方向に延在し、円板形状の固定子2と可動子3とを水平に配置した静電モータ1の使用形成を想定している。しかし、静電モータ1の使用形態としては、回転軸4が水平方向に延在し、円板形状の固定子2と可動子3とを垂直に配置して静電モータ1を使用することもある。この場合、回転軸4は、可動子3の垂直面と直交する方向に貫通する態様となる。また、回転軸4が斜め方向に延在し、円板形状の固定子2と可動子3とを回転軸4に対して直交して配置して静電モータ1を使用することもある。この場合、回転軸4は、可動子3の傾斜した面と直交する方向に貫通する態様となる。
Here, it is assumed that the
固定子2の中心P上には回転軸4の直径よりも径大な貫通孔2cが形成されていて、図1に示した回転軸4が貫通孔2cと干渉しないように構成されている。固定子2における可動子3との対向面2aには第1の電極5が設けられている。第1の電極5は、図2に示すように、中心Pに対し放射方向Xに延在し、周方向Rに間隔を設けて配置された複数の帯状電極5Aで構成されている。各帯状電極5A(第1の電極5)は、導電部材からなる金属で形成されている。各帯状電極5Aの周方向Rへの幅と放射方向Xへの長さ及び電極間の間隔はそれぞれ一定となるように形成されて配置されている。各帯状電極5Aは、電圧を印加できるような図示しない配線が接続されている。
固定子2は、任意の極の電圧が印加される導電部材からなる第4の電極8を有している。第4の電極8は環状を成し、放射方向Xにおける帯状電極5A(第1の電極5)の内側端部5aよりも中心P寄りと、放射方向Xにおける帯状電極5A(第1の電極5)の外側端部5bよりも外周面2b寄りの対向面2a上にそれぞれ形成されて配置されている。つまり、第4の電極8は、固定子2における帯状電極5A(第1の電極5)の内側と外側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、第4の電極8が固定子2における電極5A(第1の電極5)の内側と外側に配置しているが、内側又は外側の少なくとも何れか一方に形成されていればよい。各第4の電極8には、回転駆動に用いる電圧とは異なる時期に任意の電圧が印加されるように構成されている。第1の電極5および第4の電極8を、電界を通過する保護フィルムなどで覆い、電極表面の空気中への露出や傷つきを防止するようにしてもよい。これは、電極表面が傷つくことによる静電気力の低下を防止するためである。
A through hole 2c having a diameter larger than the diameter of the
The
図1に示すように、可動子3の回転中心P1上には貫通した固定孔3cが形成されていて、この固定孔3cに回転軸4を挿通して固定している。固定子2の対向面2aと対面する可動子3の対向面3aには、第2の電極6が形成されている。第2の電極6は、図3に示すように、回転中心P1に対し放射方向Xに延在し、周方向Rに間隔を設けて配置された複数の帯状電極6Aで構成されている。各帯状電極6A(第2の電極6)は、導電部材又はエレクトレット材料で形成される。各帯状電極6Aの周方向Rへの幅と放射方向Xへの長さ及び電極間の間隔はそれぞれ一定となるように形成されて配置されている。各帯状電極6Aを導電部材で形成した場合、各帯状電極6Aに電圧を印加できるような図示しない配線の構成を設ける。各帯状電極6Aをエレクトレット材料で形成した場合、エレクトレット材料は、周知のように永久帯電した物質であるため、この材料で各帯状電極6Aを形成すると、電圧を印加するための配線が不要となる。各帯状電極6Aをエレクトレット材料で形成する場合、予め正極又は負極の何れかの一方の任意の電極に帯電させて各帯状電極6Aを形成する。本実施形態では、各帯状電極6Aをエレクトレット材料で形成したものとする。
As shown in FIG. 1, a fixed
可動子3は、任意の極の電圧が印加される導電部材からなる第3の電極7を有している。第3の電極7は環状を成し、放射方向Xにおける帯状電極6A(第2の電極6)の内側端部6aよりも中心P寄りと、放射方向Xにおける帯状電極6A(第2の電極6)の外側端部6bよりも外周面3b寄りの対向面3a上にそれぞれ形成されて配置されている。つまり、第3の電極7は、可動子3における帯状電極6A(第2の電極6)の内側と外側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、第3の電極7が可動子3における電極6A(第1の電極6)の内側と外側に配置しているが、内側又は外側の少なくとも何れか一方に形成されていればよい。各第3の電極7には、回転駆動に用いる電圧とは異なる時期に電圧が印加されるように構成されている。第2の電極6および第3の電極7を、磁力を通過する保護フィルムなどで覆い、電極表面の空気中への露出や傷つきを防止するようにしてもよい。
The mover 3 has a
すなわち、図4に示すように、第3の電極7と、第4の電極8とは、互いに対向して配置されている。そして各第3の電極7は、帯状電極6A(第2の電極6)の内側端部6aよりも中心P寄りの領域3dと、帯状電極6A(第2の電極6)の外側端部6bよりも外周面3b寄りの領域3eに形成配置されている。また、各第4の電極8は、帯状電極5A(第1の電極5)の内側端部5aよりも中心P寄りの領域2dと、帯状電極5A(第1の電極5)の外側端部5bよりも外周面3b寄りの領域2eに形成配置されている、なお、第3の電極7と第4の電極8とが対向するとは、放射方向Xにおける互いの中心が一致するように正対する状態や、互いの中心が放射方向Xにずれてはいるが、電極の一部が互いに対面した隣接した状態を含む。
第3の電極7と第4の電極8は、導電部材としての金属で形成されている。第3の電極7と第4の電極に印加する電圧は同極とされている。つまり、第4の電極8には、第3の電極に印加した電圧と同極の電圧が印加されるように構成されている。第3の電極7と第4の電極8の環状とは、周方向Rに連続し、途中に間隔のないドーナツ形状のことを示している。
That is, as shown in FIG. 4, the
The
次に固定子2と可動子3の中心合わせ調整について説明する。
図4に示すように、固定子2に複数の帯状電極5Aからなる第1の電極5と環状の第4の電極8を形成し、可動子3に複数の帯状電極6Aからなる第2の電極6と環状の第3の電極7を形成する。そして固定子2と可動子3とを互いに対向配置して組み付けた後、固定子2の第4の電極8と可動子3第3の電極7に同極の電圧を印加する。すると、第3の電極7と第4の電極8の電極間に静電気による斥力が発生し、第4の電極8と第3の電極7とがずれて配置されている場合、固定子2の中心Pと可動子3の回転中心P1とが一致する位置に固定子2と可動子3とが自立的に移動する。この位置合わせ調整をした状態で固定子2をモータの筐体などに組み付けて固定することにより、固定子2の中心Pと可動子3の回転中心P1との位置ずれが修正された状態で組付けを行うことができる。このため、簡便な構造で固定子2の中心と可動子3の回転中心のずれを修正してトルク変動を抑えてスムーズな回転を得ることができる。
Next, centering adjustment of the
As shown in FIG. 4, a first electrode 5 composed of a plurality of
(第2の実施形態)
図5に示す静電電動機としての静電モータ20は、固定子22と可動子23とを備えている。固定子22と可動子23は、互いに円板形状であって、互いに対向するように配置されている。可動子23の中心部には、可動子23の水平面と直交する方向に貫通する回転軸24に固定されている。このため、可動子3が回転すると、回転軸24も一体で回転するように構成されている。つまり、可動子23は、回転軸4の回転軸線4aを中心に回転可能とされている。円板形状の固定子22と可動子3のそれぞれの中心は同一軸線上に位置するように配置されている。ここでは、固定子22の中心を中心Pとし、可動子23の中心を回転中心P1とする。そして、同一軸線とは、回転軸線24aとしている。このため、固定子22の中心Pと、可動子23の回転中心P1とが回転軸線24a上で一致するようにしている。
(Second Embodiment)
An
ここでは回転軸24が上下方向に延在し、円板形状の固定子22と可動子23とを水平に配置した静電モータ20の使用形成を想定している。しかし、静電モータ20の使用形態としては、回転軸24が水平方向に延在し、円板形状の固定子22と可動子23とを垂直に配置して静電モータ20を使用することもある。この場合、回転軸24は、可動子23の垂直面と直交する方向に貫通する態様となる。また、回転軸24が斜め方向に延在し、円板形状の固定子22と可動子23とを回転軸24に対して直交して配置して静電モータ20を使用することもある。この場合、回転軸24は、可動子23の傾斜した面と直交する方向に貫通する態様となる。
Here, it is assumed that the
固定子22の中心P上には回転軸24の直径よりも径大な貫通孔22cが形成されていて、回転軸24が貫通孔22cと干渉しないように構成されている。固定子22における可動子3との対向面22aには第1の電極25が設けられている。第1の電極25は、図6に示すように、中心Pに対し放射方向Xに延在し、周方向Rに間隔を設けて配置された複数の帯状電極25Aで構成されている。各帯状電極25A(第1の電極25)は、導電部材からなる金属で形成されている。各帯状電極25Aの周方向Rへの幅と放射方向Xへの長さ及び電極間の間隔はそれぞれ一定となるように形成されて配置されている。各帯状電極25Aは、電圧を印加できるような図示しない配線が接続されている。
固定子22は、第4の電極28を有している。第4の電極28は環状を成し、放射方向Xにおける帯状電極25A(第1の電極25)の内側端部25aよりも中心P寄りと、放射方向Xにおける帯状電極25A(第1の電極25)の外側端部25bよりも外周面22b寄りの対向面22a上にそれぞれ形成されて配置されている。つまり、第4の電極28は、固定子22における帯状電極25A(第1の電極25)の内側と外側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、第4の電極28が固定子22における電極25A(第1の電極25)の内側と外側に配置しているが、内側又は外側の少なくとも何れか一方に形成されていればよい。各第4の電極28には、回転駆動に用いる電圧とは異なる時期に任意の電圧が印加されるように構成されている。第1の電極25および第4の電極28を、電界を通過する保護フィルムなどで覆い、電極表面の空気中への露出や傷つきを防止するようにしてもよい。これは、電極表面が傷つくことによる静電気力の低下を防止するためである。
A through hole 22c having a diameter larger than the diameter of the
The
図5に示すように、可動子23の回転中心P1上には貫通した固定孔23cが形成されていて、この固定孔23cに回転軸24を挿通して固定している。固定子22の対向面22aと対面する可動子23の対向面23aには、第2の電極26が形成されている。第2の電極26は、図7に示すように、回転中心P1に対し放射方向Xに延在し、周方向Rに間隔を設けて配置された複数の帯状電極26Aで構成されている。各帯状電極26A(第2の電極26)は、導電部材又はエレクトレット材料で形成される。各帯状電極26Aの周方向Rへの幅と放射方向Xへの長さ及び電極間の間隔はそれぞれ一定となるように形成されて配置されている。各帯状電極26Aを導電部材で形成した場合、各帯状電極26Aに電圧を印加できるような図示しない配線の構成を設ける。各帯状電極26Aをエレクトレット材料で形成した場合、エレクトレット材料は、周知のように永久帯電した物質であるため、この材料で各帯状電極26Aを形成すると、電圧を印加するための配線が不要となる。各帯状電極26Aをエレクトレット材料で形成する場合、予め正極又は負極の何れかの一方の任意の電極に帯電させて各帯状電極26Aを形成する。本実施形態では、各帯状電極26Aをエレクトレット材料で形成したものとする。第3の電極27と第4の電極28の環状とは、周方向Rに連続し、途中に間隔のないドーナツ形状のことを示している。
As shown in FIG. 5, a fixed
可動子23は、第3の電極27を有している。第3の電極27は環状を成し、放射方向Xにおける帯状電極26A(第2の電極26)の内側端部26aよりも中心P寄りと、放射方向Xにおける帯状電極26A(第2の電極26)の外側端部26bよりも外周面23b寄りの対向面23a上にそれぞれ形成されて配置されている。つまり、第3の電極27は、可動子23における帯状電極26A(第2の電極26)の内側と外側にそれぞれ配置されている。本実施形態では、第3の電極27が可動子23における電極26A(第1の電極26)の内側と外側に配置しているが、内側又は外側の少なくとも何れか一方に形成されていればよい。第2の電極26および第3の電極27を、電界を通過する保護フィルムなどで覆い、電極表面の空気中への露出や傷つきを防止するようにしてもよい。
The
すなわち、図8に示すように、第3の電極27と、第4の電極28とは、互いに対向して配置されている。そして各第3の電極27は、帯状電極26A(第2の電極26)の内側端部26aよりも中心P寄りの領域23dと、帯状電極26A(第2の電極26)の外側端部26bよりも外周面23b寄りの領域23eに形成配置されている。また、各第4の電極28は、帯状電極25A(第1の電極25)の内側端部25aよりも中心P寄りの領域22dと、帯状電極25A(第1の電極25)の外側端部25bよりも外周面23b寄りの領域22eに形成配置されている、なお、第3の電極27と第4の電極28とが対向するとは、放射方向Xにおける互いの中心が一致するように正対する状態や、互いの中心が放射方向Xにずれてはいるが、電極の一部が互いに対面した隣接した状態を含む。
That is, as shown in FIG. 8, the
第1の実施形態と第2の実施形態の違いは、第3の電極と第4の電極の材質と給電構成にあり、これら以外の構成は各実施形態とも同一の構成である。第1の実施形態では、第3の電極7と第4の電極8に金属を用い、中心合わせ調整時に、両電極にそれぞれ同極の電圧を印加して固定子2と可動子3の中心位置合わせを行った。しかし固定子2の第4の電極8および可動子3の第3の電極7に電圧を印加するための配線構造が必要で配線が複雑となる。特に可動子3に配線するためには通電ブラシを必要であり、構造の煩雑さと通電ブラシとの接触抵抗により駆動トルクの変動が予想される。
そこで第2の実施形態に係る第3の電極27と第4の電極28は、第2の電極同様、エレクトレット材料で形成した。エレクトレット材料で形成した第3の電極27と第4の電極28は、互いに同極となるように帯電して形成されている。
The difference between the first embodiment and the second embodiment is the power supply configuration and the materials of the third electrode and the fourth electrode, and the other configurations are the same in each embodiment. In the first embodiment, metal is used for the
Therefore, the
このため、固定子22と可動子23とを互いに対向配置して組み付けると、固定子22に配置した環状の第4の電極28と可動子23に配置した環状の第3の電極27に、同極性の電圧を印加することなく、第3の電極27と第4の電極28の電極間に静電気による斥力が発生する。このため、固定子22の中心Pと可動子23の回転中心P1とが一致する位置に固定子22と可動子23とが自立的に移動する。この位置合わせ調整をした状態で固定子22をモータの筐体などに組み付けて固定することにより、固定子22の中心Pと可動子23の回転中心P1との位置ずれが修正された状態で組付けを行うことができる。このため、簡便な構造で固定子2の中心と可動子3の回転中心のずれを修正してトルク変動を抑えてスムーズな回転を得ることができる。
つまり、第2の実施形態においては、固定子22と可動子23の中心合わせを行う場合に第3の電極27と第4の電極28とに電圧印加する必要が無く、第1の実施形態に比べて通電ブラシや配線などの配線構造が不要で簡素化を図ることができる。また、通電ブラシとの接触抵抗がないため、トルク変動をより低減することができ、スムーズ回転をより得やすくなる。
For this reason, when the
That is, in the second embodiment, it is not necessary to apply a voltage to the
第1の実施形態のより詳細な構成について図9を用いて説明する。
図9に示す静電モータ1は、第1の電極5と第4の電極8を有する固定子2と、第2の電極6と第3の電極7を有する可動子3と、可動子3に固定された回転軸4を備えている。駆動モータ1は、これら固定子2と可動子3とを内部に収容する収容空間を備えた有底の筒状形状の筐体9と、筐体9を閉じる筐体10とを備え、筐体9内に固定子2と可動子3を入れ、筐体9に筐体10を複数のビス16で締結固定することで、固定子2と可動子3とを第1の筐体9内に収容している。
A more detailed configuration of the first embodiment will be described with reference to FIG.
The
筐体9の中央と筐体10の中央には、軸線方向Zに突出するボス部9a、10aが形成されている。このボス部9a、10aには、軸線方向Zに貫通し、同一軸線となる孔9g、10gが形成されている。これら孔9g、10gには、回転軸4を回転可能に支持するための軸受13、14が嵌入されている。
筐体9内には、固定子2を固定するための第1の支持部11が平坦な底面9c上に配置される。中央に開口部11bが形成されたドーナツ形状の第1の支持部11は、平坦性を有するガラス基板から構成されていて、その一方の面である取付面11aに固定子2を貼り付けて固定し、筐体9の底面9cに、放射方向Xに移動可能に載置される。第1の支持部11と筐体9の底面9cの間には点線で示すように接着部材として紫外線硬化性接着剤19が塗布されている。中央の開口部11bの直径は、ボス部9aの内側円筒突起部9eの外周径よりも大きく形成されていて、第1の支持部11を底面9c上に載置する際に、開口部11b内に内側円筒突起部9eを位置させて、放射方向Xに移動可能に底面9cに載置する。このため、第1の支持部11は、開口部11bと内側円筒突起部9eの外周径の差分だけ移動可能に紫外線硬化性接着剤19が塗布された底面9cに載置される。なお、放射方向Xとは、可動子3の回転中心P1に対し直交する方向Yでもある。
In the
このような構成の静電モータ1を組立てと中心調整について説明する。
底面9cと反対側に位置する第1の支持部11の取付面11aに、第1の電極5と第4の電極8を有する対向面2aが取付面11aと反対側に位置する向きに固定子2を固定する。
固定子2が固定された第1の支持部11は、中央の開口部11bを内側円筒突起部9eに挿入し、紫外線硬化性接着剤19が塗布された底面9c上に載置する。
回転軸4には、第2の電極6と第3の電極7を対向面3aに有する可動子3を、対向面3aが固定子2の対向面2aと対面するように固定部材としての固定リング15を介して固定しておき、可動子3が固定された回転軸4の一方の端部4bを軸受13に挿入する。このとき、固定子2と可動子3が所定の間隔Hとなるように、回転軸4の所定の位置に固定リング15で可動子3を固定しておく。また、回転軸4は可動子3の回転中心P1上に回転軸線4aが位置するように固定されている。所定の間隔Hとは、固定子2側と可動子3側の互いに対向する電極間に静電気が作用して駆動トルクとなる引力や斥力が発生可能な間隔である。
固定子2と可動子3が所定の間隔Hで対向している状態で、固定子2の第4の電極8と可動子3の第3の電極7に、それぞれ同極の電圧を印加する。すると、固定子2と可動子3の中心位置がずれている場合、固定子2が可動子3の中心に合うように静電気の斥力により底面9c上を放射方向X(直交方向Y)に移動し、固定子2の中心Pが可動子3の回転軸線4a(回転中心P1)と一致する。この状態で、図示しない光ファイバーなどを用いて紫外線硬化性接着剤19に紫外線を照射し、紫外線硬化性接着剤19を固化させて第1の支持部11を底面9C(第1の筐体9)に接着固定する。
第1の支持部11が第1の筐体9に固定された後、回転軸4の他方の端部4cを軸受14に挿通するとともに、第2の筐体10を第1の筐体9上に載せてビス16で第1の筐体9に締結固定することで、静電モータ1が組み上がる。このような構成と組立て手順によって固定子2の中心Pと可動子3の回転中心P1とが回転軸4の回転軸線4aに位置するため、固定子2の中心Pと可動子3の回転中心P1との位置ずれが修正された状態で組付けを行うことができる。このため、トルク変動を抑えてスムーズな回転を得ることができる。
The assembly and center adjustment of the
A stator in a direction in which the facing
The
The
With the
After the
図9では、第1の実施形態の静電モータ1の組付けについて説明したが、第2の実施形態の静電モータ20の場合も同様の組付けで組み上げることができる。
すなわち、第2の実施形態で説明した固定子22を第1の支持部11の取付面11aに固定し、回転軸24に固定リング15を介して可動子23を固定して第1の筐体9の軸受14に装着する。すると、既に同極に帯電されている第3の電極27と第4の電極28間に静電気の斥力が作用し、固定子22が可動子23の中心に合うようより底面9c上を移動して固定子22の中心Pが可動子23の回転軸線24aと一致する。そして図示しない光ファイバーなどを用いて紫外線硬化性接着剤19に紫外線を照射し、紫外線硬化性接着剤19を固化させることで、固定子22を固定された第1の支持部11を底面9C(第1の筐体9)に接着固定する。そして第1の支持部11が第1の筐体9に固定された後、回転軸24の他方の端部24cを軸受14に挿通するとともに、第2の筐体10を第1の筐体9上に載せてビス16で第1の筐体9に締結固定することで、静電モータ20が組み上がる。このような構成と組立て手順によって固定子22の中心Pと可動子23の回転中心P1とが回転軸24の回転軸線24aに位置するため、固定子22の中心Pと可動子23の回転中心P1との位置ずれが修正された状態で組付けを行うことができる。このため、トルク変動を抑えてスムーズな回転を得ることができる。
Although the assembly of the
That is, the
(第3の実施形態)
本実施形態は、図10、図11、図12に示すように、可動子の回転中心P1に対する直交方向Y(放射方向X)の同一平面内において、第1及び第4の電極7、8の位置を調整する調整部40を有するものである。図10、図11、図12に示す静電モータ1Aは、第1の実施形態に係る静電モータ1に調整部40と第2の支持部12を追加した形態としているが、第2の実施形態に係る静電モータ20に調整部40と第2の支持部12を追加した形態であってもよい。
(Third embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIGS. 10, 11, and 12, the first and
第3の実施形態は、第1の実施形態で用いた第1の支持部11を第1の筐体9の底面9cに直接載置して固定するのではなく、第2の支持部12を介して装着し、第2の支持部12固定するようにしている。これは、調整部40によって、組付け後に固定子2の位置を調整可能にするためである。有底円筒形状の第2の支持部12は、第1の筐体9の内周面9bの直径よりもその外径が小径に形成されている。第2の支持部12は、その外周面12dと、当該外周面12dと対面する第1の筐体9の内周面9bとの間には隙間が形成されるように、第1の筐体9の底面9cに載置される。第2の支持部12の中央には、ボス部9aの内側円筒突起部9eの外周径よりも大きく形成された開口部12bが形成されていて、開口部12bと内側円筒突起部9eの外周面9e1との間に隙間が形成されるように構成されている。第2の支持部12は、底面9c上に載置する際に開口部12b内に内側円筒突起部9eに位置させて、放射方向Xに移動可能に底面9cに載置される。本実施形態において、紫外線硬化性接着剤19は、第2の支持部12の取付面12aに塗布されていて、第1の支持体11と第2の支持体12との固定に用いている。すなわち、第1の支持体11は、紫外線硬化性接着剤19が塗布された第2の支持体の取付面12a上に載置される。第2の支持部12は、第2の筐体10を第1の筐体9に固定した際に、第1の筐体9と第2の筐体10とで軸線方向Zから挟まれて保持され、放射方向Xには移動可能であるが、軸線方向Zには移動できないように構成されている。
In the third embodiment, the
本実施形態において、固定子2が固定された第1の支持部11は、底面9cと平行となる第2の支持部12の取付面12aに載置する。その際、第2の支持部12の内周面12cと第1の支持部11の外周面11cとの間に隙間ができるように、第1の支持部11を第2の支持部12に載置する。
In this embodiment, the
このような構成の静電モータ1Aを組立てと中心調整について説明する。
紫外線硬化性接着剤19が塗布された第2の支持部12の取付面12aに、第1の電極5と第4の電極8を有する固定子2を固定した第1の支持部11を、第1の電極5と第4の電極8が形成された対向面2aが取付面12aと反対側に位置する向きに載置する。
固定子2が固定された第1の支持部11が載置された第2の支持部12を、中央の開口部12bを内側筒部9eに挿入して底面9c上に載置する。
回転軸4には、第2の電極6と第3の電極7を有する可動子3を対向面3aが対向面2aと対面するように固定部材としての固定リング15を介して固定しておき、可動子3が固定された回転軸4の一端4b側を軸受13に挿入する。このとき、固定子2と可動子3が所定の間隔Hとなるように、回転軸4の所定の位置に固定リング15で可動子3を固定しておく。
固定子2と可動子3が所定の間隔Hで対向している状態で、固定子2の第4の電極8と可動子3の第3の電極7に、それぞれ同極の電圧を印加する。すると、固定子2が可動子3の中心位置がずれている場合、固定子2が可動子3の中心に合うように静電気の斥力により第一の支持体11が取付面12a上を移動し、固定子2の中心Pが可動子3の回転軸線4a(回転中心P1)と一致する。この状態で、図示しない光ファイバーなどを用いて紫外線硬化性接着剤19に紫外線を照射し、紫外線硬化性接着剤19を固化させて第2の支持部12を取付面12aに第1の支持体11を接着固定する。
第1の支持部11が第2の支持体12に固定された後、回転軸4の他方の端部4cを軸受14に挿通するとともに第2の筐体10を第1の筐体9上に載せてビス16で第1の筐体9に締結固定することで、静電モータ1Aが組み上がる。このとき、第2の支持体12は、第1の筐体9と第2の筐体10とに軸線方向Zから挟まれて、軸線方向Zへの移動が妨げられる。このような構成と組立て手順によって固定子2の中心P1と可動子3の回転中心P1とが回転軸4の回転軸線4a上に位置するので、簡便な構造で固定子2の中心Pと可動子3の回転中心P1のずれを修正してトルク変動を抑えてスムーズな回転を得ることができる。
The assembly and center adjustment of the
The
The
A movable element 3 having a second electrode 6 and a
With the
After the
これまでの、第3の電極7と第4の電極8に電圧を印加して中心位置を合わせる工程は、言わば静電モータ1Aの組付け工程において成されるものであった。理想としては、この位置を合わせで固定子2の中心Pと可動子3の回転中心P1の位置が回転軸4の回転軸線4a上に一致した状態なっている。しかし、現実的には位置合わせ後の組付け工程による組付け誤差、各部材の精度のバラツキなどによる僅かな位置ずれが、組みあがった静電モータ1Aを回転駆動した際に発見されることも想定される。
そこで、本実施形態では、調整部40を設け、組付け後の位置調整を可能としている。調整部40は、第1の筐体9の外周面9dから内周面9bに向かって形成されたネジ孔41と、ネジ孔41にネジ込まれる調整ネジ42を有している。本実施形態において、調整部40は、図11に示すように、120度の位相を持って、第2の支持体12よりも外側に位置する第1の筐体9の3箇所に配置されている。調整部40の配置としては3箇所に限定されるものでなく、例えば90度の位相で4箇所に配置してもよいし、それ以上の箇所に配置してもよいが、少なくとも3方向から調整可能に3箇所に配置するのが好ましい。
調整ネジ42は、ネジ孔41に締め込んだ際に第1の筐体9の内周面9bから第1の筐体9の内部へ突出して第2の支持部12の外周面12dを圧接して直交方向Y(放射方向X)に第2の支持部12と一体の固定子2を移動可能にしている。
The process of adjusting the center position by applying a voltage to the
Therefore, in the present embodiment, an
The
このような調整部40を少なくとも第2の支持部12の外側の3箇所に配置することで、組み上がった静電モータ1Aを回転駆動して、回転軸4の回転トルクを計測する際に、回転駆動時の回転トルクが最大かつトルク変動が小さくなるように調整部40の調整ネジ42の締め込み加減を調整する。このように、第1の筐体9の外側から、第1の筐体9と第2の筐体10内に収容された固定子2の位置を移動可能とすることで、組みあがった静電モータ1Aの検品時等に固定子2と可動子3のそれぞれ中心(電極の中心)を位置ずれ微調整して修正することができ、よりトルク変動を抑制してスムーズな回転を得ることができる。
When such an
(第4の実施形態)
本実施形態は、図13に示すように、可動子23の回転中心P1に対し直交方向Y(放射方向X)の同一平面内において、当該直交方向Y(放射方向X)に第1の電極25および第4の電極28の位置を移動可能に保持する保持部60を有するものである。図13に示す静電モータ20Aは、第2の実施形態に係る静電モータ20に保持部60と第2の支持部12を追加した形態としているが、第1の実施形態に係る静電モータ1に保持部60と第2の支持部12を追加する形態であってもよい。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the
第4の実施形態に係る静電モータ20Aは、第2の実施形態で用いた第1の支持部11を第1の筐体9の底面9cに直接載置して固定するのではなく、第2の支持部12を介して装着し、第2の支持部12に固定するようにしている。これは、保持部60によって、組付け後に固定子22を直交方向Y(放射方向X)移動可能に保持するためである。有底円筒形状の第2の支持部12は、第1の筐体9の内周面9bの直径よりもその外径が小径に形成されている。第2の支持部12は、その外周面12dと、当該外周面12dと対面する第1の筐体9の内周面9bとの間には隙間が形成されるように、第1の筐体9の底面9cに載置される。第2の支持部12の中央には、ボス部9aの内側円筒突起部9eの外周径よりも大きく形成された開口部12bが形成されていて、開口部12bと内側円筒突起部9eの外周面9e1との間に隙間が形成されるように構成されている。第2の支持部12は、底面9c上に載置する際に開口部12b内に内側円筒突起部9eに位置させて、放射方向Xに移動可能に底面9cに載置される。本実施形態において、紫外線硬化性接着剤19は、第2の支持部12の取付面12aに塗布されていて、第1の支持体11と第2の支持体12との固定に用いている。すなわち、第1の支持体11は、紫外線硬化性接着剤19が塗布された第2の支持体の取付面12a上に載置される。第2の支持部12は、第2の筐体10を第1の筐体9に固定した際に、第1の筐体9と第2の筐体10とで軸線方向Zから挟まれて保持され、放射方向Xには移動可能であるが、軸線方向Zには移動できないように構成されている。
The
本実施形態において、固定子22が固定された第1の支持部11は、底面9cと平行となる第2の支持部12の取付面12aに載置する。その際、第2の支持部12の内周面12cと第1の支持部11の外周面11cとの間に隙間ができるように、第1の支持部11を第2の支持部12に載置する。
In this embodiment, the
このような構成の静電モータ20Aを組立てと中心調整について説明する。
紫外線硬化性接着剤19が塗布された第2の支持部12の取付面12aに、第1の電極25と第4の電極28を有する固定子22を固定した第1の支持部11を、第1の電極25と第4の電極28が形成された対向面22aが取付面12aと反対側に位置する向きに載置する。
固定子22が固定された第1の支持部11が載置された第2の支持部12を、中央の開口部12bを内側筒部9eに挿入して底面9c上に載置する。
回転軸24には、第2の電極26と第3の電極27を有する可動子23を対向面23aが対向面22aと対面するように固定部材としての固定リング15を介して固定しておき、可動子23が固定された回転軸24の一端24b側を軸受13に挿入する。このとき、固定子22と可動子23が所定の間隔Hとなるように、回転軸24の所定の位置に固定リング15で可動子3を固定しておく。
固定子22と可動子23が所定の間隔Hで対向している状態となると、エレクトレット材料で形成されている固定子22の第4の電極28と可動子23の第3の電極27とに静電気の斥力が発生する。そして、固定子22の中心P1が可動子23の回転中心P1に合うよう第一の支持体11が取付面12a上を移動し、固定子22の中心Pが可動子23の回転軸線4a(回転中心P1)と一致する。この状態で、図示しない光ファイバーなどを用いて紫外線硬化性接着剤19に紫外線を照射し、紫外線硬化性接着剤19を固化させて第2の支持部12を取付面12aに第1の支持体11を接着固定する。
第1の支持部11が第2の支持体12に固定された後、回転軸24の他方の端部24cを軸受14に挿通するとともに第2の筐体10を第1の筐体9上に載せてビス16で第1の筐体9に締結固定することで、静電モータ20Aが組み上がる。このとき、第2の支持体12は、第1の筐体9と第2の筐体10とに軸線方向Zから挟まれて、軸線方向Zへの移動が妨げられる。このような構成と組立て手順によって固定子22の中心P1と可動子23の回転中心P1とが回転軸24の回転軸線24a上に位置するので、簡便な構造で固定子22の中心Pと可動子23の回転中心P1のずれを修正してトルク変動を抑えてスムーズな回転を得ることができる。
The assembly and center adjustment of the
The
The
A
When the
After the
保持部60は、互いに対面する第1の筐体9の内周面9dと第2の支持体12の外周面12dの部位に対向して形成された窪み部62、63と、窪み部62と窪み部63内に収容された調整部材としての圧縮コイルバネ61を有している。本実施形態では、このような構成の保持部60を120度の位相を持って、第2の支持体12よりも外側に位置する第1の筐体9の3箇所に配置されている。保持部60の配置としては3箇所に限定されるものでなく、例えば90度の位相で4箇所に配置してもよいし、それ以上の箇所に配置してもよいが、少なくとも3方向から支持可能に3箇所に配置するのが好ましい。
第1の筐体9の内周面9dと第2の支持体12の外周面12dとの間には隙間が形成されていて、その間に圧縮コイルバネ61が配置されるため、第2の支持部12は放射方向Xに移動可能に支持される。
The holding
Since a gap is formed between the inner
このような保持部60を少なくとも第2の支持部12の外側の3箇所に配置することで、組み上がった静電モータ20Aを回転駆動した際に、第4の電極28と第3の電極27の間の静電気による斥力により、固定子22と可動子23の中心が一致するように、静電モータ20Aの組付け後であっても固定子22を自立的に放射方向Xに移動可能に支持することができる。このため、組み上がった静電モータ20Aの検品時等に固定子22と可動子23のそれぞれ中心(電極の中心)を微調整して、修正することができ、よりトルク変動を抑制してスムーズな回転を得ることができる。
By disposing
(第5の実施形態)
本実施形態に係る静電モータ1Bは、図14、図15に示すように、第1の実施形態で説明した固定子2と可動子3とを1つに駆動ユニットとして、回転軸4の軸線方向Zに複数積層して第1の筐体9内に配置するとともに、第3の実施形態で説明した調整部40を有している。本実施形態では、3つの駆動ユニットを軸線方向Zに配置しており、便宜的に最下層の駆動ユニットから上層の駆動ユニットに向かって駆動ユニット100A、100B、100Cと称する。各駆動ユニットの構成部材において、上述したものと同様の構成と機能をするものには同一符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。また本実施形態では、駆動ユニット100A〜駆動ユニット100Cの構成部材に、各構成部材を識別するために、数字符号の後にA、B、Cを付することにする。本実施形態では、第1の支持体11A〜11Cに対して固定子2A〜2Cを固定して予め用意しておくものとする。第1の筐体9と第2の支持体12は、他の実施形態のものに対し3つの駆動ユニット100A、100B、100Cが収容可能に軸線方向Zに延長されている。
本実施形態において、第2の支持部12の内部には、環状のスペーサ29A、29B、29Cが下層から上層に向かって配設される。各支持体の軸線方向Zへの高さは、回転軸4に固定される可動体3A、3B、3Cよりも、その上面29Aa、29Ba、29Caが高くなるように設定されている。
(Fifth embodiment)
As shown in FIGS. 14 and 15, the
In the present embodiment, annular spacers 29 </ b> A, 29 </ b> B, and 29 </ b> C are disposed in the
最下層となる第1層目に位置する駆動ユニット100Aの組み付けを説明する。
本実施形態の場合、駆動ユニット100Aの固定子2Aは、第1の支持体11Aの取付面11Aaに接着などにより貼り付けて固定する。そして、紫外線硬化性接着剤19Aを塗布した第2の支持部12の取付面12aに第1の支持体11Aを載置する。また、スペーサ29Aを、固定子2Aの外周面2Abと第2の支持体12の内周面12cとの間に位置する第1の支持体11Aの取付面11Aa上に内周面12cに沿うように配置する。
固定部材としての固定リング15Aに駆動ユニット100Aの可動子3Aを固定し、軸受13に一方の端部14bが挿入された回転軸4上を移動させて固定子2Aと所定の間隔HAとなるように対向配置し、その位置で固定リング15Aを回転軸4に固定する。この段階で、固定子2Aの第4の電極8Aと可動子3Aの第3の電極7Aに同極の電圧を印加し、静電気による斥力によって固定子2Aが固定された第1の支持部11Aが第2の支持部12に対して放射方向Xに移動し、駆動ユニット100Aの固定子2Aと可動子3Aの中心位置合わせを行う。中心位置調整後は、紫外線を紫外線硬化性接着剤19Aに照射することで、固定子2Aを有する第1の支持体11Aを第2の支持体12の取付面12a上に固定する。このような構成によって駆動ユニット100Aが第2の支持体12に組付けられる。
The assembly of the
In the case of this embodiment, the
The
中間層となる第2層目に位置する駆動ユニット100Bの組み付けを説明する。
中間層に位置する駆動ユニット100Bの第1の支持体11Bを、スペーサ29Aの上面29Aaに載置し、その外周面11Baと内周面12cとの間に隙間が形成されるように固定する。支持体11Bの取付面11Baには、紫外線硬化性接着剤19Bが塗布されていて、硬化するまでは取付面11Ba上の固定子2Bを放射方向Xに移動可能としている。スペーサ29Bを、固定子2Bの外周面2Bbと第2の支持体12の内周面12cとの間に位置する第1の支持体11Bの取付面11Ba上に内周面12cに沿うように配置する。
The assembly of the drive unit 100B located in the second layer serving as the intermediate layer will be described.
The first support 11B of the drive unit 100B located in the intermediate layer is placed on the upper surface 29Aa of the
固定部材としての固定リング15Bに駆動ユニット100Bの可動子3Bを固定し、回転軸4上を移動させて固定子2Bと所定の間隔HBとなるように対向配置し、その位置で固定リング15Bを回転軸4に固定する。この段階で、固定子2Bの第4の電極8Bと可動子3Bの第3の電極7Bに同極の電圧を印加し、静電気による斥力によって固定子2Bが第1の支持部11Bに対して放射方向Xに移動し、固定子2Bと可動子3Bの中心位置合わせを行う。中心位置調整後は、紫外線を紫外線硬化性接着剤19Bに照射することで、固定子2Bと支持体29Bとを第1の支持体11Bに固定する。このような構成によって駆動ユニット100Bが第2の支持体12に組付けられる。
The movable element 3B of the drive unit 100B is fixed to a fixed
最上層となる第3層目に位置する駆動ユニット100Cの組み付けを説明する。
第3層目に位置する駆動ユニット100Cの第1の支持体11Cを、スペーサ29Bの上面29Baに載置し、その外周面11Caと内周面12cとの間に隙間が形成されるように固定される。支持体11Cの取付面11Caには、紫外線硬化性接着剤19Cが塗布されていて、硬化するまでは、取付面11Ba上の固定子2Cを放射方向Xに移動可能としている。スペーサ29Cを、固定子2Cの外周面2Cbと第2の支持体12の内周面12cとの間に位置する第1の支持体11Cの取付面11Ca上に内周面12cに沿うように配置する。
The assembly of the drive unit 100C located in the third layer as the uppermost layer will be described.
The first support 11C of the drive unit 100C located in the third layer is placed on the upper surface 29Ba of the
固定部材としての固定リング15Cに駆動ユニット100Cの可動子3Cを固定し、回転軸4上を移動させて固定子2Cと所定の間隔HCとなるように対向配置し、その位置で固定リング15Cを回転軸4に固定する。この段階で、固定子2Cの第4の電極8Cと可動子3Cの第3の電極7Cに同極の電圧を印加し、静電気による斥力によって固定子2Cが第1の支持部11Cに対して放射方向Xに移動し、固定子2Cと可動子3Cの中心位置合わせを行う。中心位置調整後は、紫外線を紫外線硬化性接着剤19Cに照射することで、固定子2Cと支持体29Cとを第1の支持体11Cに固定する。このような構成によって駆動ユニット100Cが第2の支持体12に組付けられる。
The movable element 3C of the drive unit 100C is fixed to a fixed
すべての駆動ユニットの組付け終了後、回転軸4の他方の端部4cを軸受14に挿通するとともに、第2の筐体10を第1の筐体9上に載せてビス16で第1の筐体9に締結固定して静電モータ1Bが組み上がる。このとき、第2の支持体12は、第1の筐体9と第2の筐体10とに軸線方向Zから挟まれて、軸線方向Zへの移動が妨げられる。また、各支持体は、第2の筐体10を第1の筐体9上に載せてビス16で第1の筐体9に締結固定すると、最下層のスペーサ29Aは、第1の支持体11Aとその上の第1の支持体11Bによって軸線方向Zから挟まれる。中間層のスペーサ29Bは、第1の支持体11Bと最上層の第1の支持体11C3によって軸線方向Zから挟まれ、最上層のスペーサ29Cは、第1の支持体11Cと第2の筐体10によって軸線方向Zから挟まれて固定される。
After the assembly of all the drive units is completed, the
このような構成と組立て手順によって固定子2A、2B、2Cの中心P1と可動子3A、3B、3Cの回転中心P1とが回転軸4の回転軸線4a上に位置することができる。すなわち、簡便な構造で各固定子の中心Pと各可動子の回転中心P1のずれを修正することで、トルク変動を抑えてスムーズな回転を得られるとともに、複数の駆動ユニット100A〜100Cの搭載により回転トルクの増大を図ることができる。
調整部40は、第3の実施形態と同様、周方向に3等分した位置(120度位相)にそれぞれ1つずつ配置されていて、第2の支持体12の放射方向Xへの位置を微調整可能としている。このため、組み上がった静電モータ1Bを回転駆動して、回転軸4の回転トルクを計測する際に、回転駆動時の回転トルクが最大かつトルク変動が小さくなるように調整部40の調整ネジ42の締め込み加減を調整する。このように、第1の筐体9の外側から、第1の筐体9と第2の筐体10内に収容された各固定子2の位置を移動可能とすることで、組みあがった静電モータ1Aの検品時等に固定子2A〜2Cと各可動子3A〜3Cのそれぞれ中心(電極の中心)を位置ずれ微調整して修正することができ、よりトルク変動を抑制してスムーズな回転を得ることができる。
With this configuration and assembly procedure, the center P1 of the
As in the third embodiment, the
(第6の実施形態)
本実施形態に係る静電モータ20Bは、図16に示すように、第2の実施形態で説明した固定子22と可動子23とを1つに駆動ユニットとして、回転軸24の軸線方向Zに複数積層して第1の筐体9内に配置するとともに、第4の実施形態で説明した保持部60を有している。本実施形態では、3つの駆動ユニットを軸線方向Zに配置しており、便宜的に最下層の駆動ユニットから上層の駆動ユニットに向かって駆動ユニット200A、200B、200Cと称する。各駆動ユニットの構成部材において、上述したものと同様の構成と機能をするものには同一符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。また本実施形態では、駆動ユニット200A〜駆動ユニット200Cの構成部材に、各部材を識別するために、数字符号の後にA、B、Cを付することにする。本実施形態では、第1の支持体11A〜11Cに対して固定子22A〜22Cを固定して予め用意しておくものとする。第1の筐体9と第2の支持体12は、他の実施形態のものに対し3つの駆動ユニット200A、200B、200Cが収容可能に軸線方向Zに延長されている。
(Sixth embodiment)
As shown in FIG. 16, the
最下層となる第1層目に位置する駆動ユニット200Aの組み付けを説明する。
本実施形態の場合、駆動ユニット200Aの固定子22Aは、第1の支持体11Aの取付面11Aaに接着などにより貼り付けて固定する。そして、紫外線硬化性接着剤19Aを塗布した第2の支持部12の取付面12aに第1の支持体11Aを載置する。また、スペーサ29Aを、固定子22Aの外周面22Abと第2の支持体12の内周面12cとの間に位置する第1の支持体11Aの取付面11Aa上に内周面12cに沿うように配置する。
固定部材としての固定リング15Aに駆動ユニット200Aの可動子23Aを固定し、軸受13に一方の端部24bが挿入された回転軸24上を移動させて固定子22Aと所定の間隔HAとなるように対向配置し、その位置で固定リング15Aを回転軸24に固定する。固定子22と可動子23が所定の間隔HAで対向している状態となると、エレクトレット材料で形成されている固定子22Aの第4の電極28Aと可動子23Aの第3の電極27Aとに静電気の斥力が発生する。そして固定子22Aが固定された第1の支持部11Aが第2の支持部12に対して放射方向Xに移動し、駆動ユニット200Aの固定子22Aと可動子23Aの中心位置合わせを行う。中心位置調整後は、紫外線を紫外線硬化性接着剤19Aに照射することで、固定子22Aを有する第1の支持体11Aを第2の支持体12の取付面12a上に固定する。このような構成によって駆動ユニット200Aが第2の支持体12に組付けられる。
The assembly of the drive unit 200A located in the first layer that is the lowest layer will be described.
In the case of this embodiment, the
The movable element 23A of the drive unit 200A is fixed to a fixing
中間層となる第2層目に位置する駆動ユニット200Bの組み付けを説明する。
中間層に位置する駆動ユニット200Bの第1の支持体11Bを、スペーサ29Aの上面29Aaに載置し、その外周面11Baと内周面12cとの間に隙間が形成されるように固定する。支持体11Bの取付面11Baには、紫外線硬化性接着剤19Bが塗布されていて、硬化するまでは取付面11Ba上の固定子22Bを放射方向Xに移動可能としている。スペーサ29Bを、固定子22Bの外周面22Bbと第2の支持体12の内周面12cとの間に位置する第1の支持体11Bの取付面11Ba上に内周面12cに沿うように配置する。
The assembly of the drive unit 200B located in the second layer serving as the intermediate layer will be described.
The first support 11B of the drive unit 200B located in the intermediate layer is placed on the upper surface 29Aa of the
固定部材としての固定リング15Bに駆動ユニット100Bの可動子3Bを固定し、回転軸4上を移動させて固定子2Bと所定の間隔HBとなるように対向配置し、その位置で固定リング15Bを回転軸4に固定する。固定子22Bと可動子23Bが所定の間隔HBで対向している状態となると、エレクトレット材料で形成されている固定子22Bの第4の電極28Bと可動子23Bの第3の電極27Bとに静電気の斥力が発生する。そして固定子22Bが第1の支持部11Bに対して放射方向Xに移動し、駆動ユニット200Bの固定子22Aと可動子23Aの中心位置合わせを行う。中心位置調整後は、紫外線を紫外線硬化性接着剤19Bに照射することで、固定子22Bと支持体29Bとを第1の支持体11Bに固定する。このような構成によって駆動ユニット200Bが第2の支持体12に組付けられる。
The movable element 3B of the drive unit 100B is fixed to a fixed
最上層となる第3層目に位置する駆動ユニット200Cの組み付けを説明する。
第3層目に位置する駆動ユニット200Cの第1の支持体11Cを、スペーサ29Bの上面29Baに載置し、その外周面11Caと内周面12cとの間に隙間が形成されるように固定される。支持体11Cの取付面11Caには、紫外線硬化性接着剤19Cが塗布されていて、硬化するまでは、取付面11Ba上の固定子22Cを放射方向Xに移動可能としている。スペーサ29Cを、固定子22Cの外周面2Cbと第2の支持体12の内周面12cとの間に位置する第1の支持体11Cの取付面11Ca上に内周面12cに沿うように配置する。
The assembly of the drive unit 200C located in the third layer as the uppermost layer will be described.
The first support 11C of the drive unit 200C located in the third layer is placed on the upper surface 29Ba of the
固定部材としての固定リング15Cに駆動ユニット200Cの可動子23Cを固定し、回転軸24上を移動させて固定子22Cと所定の間隔HCとなるように対向配置し、その位置で固定リング15Cを回転軸24に固定する。この段階で、固定子22Cの第4の電極28Cと可動子23Cの第3の電極27Cに同極の電圧を印加し、静電気による斥力によって固定子22Cが第1の支持部11Cに対して放射方向Xに移動し、固定子22Cと可動子23Cの中心位置合わせを行う。中心位置調整後は、紫外線を紫外線硬化性接着剤19Cに照射することで、固定子22Cと支持体29Cとを第1の支持体11Cに固定する。このような構成によって駆動ユニット200Cが第2の支持体12に組付けられる。
すべての駆動ユニットの組付け終了後、回転軸24の他方の端部24cを軸受14に挿通するとともに、第2の筐体10を第1の筐体9上に載せてビス16で第1の筐体9に締結固定して静電モータ20Bが組み上がる。このとき、第2の支持体12は、第1の筐体9と第2の筐体10とに軸線方向Zから挟まれて、軸線方向Zへの移動が妨げられる。また、各支持体は、第2の筐体10を第1の筐体9上に載せてビス16で第1の筐体9に締結固定すると、最下層のスペーサ29Aは、第1の支持体11Aとその上の第1の支持体11Bによって軸線方向Zから挟まれる。中間層のスペーサ29Bは、第1の支持体11Bと最上層の第1の支持体11C3によって軸線方向Zから挟まれ、最上層のスペーサ29Cは、第1の支持体11Cと第2の筐体10によって軸線方向Zから挟まれて固定される。
The
After the assembly of all the drive units is completed, the
このような構成と組立て手順によって固定子22A、22B、22Cの中心Pと可動子23A、23B、23Cの回転中心P1とが回転軸24の回転軸線24a上に位置することができる。すなわち、簡便な構造で各固定子の中心Pと各可動子の回転中心P1のずれを修正することで、トルク変動を抑制してスムーズな回転を得られるとともに、複数の駆動ユニットの搭載により回転トルクを増大することができる。
With this configuration and assembly procedure, the center P of the
保持部60は、第4の実施形態と同様に周方向に3等分した位置(120度位相)にそれぞれ1つずつ配置されていて、第2の支持体12の放射方向Xへの位置を微調整可能としている。このため、組み上がった静電モータ20Bを回転駆動した際に、各第4の電極28A〜28Cと各第3の電極27A〜27Cの間の静電気による斥力により、各固定子22A〜22Cと各可動子23A〜23Cの中心が一致するように、静電モータ20Bの組付け後であっても各固定子22A〜22Cを自立的に放射方向Xに移動可能に支持することができる。
このため、組み上がった静電モータ20Bの検品時等に固定子22A〜22Cと可動子23A〜23Cのそれぞれ中心(電極の中心)を位置ずれ微調整して修正することができ、よりトルク変動を抑制してスムーズな回転を得ることができる。
As in the fourth embodiment, the holding
For this reason, at the time of inspection of the assembled electrostatic motor 20B, the centers (electrode centers) of the
各固定子2、2A〜2C、22、22A〜22Cの電極は、ポリイミドフィルム上に形成している。このとき、各第1の電極5、5A〜5C、25、25A〜25Cは、幅が0.4°、隣り合う電極間のスペースの周方向への幅が0.4°、電極内側の半径が21mm、電極外側の半径が33mm、電極総数450本となる放射状の電極とした。また、各固定子の第1の電極5、5A〜5C、25、25A〜25Cは、それぞれ3相電極とし、3相電圧を印加できる構成とした。各固定子の第4の電極8、8A〜8C、28、28A〜28Cは、半径位置19mmを中心として幅1mmの内側の環状、半径位置35mmを中心として幅1mmの外側の環状の、ふたつの環状の電極とした。第1の電極5、5A〜5C、25、25A〜25Cおよび各第4の電極8、8A〜8Cは、Cu金属を使用した。
The electrodes of the
各可動子3、3A〜3C、23、23A〜23Cの電極を直径80mmのガラス基板上に形成した。このとき、各第2の電極6、6A〜6C、26、26A〜26Cは、幅が0.6°、隣り合う電極間のスペースの幅が0.6°、電極内側の半径が21mm、電極外側の半径が33mm、電極総数300本となる放射方向に延在する帯状の電極とした。各可動子3、3A〜3C、23、23A〜23Cの第3の電極7、7A〜7C、27、27A〜27Cを、半径位置18mmを中心として幅1mmの内側の環状、半径位置36mmを中心として幅1mmの外側の環状の、ふたつの環状の電極とした。各第2の電極6、6A〜6C、26、26A〜26Cと、第3の電極27,27A〜27Cには、それぞれエレクトレット材料である旭硝子製Cytop(以下「サイトップ」と記す)を使用した。また、第3の電極6、6A〜6CにはCu金属を使用した。
The electrodes of the
次に各可動子の作製方法について具体的に説明する。
ガラス基板上に、Alなどの金属膜を蒸着などの方法により、0.1から1μm程度形成する。上記の第2および第3の電極よりも幅が狭いAlのパターンをフォトリソグラフィーにより形成する。このAl電極上に、サイトップを5〜20μm程度スピンコートで形成する。サイトップを10μm以上の厚さにする場合、複数回スピンコートを行い、重ね塗りすることで10μm以上にすることができる。
更に、サイトップ上に、Alなどの金属膜、フォトレジストTSMR―8800(東京応化工業株式会社製)を形成し、フォトレジストの露光、現像を行い、Alなどの金属膜のエッチングを行い、サイトップをアッシングする際のマスクパターンを形成する。マスクのパターンは最初に形成したAlのパターンに一致させて、マスクパターンの幅は最初に形成したAlパターンの幅よりも広くなるように形成する。Al金属膜およびフォトレジストのパターンをマスクとして、サイトップをオゾンプラズマでアッシングを行い、最後にマスクとしたAl金属膜をエッチングして、サイトップの第2および第3の電極を形成する。
Next, a method for manufacturing each mover will be specifically described.
On the glass substrate, a metal film such as Al is formed to a thickness of about 0.1 to 1 μm by a method such as vapor deposition. An Al pattern having a narrower width than the second and third electrodes is formed by photolithography. Cytops are formed on this Al electrode by spin coating to about 5 to 20 μm. When the thickness of the CYTOP is 10 μm or more, it can be made 10 μm or more by performing spin coating a plurality of times and applying it repeatedly.
Further, a metal film such as Al and a photoresist TSMR-8800 (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) are formed on Cytop, and the photoresist is exposed and developed, and the metal film such as Al is etched. A mask pattern for ashing the top is formed. The mask pattern is made to coincide with the Al pattern formed first, and the width of the mask pattern is made wider than the width of the Al pattern formed first. Using the Al metal film and the photoresist pattern as a mask, ash is ashed with ozone plasma, and finally the Al metal film is etched using the mask to form second and third electrodes of Cytop.
可動子のエレクトレット材料を帯電させる方法として、一般的に絶縁体を帯電させる方法であれば手段を選ばずに用いることができる。たとえば、G.M.Sessler, Electrets Third Edition,pp20,Chapter2.2“Charging and Polarizing Methods”(Laplacian Press, 1998)に記載のコロナ放電法、電子ビーム衝突法、イオンビーム衝突法、放射線照射法、光照射法、接触帯電法、液体接触帯電法等が適用可能である。本発明においては特にコロナ放電法、電子ビーム衝突法を用いることが好ましい。 As a method of charging the electret material of the mover, any method can be used as long as it is a method of charging an insulator generally. For example, corona discharge method, electron beam collision method, ion beam collision method, radiation irradiation method, light irradiation method described in GMSessler, Electrets Third Edition, pp20, Chapter 2.2 “Charging and Polarizing Methods” (Laplacian Press, 1998) A contact charging method, a liquid contact charging method, or the like is applicable. In the present invention, it is particularly preferable to use a corona discharge method or an electron beam collision method.
図17にコロナ帯電器の概略図を示す。該コロナ荷電装置においては、コロナ針72と、電極73とが対向配置され、直流高圧電源装置71(たとえばHAR−20R5;松定プレシジョン製)により、コロナ針72と電極73との間に高電圧を印加できるようになっている。コロナ針72と電極73との間にはグリッド74が配置され、該グリッド74にはグリッド用電源75からグリッド電圧を印加できるようになっている。また、パターン膜に注入される電荷の安定を図るため、ホットプレート76によって、電荷注入工程中のパターン膜をガラス転移温度以上に加熱できるようになっている。符号77は電流計である。該コロナ装置の電極73上に、パターン膜が形成された基板を戴置し、ホットプレート76によって加熱し、グリッド用電源75からグリッド74にグリッド電圧を印加するとともに、直流高圧電源装置71によりコロナ針72と電極73との間に高電圧を印加する。これにより、コロナ針72から放電した負イオンが、グリッド74で均一化された後、電極73上に戴置したガラス基板61表面のパターン膜上に降り注ぎ、電荷が注入される。
−5から−20kV程度の高電圧をコロナ針72に印加し、コロナ帯電させる。上記の方法で帯電させた可動子上のエレクトレット材料は、表面電荷密度が−1から−2mC/m2の永久帯電を維持する。
FIG. 17 shows a schematic diagram of a corona charger. In the corona charging device, a
A high voltage of about −5 to −20 kV is applied to the
本発明に係る各静電モータ1、1A、1B、20、20A、20Bを回転させる電圧制御の方法について説明する。
図18(a)は、各固定子と各可動子の第1、第2の電極と、第1、第2の電極への電圧の印加状態を模式的に示し、図18(b)は各固定子へ印加する電圧の切替パターンを示す。各可動子の第2の電極は1相であり、各固定子の第1の電極は、図18(b)に示すように、3相電圧に給電し、所定角度(ここでは0.1°)毎に、V電極、W電極、U電極に対して+極、0、−極に電極の極性切換え制御がなされている。なお、所定角度は0.1°に限定されるものではない。
各可動子の第2の電極が導電部材で構成されている場合には、任意の極として例えば−極(マイナス極)に給電した状態となり、各第2の電極がエレクトレット材質で構成されている場合は−帯電した状態とする。ここでは、説明上、任意の極として便宜的に−極(マイナス極)としたが、+極(プラス極)としてもよい。
A voltage control method for rotating the
FIG. 18A schematically shows the voltage application state to the first and second electrodes and the first and second electrodes of each stator and each mover, and FIG. The switching pattern of the voltage applied to a stator is shown. The second electrode of each mover has a single phase, and the first electrode of each stator feeds a three-phase voltage, as shown in FIG. ), The polarity switching of the electrodes is performed on the +, 0, and − electrodes with respect to the V, W, and U electrodes. The predetermined angle is not limited to 0.1 °.
When the second electrode of each mover is made of a conductive member, for example, a negative pole is supplied as an arbitrary pole, and each second electrode is made of an electret material. In the case of-charged state. Here, for the sake of explanation, an arbitrary pole is referred to as a minus pole (minus pole) for convenience, but may be a plus pole (plus pole).
上記の各静電モータの構成では、各固定子と各可動子の個別電極数の比率を、固定子側が可動子側よりも大きくして異なるようにしている。ここでは、各固定子の第1の電極を450極とし、各可動子の第2の電極を300極としている。図18(a)は、回転角度0°を開始位置として回転角度0.6°まで移動した状態を示している。
各固定子の3相電極のU電極と各可動子の第2の電極が一致しているときを回転角度0°とする。回転角度が0°のとき、U電極=0V、V電極=−400V、W電極=+400Vとなるように電圧を印加すると、V電極と各可動子の第2の電極に斥力、W電極と各可動子の第2の電極間に引力が発生し、各可動子が回転する。回転角度が0.3°になったとき、U電極=−400V、V電極=0V、W電極=+400Vとなるように電圧を印加すると、W電極と各可動子の第2の電極間に引力、U電極と各可動子の別の第2の電極間に斥力が発生し、各可動子が更に回転する。回転角度が0.6°になったとき、U電極=−400V、V電極=+400V、W電極=0Vとなるように電圧を印加すると、V電極と各可動子の第2の電極間に斥力、W電極と各可動子の第2の電極間に引力が発生し、各可動子が更に回転する。このとき、W電極と各可動子の第2の電極が一致し、回転角度0°の状態が、U電極からW電極へずれた状態となる。従って、一連の3相の電圧制御を繰り返すことで連続的に各可動子の回転が可能となる。
In the configuration of each of the electrostatic motors described above, the ratio of the number of individual electrodes of each stator and each mover is made different so that the stator side is larger than the mover side. Here, the first electrode of each stator has 450 poles, and the second electrode of each mover has 300 poles. FIG. 18A shows a state where the rotation angle is 0 ° and the rotation position is 0.6 °.
The rotation angle is 0 ° when the U electrode of the three-phase electrode of each stator and the second electrode of each mover coincide. When the rotation angle is 0 °, when a voltage is applied so that the U electrode = 0 V, the V electrode = −400 V, and the W electrode = + 400 V, the repulsive force is applied to the V electrode and the second electrode of each mover, An attractive force is generated between the second electrodes of the mover, and each mover rotates. When a voltage is applied so that the U electrode = −400 V, the V electrode = 0 V, and the W electrode = + 400 V when the rotation angle becomes 0.3 °, an attractive force is generated between the W electrode and the second electrode of each mover. A repulsive force is generated between the U electrode and another second electrode of each mover, and each mover further rotates. When a voltage is applied so that the U electrode = −400 V, the V electrode = + 400 V, and the W electrode = 0 V when the rotation angle becomes 0.6 °, a repulsive force is generated between the V electrode and the second electrode of each mover. , An attractive force is generated between the W electrode and the second electrode of each mover, and each mover further rotates. At this time, the W electrode and the second electrode of each mover coincide with each other, and the state where the rotation angle is 0 ° is shifted from the U electrode to the W electrode. Therefore, each movable element can be continuously rotated by repeating a series of three-phase voltage controls.
このように各第一の電極と各第2の電極を定義して電圧切り替えを行うと、各固定子の+極と各可動子の−極の間には引力が発生する。同時に各固定子の−極と各可動子の−極の間には斥力が発生する。固定子の0と各可動子の−極の間には引力が発生するが、各固定子の+極と各可動子の−極の間に発生する引力に比べて小さい。図18(a)の例では、これら引力と斥力(静電気のクーロン力)を利用して各可動子が右方向へ移動する。このように各固定子の各第1の電極にかける電圧を角度毎に+、0、−に極性切換え制御すべくスイッチングさせることで、各可動子は右方向に持続的に移動する。すなわち、図18に示す極性切換え制御では、斥力と引力の双方を駆動力として利用しているので、十分な駆動力を得ることができる。
この極性切換え制御を上述の各静電モータで行うことで、回転軸4、24を持続的に回転駆動することができるようになる。このような静電モータの駆動方法とすることにより、可動子が単相であっても駆動することができるので、実用上十分な駆動トルクと剛性を実現しつつも、小型・軽量・薄型な静電モータを実現することができる。
When the first electrode and the second electrode are defined and the voltage is switched as described above, an attractive force is generated between the positive pole of each stator and the negative pole of each movable element. At the same time, repulsive force is generated between the −pole of each stator and the −pole of each mover. An attractive force is generated between 0 of the stator and the negative pole of each mover, but is smaller than an attractive force generated between the positive pole of each stator and the negative pole of each movable element. In the example of FIG. 18A, each mover moves to the right using these attractive force and repulsive force (electrostatic Coulomb force). In this way, by switching the voltage applied to each first electrode of each stator to +, 0, and − for each angle so as to perform polarity switching control, each mover continuously moves in the right direction. That is, in the polarity switching control shown in FIG. 18, since both repulsive force and attractive force are used as driving force, a sufficient driving force can be obtained.
By performing this polarity switching control with each of the electrostatic motors described above, the
次の第1の電極と第2の電極と、第3の電極と第4の電極の材質の組み合わせについて説明する。
第1、3、5の実施形態では、第1の電極を導電部材、第2の電極をエレクトレット部材で構成し、第3及び第4の電極を導電部材で構成している。また、第2、第4、第6の実施形態では、第1の電極を導電部材、第2、第3、第4の電極をそれぞれエレクトレット部材で構成している。しかし、電極の材質の組み合わせとしては、このように組み合わせに限定されるものではなく、第3又は第4の電極の何れか一方が導電部材で、何れか他方がエレクトレット部材で構成したものであってもよい。この場合においても、導電部材で構成された第3又は第4の電極には、エレクトレット部材で構成された第3又は第4の電極の帯電極性と同極の電圧を印加することで、第3と第4の電極間に斥力を作用させて、各固定子と各可動子の中心位置合わせを行える。
Next, combinations of materials of the first electrode, the second electrode, the third electrode, and the fourth electrode will be described.
In the first, third, and fifth embodiments, the first electrode is composed of a conductive member, the second electrode is composed of an electret member, and the third and fourth electrodes are composed of a conductive member. In the second, fourth, and sixth embodiments, the first electrode is constituted by a conductive member, and the second, third, and fourth electrodes are each constituted by an electret member. However, the combination of the electrode materials is not limited to such a combination, and one of the third and fourth electrodes is a conductive member and the other is an electret member. May be. Even in this case, the third or fourth electrode made of the conductive member is applied with a voltage having the same polarity as the charging polarity of the third or fourth electrode made of the electret member, so that the third or fourth electrode is made of the third or fourth electrode. The center position of each stator and each mover can be adjusted by applying a repulsive force between the first electrode and the fourth electrode.
次に第3の電極と第4の電極の形状について説明する。
上記各実施形態において、第3及び第4の電極の環状とは、周方向Rに連続し、途中に間隔のないドーナツ形状として説明したが、第3及び第4の電極の環状とは、このように構成に限定されるものではない。以下、この例を記載する。
図19(a)、図19(b)に示すように、周方向Rの少なくとも一部に部分的な断絶部301,302があり、不連続な形状とした第3及び第4の電極も環状の第3及び第4の電極に含まれる。
図20(a)、図20(b)に示すように、周方向Rの一部が一定区間断絶された断絶部303,304を有する略扇形状した第3及び第4の電極も環状の第3及び第4の電極に含まれる。
図21(a)、図21(b)に示すように、周方向Rに同一半径となる円弧形状の電極部材311,312,313,314と円弧形状の電極部材321,322,323,324を同一円状にそれぞれ配置した形状の第3及び第4の電極も環状に含まれる。この場合、電極部材311,312,313,314と電極部材321,322,323,324はそれぞれ周方向Rに連続して配置されていても、隣接する電極部材との間に間隔を空けてそれぞれ配置したものであってもよい。
Next, the shapes of the third electrode and the fourth electrode will be described.
In each of the embodiments described above, the annular shape of the third and fourth electrodes has been described as a donut shape that is continuous in the circumferential direction R and has no gap in the middle. However, the annular shape of the third and fourth electrodes Thus, the configuration is not limited. This example will be described below.
As shown in FIGS. 19A and 19B, at least part of the circumferential direction R has
As shown in FIGS. 20 (a) and 20 (b), the substantially fan-shaped third and fourth electrodes having
As shown in FIGS. 21A and 21B, arc-shaped
各実施形態で説明した各第3の電極と各第4の電極は、互いに対向する電極数を1つずつの同数として説明したが、互いに同極の電圧、あるいは同極に帯電されていて、両電極間に斥力が発生することで、回転軸に固定された可動体に対し、固定子側が放射方向X(直交方向Y)に移動すればよい。このため、この移動するための力が発生するのであれば、第3の電極と第4の電極は、何れか一方が単数で、何れか他方が複数という異なる数の電極を互いに対向するように配置したものであってもよい。 Each of the third electrodes and each of the fourth electrodes described in each embodiment has been described as having the same number of electrodes facing each other, but are charged to the same voltage or the same polarity. When a repulsive force is generated between the two electrodes, the stator side may be moved in the radial direction X (orthogonal direction Y) with respect to the movable body fixed to the rotating shaft. Therefore, if this moving force is generated, the third electrode and the fourth electrode are arranged so that one of them is a single electrode and the other electrode is a plurality of different electrodes. It may be arranged.
本発明は以下に示す態様も含まれる。
(態様1)
互いに絶縁され、その中心に対し放射する方向に延在し、周方向に間隔を設けて配置された、導電部材からなる第1の電極を有する固定子と、
互いに絶縁され、その回転中心に対し放射する方向に延在し、周方向に間隔を設けて配置された、エレクトレット材料からなる第2の電極を有する可動子とを有し、
前記固定子と前記可動子が対向して配置され、前記第1の電極に所定の電圧パターンを印加し、前記固定子と前記可動子との間の静電気によるクーロン力で前記可動子を回転させる静電電動機の位置調整方法であって、
前記第2の電極の回転中心と同じ中心で環状に配置され、任意の極の電圧が印加可能な導電部材からなる第3の電極と、
前記第1の電極の中心と同じ中心で環状に配置され、かつ前記第3の電極に少なくてもその一部が対向するように配置され、任意の極の電圧が印加可能な導電部材からなる第4の電極とに、
前記第3の電極と第4の電極とを互いに対向させた状態で、第3の電極と第4の電極に同極の電圧を印加することを特徴としている静電電動機の位置調整方法。
(態様2)
互いに絶縁され、その中心に対し放射する方向に延在し、周方向に間隔を設けて配置された、導電部材からなる第1の電極を有する固定子と、
互いに絶縁され、その回転中心に対し放射する方向に延在し、周方向に間隔を設けて配置された、エレクトレット材料からなる第2の電極を有する可動子とを有し、
前記固定子と前記可動子が対向して配置され、前記第1の電極に所定の電圧パターンを印加し、前記固定子と前記可動子との間の静電気によるクーロン力で前記可動子を回転させる静電電動機の位置調整方法であって、
前記第2の電極の回転中心と同じ中心で環状に配置され、任意の極に帯電されたエレクトレット材料からなる第3の電極と、
前記第1の電極の中心と同じ中心で環状に配置され、任意の極に帯電されたエレクトレット材料からなる第4の電極とを、互いに同極に帯電させて形成し、前記第3の電極と第4の電極とを互いに対向させた配置することを特徴とする静電電動機の位置調整方法。
(態様3)
態様項1又は2に記載の静電電動機の位置調整方法において、
前記可動子の回転中心に対し直交する方向の同一平面内において、当該直交する方向に、前記第1の電極と前記第4の電極の位置を調整する調整部を用いて、前記第3及び第4の電極による位置修正(位置調整)後に、前記第1の電極と前記第4の電極の位置を調整することを特徴とする静電電動機の位置調整方法。
(態様4)
態様項1又は2に記載の静電電動機の位置調整方法において、
前記可動子の回転中心に対し直交する方向の同一平面内において、当該直交する方向に、前記第1の電極と前記第4の電極の位置を調整する調整部を用いて、前記第3及び第4の電極による位置修正(位置調整)後に、前記第1の電極と前記第4の電極の位置を調整することを特徴としている静電電動機の位置調整方法。
The present invention includes the following embodiments.
(Aspect 1)
A stator having a first electrode made of a conductive member, insulated from each other, extending in a direction of radiating with respect to the center thereof, and arranged at intervals in the circumferential direction;
A mover having a second electrode made of an electret material, insulated from each other, extending in a direction of radiating with respect to the center of rotation, and arranged at intervals in the circumferential direction;
The stator and the mover are arranged opposite to each other, a predetermined voltage pattern is applied to the first electrode, and the mover is rotated by a Coulomb force due to static electricity between the stator and the mover. A method for adjusting the position of an electrostatic motor,
A third electrode made of a conductive member arranged in an annular shape at the same center as the rotation center of the second electrode, and capable of applying a voltage of an arbitrary pole;
It is made of a conductive member that is arranged in an annular shape at the same center as the center of the first electrode, and is arranged so that at least a part thereof faces the third electrode, and can apply a voltage of an arbitrary pole. To the fourth electrode,
An electrostatic motor position adjusting method, wherein a voltage having the same polarity is applied to the third electrode and the fourth electrode in a state where the third electrode and the fourth electrode are opposed to each other.
(Aspect 2)
A stator having a first electrode made of a conductive member, insulated from each other, extending in a direction of radiating with respect to the center thereof, and arranged at intervals in the circumferential direction;
A mover having a second electrode made of an electret material, insulated from each other, extending in a direction of radiating with respect to the center of rotation, and arranged at intervals in the circumferential direction;
The stator and the mover are arranged opposite to each other, a predetermined voltage pattern is applied to the first electrode, and the mover is rotated by a Coulomb force due to static electricity between the stator and the mover. A method for adjusting the position of an electrostatic motor,
A third electrode made of an electret material arranged in an annular shape at the same center as the rotation center of the second electrode and charged to an arbitrary pole;
A fourth electrode made of an electret material, which is circularly arranged at the same center as the center of the first electrode and is charged to an arbitrary pole, is formed by charging the same electrode to each other, and the third electrode A method for adjusting the position of an electrostatic motor, wherein the fourth electrode is arranged to face each other.
(Aspect 3)
In the electrostatic motor position adjustment method according to
In the same plane perpendicular to the center of rotation of the mover, the third and second electrodes are adjusted using adjustment sections that adjust the positions of the first electrode and the fourth electrode in the orthogonal direction. A position adjustment method for an electrostatic motor, wherein the positions of the first electrode and the fourth electrode are adjusted after position correction (position adjustment) with four electrodes.
(Aspect 4)
In the electrostatic motor position adjustment method according to
In the same plane perpendicular to the center of rotation of the mover, the third and second electrodes are adjusted using adjustment sections that adjust the positions of the first electrode and the fourth electrode in the orthogonal direction. A position adjustment method for an electrostatic motor, wherein the positions of the first electrode and the fourth electrode are adjusted after position correction (position adjustment) using four electrodes.
1、1A、1B 静電モータ(静電電動機)
20、20A、20B 静電モータ(静電電動機)
2、2A〜2C、22、22A〜22C 固定子
3、3A〜3C、23、23A〜23C 可動子
4、24 駆動軸(回転軸)
4a、24a 駆動軸の回転軸線
5、5A〜5C、25、25A〜25C 第1の電極
6、6A〜6C、26、26A〜26C 第2の電極
5a、25a 第1の電極の内側
5b、25b 第1の電極の外側
6a、26a 第2の電極の内側
6b、26b 第2の電極の外側
7、7A〜7C、27、27A〜27C 第3の電極
8、8A〜8C、28、28A〜28C 第4の電極
9 第1の筐体
10 第2の筐体
40 調整部
60 保持部
P 固定子の中心
P1 可動体の回転中心
X 放射方向
Y 直交方向
Z 軸線方向
1, 1A, 1B Electrostatic motor (electrostatic motor)
20, 20A, 20B Electrostatic motor (electrostatic motor)
2, 2A-2C, 22, 22A-
4a, 24a Drive
Claims (5)
互いに絶縁され、その回転中心に対し放射する方向に延在し、周方向に間隔を設けて配置された、エレクトレット材料からなる第2の電極を有する可動子とを有し、
前記固定子と前記可動子が対向して配置され、前記第1の電極に所定の電圧パターンを印加し、前記固定子と前記可動子との間の静電気によるクーロン力で前記可動子を回転させる静電電動機であって、
前記第2の電極の回転中心と同じ中心で環状に配置され、任意の極の電圧が印加される導電部材からなる第3の電極と、
前記第1の電極の中心と同じ中心で環状に配置され、かつ前記第3の電極に少なくてもその一部が対向するように配置され、前記第3の電極への電圧と同極の電圧が印加される導電部材からなる第4の電極とを有する静電電動機。 A stator having a first electrode made of a conductive member, insulated from each other, extending in a direction of radiating with respect to the center thereof, and arranged at intervals in the circumferential direction;
A mover having a second electrode made of an electret material, insulated from each other, extending in a direction of radiating with respect to the center of rotation, and arranged at intervals in the circumferential direction;
The stator and the mover are arranged opposite to each other, a predetermined voltage pattern is applied to the first electrode, and the mover is rotated by a Coulomb force due to static electricity between the stator and the mover. An electrostatic motor,
A third electrode made of a conductive member that is annularly arranged at the same center as the center of rotation of the second electrode and to which an arbitrary pole voltage is applied;
A voltage that is annularly arranged at the same center as the center of the first electrode and that at least a part of the third electrode faces the third electrode, and has the same polarity as the voltage to the third electrode And a fourth electrode made of a conductive member to which is applied.
互いに絶縁され、その回転中心に対し放射する方向に延在し、周方向に間隔を設けて配置された、エレクトレット材料からなる第2の電極を有する可動子とを有し、
前記固定子と前記可動子が対向して配置され、前記第1の電極に所定の電圧パターンを印加し、前記固定子と前記可動子との間の静電気によるクーロン力で前記可動子を回転させる静電電動機であって、
前記第2の電極の回転中心と同じ中心で環状に配置され、任意の極に帯電されたエレクトレット材料からなる第3の電極と、
前記第1の電極の中心と同じ中心で環状に配置され、かつ前記第3の電極に少なくてもその一部が対向するように配置され、第3の電極と同極に帯電されたエレクトレット材料からなる第4の電極とを有する静電電動機 A stator having a first electrode made of a conductive member, insulated from each other, extending in a direction of radiating with respect to the center thereof, and arranged at intervals in the circumferential direction;
A mover having a second electrode made of an electret material, insulated from each other, extending in a direction of radiating with respect to the center of rotation, and arranged at intervals in the circumferential direction;
The stator and the mover are arranged opposite to each other, a predetermined voltage pattern is applied to the first electrode, and the mover is rotated by a Coulomb force due to static electricity between the stator and the mover. An electrostatic motor,
A third electrode made of an electret material arranged in an annular shape at the same center as the rotation center of the second electrode and charged to an arbitrary pole;
An electret material that is annularly arranged at the same center as the center of the first electrode and is disposed so that at least a part thereof faces the third electrode and is charged to the same polarity as the third electrode An electrostatic motor having a fourth electrode made of
前記第3の電極は、前記第2の電極の放射方向における内側あるいは外側の少なくとも一方に配置され、
前記第4の電極は、前記第1の電極の放射方向における内側あるいは外側の少なくとも一方に配置され、かつ、前記第3の電極と、少なくともその一部が対向するように配置されている静電電動機。 In the electrostatic motor according to claim 1 or 2,
The third electrode is disposed on at least one of the inner side and the outer side in the radial direction of the second electrode,
The fourth electrode is disposed on at least one of the inner side and the outer side in the radial direction of the first electrode, and is arranged so that at least a part thereof faces the third electrode. Electric motor.
前記可動子の回転中心に対し直交する方向の同一平面内において、当該直交する方向に、前記第1の電極と前記第4の電極の位置を調整する調整部を有する静電電動機。 In the electrostatic motor according to claim 1, 2, or 3,
An electrostatic motor having an adjustment unit that adjusts the positions of the first electrode and the fourth electrode in a direction orthogonal to a direction orthogonal to the rotation center of the mover.
前記可動子の回転中心に対し直交する方向の同一平面内において、当該直交する方向に、前記第1の電極と前記第4の電極の位置を移動可能に保持する保持部を有する静電電動機。 In the electrostatic motor according to claim 1, 2, or 3,
An electrostatic electric motor having a holding portion that holds the positions of the first electrode and the fourth electrode in a direction orthogonal to the direction orthogonal to the rotation center of the mover so as to be movable.
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