JP2850413B2 - 静電アクチュエータ - Google Patents
静電アクチュエータInfo
- Publication number
- JP2850413B2 JP2850413B2 JP30606089A JP30606089A JP2850413B2 JP 2850413 B2 JP2850413 B2 JP 2850413B2 JP 30606089 A JP30606089 A JP 30606089A JP 30606089 A JP30606089 A JP 30606089A JP 2850413 B2 JP2850413 B2 JP 2850413B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mover
- stator
- holding mechanism
- electrostatic
- moving direction
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Non-Mechanical Conveyors (AREA)
- Linear Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マイクロロボットや医療、バイオなどの分
野に応用できる微細移動を行う静電アクチュエータに関
する。
野に応用できる微細移動を行う静電アクチュエータに関
する。
［従来の技術］ 静電アクチュエータは、両側の固定子間に配置した可
動子を静電気によって移動させるようにしたもので、そ
の発生トルクは電磁アクチュエータに比べると非常に弱
いため実用に供されていなかったが、アクチュエータの
小形化が進み、ミリメートル、ミクロンメートルオーダ
の微細アクチュエータにおいては、電磁アクチュエータ
よりも有利であることが知られてきた。
動子を静電気によって移動させるようにしたもので、そ
の発生トルクは電磁アクチュエータに比べると非常に弱
いため実用に供されていなかったが、アクチュエータの
小形化が進み、ミリメートル、ミクロンメートルオーダ
の微細アクチュエータにおいては、電磁アクチュエータ
よりも有利であることが知られてきた。
この静電アクチュエータは１対以上の電極で形成され
るコンデンサに対して誘電体からなる可動子を適切な位
置関係で結合させ、各コンデンサを順次に充電あるいは
放電させて可動子を移動させるようにしており、たとえ
ば特開昭62−44079号に記載されている。
るコンデンサに対して誘電体からなる可動子を適切な位
置関係で結合させ、各コンデンサを順次に充電あるいは
放電させて可動子を移動させるようにしており、たとえ
ば特開昭62−44079号に記載されている。
第５図はその例を示すもので、複数組の静電磁極P1・
P2・P3を円形に設けた固定子100の内側に、前記静電磁
極と適切な位置関係、この例では静電磁極P1に対向する
位置に設けた強誘電体の極201をそなえた可動子200を配
置しており、前記静電磁極P1・P2・P3に印加する電圧を
順次に切り替えると、可動子200の強誘電体の極201が順
次に引き寄せられて矢印方向に回転する。この可動子20
0は第６図に示すようにハブ300とのすべり面に潤滑材40
0としてSi3N4などを用いて支持されている。また、特開
昭64−12877号には、第７図のように固定子100と可動子
200との間にギャップと同径の誘電ボールや円筒ころ500
を配置したものが提案されている。
P2・P3を円形に設けた固定子100の内側に、前記静電磁
極と適切な位置関係、この例では静電磁極P1に対向する
位置に設けた強誘電体の極201をそなえた可動子200を配
置しており、前記静電磁極P1・P2・P3に印加する電圧を
順次に切り替えると、可動子200の強誘電体の極201が順
次に引き寄せられて矢印方向に回転する。この可動子20
0は第６図に示すようにハブ300とのすべり面に潤滑材40
0としてSi3N4などを用いて支持されている。また、特開
昭64−12877号には、第７図のように固定子100と可動子
200との間にギャップと同径の誘電ボールや円筒ころ500
を配置したものが提案されている。
［本発明が解決しようとする課題］ しかし、静電アクチュエータは出力が小さいため、可
動子200をすべり面で支持させると、摺動による摩擦や
摺動部の摩耗が避けられず、回転数の低下や摩耗による
摺動部の破壊、コンタミネーションの発生などの問題が
ある。
動子200をすべり面で支持させると、摺動による摩擦や
摺動部の摩耗が避けられず、回転数の低下や摩耗による
摺動部の破壊、コンタミネーションの発生などの問題が
ある。
また、ころがり方式では、推力を大きくするためにギ
ャップを小さくすると、ボールが過小になってボールの
製作が難しくなり、ボール相互の吸着により潤滑性能が
低下する欠点がある。
ャップを小さくすると、ボールが過小になってボールの
製作が難しくなり、ボール相互の吸着により潤滑性能が
低下する欠点がある。
本発明は、静電アクチュエータにおける可動子の支持
を改良し、推力の低下を防ぐようにしたものである。
を改良し、推力の低下を防ぐようにしたものである。
［課題を解決するための手段］ このため、複数個の静電電極を所定のピッチで配列し
た固定子と、前記静電電極に対向して強誘電体部と低誘
電体部とを交互に前記ピッチに関連するピッチで配列し
た可動子とをそなえた静電アクチュエータにおいて、固
定子および可動子の対向面に、固定子と可動子とを離開
させるキャップ保持機構と、可動子の移動方向に沿って
固定子と可動子を吸引させ、この移動方向以外への片寄
りを阻止するようにした移動方向保持機構をそなえ、前
記保持機構によって可動子を固定子から非接触状態に保
持させ、移動方向保持機構により可動子の移動方向以外
への片寄りを阻止するようにしている。
た固定子と、前記静電電極に対向して強誘電体部と低誘
電体部とを交互に前記ピッチに関連するピッチで配列し
た可動子とをそなえた静電アクチュエータにおいて、固
定子および可動子の対向面に、固定子と可動子とを離開
させるキャップ保持機構と、可動子の移動方向に沿って
固定子と可動子を吸引させ、この移動方向以外への片寄
りを阻止するようにした移動方向保持機構をそなえ、前
記保持機構によって可動子を固定子から非接触状態に保
持させ、移動方向保持機構により可動子の移動方向以外
への片寄りを阻止するようにしている。
［作用］ したがって、固定子と可動子のギャップを、静圧気体
や電気的、磁気的反発力によるギャップ保持機構により
非接触で保持させるとともに、静電吸引磁極による移動
方向保持機構で可動子の横方向の移動を阻止し、所定の
移動方向に沿って非接触で可動子を円滑に移動させ、推
力の大きな静電アクチュエータを得ることができる。
や電気的、磁気的反発力によるギャップ保持機構により
非接触で保持させるとともに、静電吸引磁極による移動
方向保持機構で可動子の横方向の移動を阻止し、所定の
移動方向に沿って非接触で可動子を円滑に移動させ、推
力の大きな静電アクチュエータを得ることができる。
［実施例］ 第１図、第２図および第３図に示す実施例において、
１・１は固定子で、ガラス質の絶縁基板からなり、可動
子２の両側に設けられ、この可動子２と対向する面に駆
動方向に配列して静電力を発生させる複数の静電電極３
をそなえている。この固定子１・１間に所定の空隙を介
して挟まれた可動子２には、前記静電電極３と適切な位
置関係に強誘電体の可動子電極４をそなえ、静電電極３
と可動子電極４のそれぞれ両側にギャップ保持機構10と
移動方向保持機構20をそなえている。
１・１は固定子で、ガラス質の絶縁基板からなり、可動
子２の両側に設けられ、この可動子２と対向する面に駆
動方向に配列して静電力を発生させる複数の静電電極３
をそなえている。この固定子１・１間に所定の空隙を介
して挟まれた可動子２には、前記静電電極３と適切な位
置関係に強誘電体の可動子電極４をそなえ、静電電極３
と可動子電極４のそれぞれ両側にギャップ保持機構10と
移動方向保持機構20をそなえている。
ギャップ保持機構10は、固定子１・１の適宜個所に可
動子２との対向面に開口する複数の静圧空気供給孔11を
設けており、移動方向保持機構20は、固定子１の静電電
極３の両側に可動子の移動方向に沿って設けた静電吸引
電極21・21と、これと対向して可動子２の可動子電極４
の両側に設けた静電吸引電極22・22をそなえている。23
はそれぞれの静電吸引電極21・22に給電する定電圧電源
である。
動子２との対向面に開口する複数の静圧空気供給孔11を
設けており、移動方向保持機構20は、固定子１の静電電
極３の両側に可動子の移動方向に沿って設けた静電吸引
電極21・21と、これと対向して可動子２の可動子電極４
の両側に設けた静電吸引電極22・22をそなえている。23
はそれぞれの静電吸引電極21・22に給電する定電圧電源
である。
この静電アクチュエータの動作を第３図に示す３相構
成について説明する。
成について説明する。
固定子１の静電電極３は順次にR,S,T相に接続されて
いる。16は駆動用定電圧電源で、固定子１の各相電極に
給電する切り替えスイッチ17によりＲ相に定電圧Ｖを印
加すると、静電電極3Rと可動子電極4aとの間に位置関係
に応じて推力が働き、可動子２を右方向に移動させ、つ
ぎにＳ相に切り替えて静電電極3Sを荷電させると、可動
子電極4bに推力が働き、さらにＴ相に切り替えると、静
電電極3Tが可動子電極4cを吸引する。同様にして順次に
切り替えることにより可動子２を連続して移動させるこ
とができる。
いる。16は駆動用定電圧電源で、固定子１の各相電極に
給電する切り替えスイッチ17によりＲ相に定電圧Ｖを印
加すると、静電電極3Rと可動子電極4aとの間に位置関係
に応じて推力が働き、可動子２を右方向に移動させ、つ
ぎにＳ相に切り替えて静電電極3Sを荷電させると、可動
子電極4bに推力が働き、さらにＴ相に切り替えると、静
電電極3Tが可動子電極4cを吸引する。同様にして順次に
切り替えることにより可動子２を連続して移動させるこ
とができる。
この移動と同時に第２図のように、ギャップ保持機構
10を構成する静圧空気供給孔11から圧縮空気を送り可動
子２の対向面に吹き付けることにより、可動子２を両側
の固定子１・１から離開させ、非接触状態に保持させる
とともに、移動方向保持機構20の静電吸引電極21・22に
定電圧電源23から電圧を供給して、電極相互を対向位置
に吸引保持させ可動子２の横方向の片寄りを阻止し、静
電電極３および可動子電極４の配列方向に沿って水平移
動させる。
10を構成する静圧空気供給孔11から圧縮空気を送り可動
子２の対向面に吹き付けることにより、可動子２を両側
の固定子１・１から離開させ、非接触状態に保持させる
とともに、移動方向保持機構20の静電吸引電極21・22に
定電圧電源23から電圧を供給して、電極相互を対向位置
に吸引保持させ可動子２の横方向の片寄りを阻止し、静
電電極３および可動子電極４の配列方向に沿って水平移
動させる。
第４図に示す実施例は、ギャップ保持機構10の他の例
を示すもので、固定子１および可動子２の対向面にそれ
ぞれ永久磁石12を同極性が向き合うように取り付けて配
置させたもので、永久磁石12相互の反発力により、静圧
空気に代わって垂直方向の非接触状態を保持させ、移動
方向保持機構20の静電吸引電極21・22により横方向の片
寄りを阻止し移動方向へガイドするようにしてある。そ
の他の動作は前記第１図の実施例と同様であるため省略
する。
を示すもので、固定子１および可動子２の対向面にそれ
ぞれ永久磁石12を同極性が向き合うように取り付けて配
置させたもので、永久磁石12相互の反発力により、静圧
空気に代わって垂直方向の非接触状態を保持させ、移動
方向保持機構20の静電吸引電極21・22により横方向の片
寄りを阻止し移動方向へガイドするようにしてある。そ
の他の動作は前記第１図の実施例と同様であるため省略
する。
また、永久磁石12に代えてエレクトレットを用いても
よく、エレクトレットの同極性が対向するように配置す
る。
よく、エレクトレットの同極性が対向するように配置す
る。
なお、前述の実施例は直線方向に移動させる場合を示
しているが、回転形の静電アクチュエータにも同様に適
用できる。この場合、静電吸引電極21・22は円形になる
ので静電電極３および可動子電極４の外周または内周の
一方側にのみ設けるようにしてもよい。
しているが、回転形の静電アクチュエータにも同様に適
用できる。この場合、静電吸引電極21・22は円形になる
ので静電電極３および可動子電極４の外周または内周の
一方側にのみ設けるようにしてもよい。
［本発明の効果］ 上述のように本発明は、複数個の静電電極を所定のピ
ッチで配列した固定子と、前記静電電極に対向して強誘
電体部と低誘電体部とを交互に前記ピッチと関連するピ
ッチで配列した可動子とをそなえた静電アクチュエータ
において、固定子および可動子の対向面に、固定子と可
動子とを離開させるギャップ保持機構と、可動子の移動
方向に沿って固定子と可動子とを吸引させる移動保持機
構をそなえており、固定子と可動子をギャップ保持機構
によって非接触状態で対向保持させるとともに、移動方
向保持機構によって可動子の移動方向を規制保持し移動
方向以外へと片寄りを阻止して可動子を確実に保持し、
固定子と可動子とのギャップを小さくすることができ、
大きな推力を安定して得られるとともに、各部の摩擦お
よび摩耗をなくし、論理どおりのトルク、回転数を得る
ことができ、寿命も半永久的に延ばすことができるなど
の効果が得られる。
ッチで配列した固定子と、前記静電電極に対向して強誘
電体部と低誘電体部とを交互に前記ピッチと関連するピ
ッチで配列した可動子とをそなえた静電アクチュエータ
において、固定子および可動子の対向面に、固定子と可
動子とを離開させるギャップ保持機構と、可動子の移動
方向に沿って固定子と可動子とを吸引させる移動保持機
構をそなえており、固定子と可動子をギャップ保持機構
によって非接触状態で対向保持させるとともに、移動方
向保持機構によって可動子の移動方向を規制保持し移動
方向以外へと片寄りを阻止して可動子を確実に保持し、
固定子と可動子とのギャップを小さくすることができ、
大きな推力を安定して得られるとともに、各部の摩擦お
よび摩耗をなくし、論理どおりのトルク、回転数を得る
ことができ、寿命も半永久的に延ばすことができるなど
の効果が得られる。
第１図は本発明の実施例を示す分解斜視図、第２図は第
１図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は動作原理を示す
説明図、第４図は異なる実施例を示す断面図、第５図は
従来の例を示す平面図、第６図はＢ−Ｂ線に沿う断面
図、第７図は従来の別の実施例を示す断面図である。 １は固定子、２は可動子、３は静電電極、４は可動子電
極、５・６はガイド溝、７は転子、８はスルーホール、
９は接続体、10はギャップ保持機構、11は静圧空気供給
孔、12は永久磁石、17は切り替えスイッチ、20は移動方
向保持機構、21・22は静電吸引電極である。
１図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は動作原理を示す
説明図、第４図は異なる実施例を示す断面図、第５図は
従来の例を示す平面図、第６図はＢ−Ｂ線に沿う断面
図、第７図は従来の別の実施例を示す断面図である。 １は固定子、２は可動子、３は静電電極、４は可動子電
極、５・６はガイド溝、７は転子、８はスルーホール、
９は接続体、10はギャップ保持機構、11は静圧空気供給
孔、12は永久磁石、17は切り替えスイッチ、20は移動方
向保持機構、21・22は静電吸引電極である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−32768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−136982（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 1/00,11/00,13/00
Claims (5)
- 【請求項１】複数個の静電電極を所定のピッチで配列し
た固定子と、前記静電電極に対向して強誘電体部と低誘
電体部とを交互に前記ピッチと関連するピッチで配列し
た可動子とをそなえた静電アクチュエータにおいて、 固定子および可動子の対向面に、固定子と可動子とを離
開させるギャップ保持機構と、可動子の移動方向に沿っ
て固定子と可動子とを吸引させる移動方向保持機構をそ
なえ、前記保持機構によって可動子を固定子から非接触
状態に保持させるとともに、移動方向保持機構により可
動子の移動方向以外への片寄りを阻止させることを特徴
とする静電アクチュエータ。 - 【請求項２】前記ギャップ保持機構が、固定子の適宜個
所に静圧空気供給孔を設け、圧縮空気を可動子の対向面
に吹き付けるようにしたことを特徴とする特許請求の範
囲第２項記載の静電アクチュエータ。 - 【請求項３】前記ギャップ保持機構が、固定子および可
動子の対向面に設け、同極性で対向させた永久磁石で構
成したことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の静
電アクチュエータ。 - 【請求項４】前記ギャップ保持機構が、固定子および可
動子の対向面に可動子の移動方向に沿って設け、同極性
で対向するようにしたエレクトレットで構成したことを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の静電アクチュエ
ータ。 - 【請求項５】前記移動方向保持機構が、固定子および可
動子の対向面に、それぞれ可動子の移動方向に沿って設
けた静電吸引電極を対向させて構成したことを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の静電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30606089A JP2850413B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30606089A JP2850413B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 静電アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03169277A JPH03169277A (ja) | 1991-07-22 |
| JP2850413B2 true JP2850413B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=17952566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30606089A Expired - Fee Related JP2850413B2 (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 静電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850413B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5205193B2 (ja) * | 2008-09-25 | 2013-06-05 | 三洋電機株式会社 | 静電誘導型発電装置 |
| CN102939705B (zh) * | 2010-04-16 | 2017-03-22 | 德雷加勒拉控股有限公司 | 用作电动机或发电机的设备 |
-
1989
- 1989-11-24 JP JP30606089A patent/JP2850413B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03169277A (ja) | 1991-07-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4997521A (en) | Electrostatic micromotor | |
| US4943750A (en) | Electrostatic micromotor | |
| EP0460387B1 (en) | Electric traction motor | |
| CA2656897A1 (en) | Electrostatic motor | |
| US20060113848A1 (en) | Linear brushless D.C. motor with stationary armature and field and with integralable magnetic suspension | |
| JP2850413B2 (ja) | 静電アクチュエータ | |
| JP2928752B2 (ja) | 静電アクチュエータ及びその駆動方法 | |
| JP3052469B2 (ja) | 静電アクチュエータ | |
| JPH0520995B2 (ja) | ||
| JP3173261B2 (ja) | 静電アクチュエータ | |
| Kortschack et al. | Driving principles of mobile microrobots for micro-and nanohandling | |
| JP2832216B2 (ja) | 静電気力を利用した動力発生装置 | |
| JP3183319B2 (ja) | 静電アクチュエータ | |
| EP0381212A2 (en) | Electrostatic-type multidimensional actuator | |
| JPH03277189A (ja) | 静電モーター | |
| JPH0767362A (ja) | 静電アクチュエータおよびその駆動方法 | |
| JPH01107667A (ja) | 静電モータ | |
| JPS6395860A (ja) | 静電アクチユエ−タ | |
| WO2022064952A1 (ja) | 静電アクチュエータ | |
| WO2021149420A1 (ja) | ２自由度電動機 | |
| JPS63171173A (ja) | 静電型二次元移動アクチユエ−タ | |
| JPS6395861A (ja) | 静電アクチユエ−タ | |
| JPH0591761A (ja) | 静電アクチユエータ | |
| JPS62233078A (ja) | 静電駆動モータ | |
| JPH02155481A (ja) | 磁気回路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071113 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081113 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |