JP3452739B2

JP3452739B2 - 静電アクチュエータ

Info

Publication number: JP3452739B2
Application number: JP31344796A
Authority: JP
Inventors: 秀俊鈴木
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 2003-09-29
Anticipated expiration: 2016-11-25
Also published as: JPH10155285A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両、鉄道、航空
機、船舶等の窓用の遮光装置、各種メータ等の駆動源と
して好適に使用される静電アクチュエータに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、絶縁体に複数の電極を櫛歯状
に設けてなる移動子と固定子とを備え、これら固定子及
び移動子の電極に所定波形の電圧を印加し、電極間に生
じる静電気による吸引力・反発力（クーロン力）によっ
て移動子を駆動するようにした静電アクチュエータが提
供されている。

【０００３】この種の静電アクチュエータでは、一対の
移動子と固定子を備えるもの（単層型）が一般的である
（実開平７−１６５９９号公報、、特開平５−１７６５
５８号公報等参照）。この単層型の静電アクチュエータ
において、移動子に対する駆動力を高めるには、上記移
動子及び固定子に設ける電極の面積を大きくする必要が
ある。しかし、一定面積の絶縁体に設ける電極の面積を
大きくするのは製造上の制約から限界がある。また、静
電アクチュエータの用途によっては、配置空間の制約か
ら絶縁体の面積を大きく設定することができないことも
ある。そのため、単層型の静電アクチュエータでは、十
分な駆動力を得ることができない場合がある。

【０００４】これに対して、移動子と固定子とを交互に
多数層積層した構造の静電アクチュエータ（積層型の静
電アクチュエータ）が提案されている。例えば、特開平
６−７８５６６号公報には、図１４（Ａ）に示すよう
に、連結体１Ａに所定間隔をあけて移動子２，２…の一
端を固定してなる移動部材３と、同様に、連結体１Ｂに
所定間隔をあけて固定子４，４…の一端を固定してなる
固定部材５とを備え、これら移動子２，２と固定子４，
４とが交互に配置されるようにした静電アクチュエータ
が記載されている。

【０００５】図１４（Ｂ）に示すように、この静電アク
チュエータでは、各移動子２の絶縁体６に設けた帯状の
電極７ａ，７ｂ，７ｃ…７ａ，７ｂ，７ｃ…のうち２つ
置きに位置する電極７ａ，７ｂ，７ｃを接続して３相と
している。また、各固定子４の絶縁体８に設けた電極９
ａ，９ｂ，９ｃ…９ａ，９ｂ，９ｃ…のうち２つ置きに
位置する電極９ａ，９ｂ，９ｃを相互に接続して３相と
している。そして、移動子２及び固定子４の各相の電極
７ａ〜７ｃ，９ａ〜９ｃにそれぞれ位相を異ならせた正
弦波電圧を印加し、移動子２の電極７ａ〜７ｃと固定子
４の電極９ａ〜９ｃとの間に作用する吸引力・反発力に
より移動子２を固定子４に対して移動させる。

【０００６】また、特開平７−２７４５４０号公報に記
載された積層型の静電アクチュエータでは、図１５に示
すように、各移動子１１及び固定子１２をそれぞれ絶縁
体１３に電極１４を設けてなる上層部材１５と下層部材
１６とを貼り合わせた構造としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図１４に
示す特開平６−７８５６６号公報に記載のもののよう
に、移動子２及び固定子４の電極７ａ〜７ｃ，９ａ〜９
ｃを３相構造とする場合、絶縁板６，８にスルーホール
を設けて立体的な配線を行う必要がある。このような立
体的な配線とした場合、各移動子２の両面に駆動力が均
等に作用しないため、移動子２を滑らかに移動させるこ
とができない。また、スルーホール等を設けることによ
り、移動子及び固定子の構造の構造が複雑になる。

【０００８】一方、上記図１５に示す特開平７−２７４
５４０号公報に記載のもののように、移動子１１及び固
定子１２を上層部材１５と下層部材１６からなる２層構
造とすれば、移動子１１の両面に均等に駆動力が作用す
る。しかし、この場合、移動子や固定子を通常の構造と
した場合と比較して２倍の個数の電極が必要であり、配
線構造が複雑となるため製造コストが増大する。

【０００９】本発明は、上記従来の積層型の静電アクチ
ュエータにおける問題を解決するためになされたもので
あり、構造が簡単であり、かつ、移動子を滑らかに移動
させることができる積層型の静電アクチュエータを提供
することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、第１の絶縁板に複数の電極を所定間隔をあ
けて配設した複数の固定子と、第２の絶縁板に複数の電
極を所定間隔をあけて配設した複数の移動子とを備え、
上記固定子と移動子を所定間隔をあけて交互に積層する
と共に、固定子及び移動子をそれぞれ一体に連結してな
り、移動子の電極と固定子の電極の間に発生する静電気
による吸引力及び反発力によって移動子を駆動する積層
型の静電アクチュエータであって、上記移動子の電極を
一つ置きに配設された電極毎に互いに接続して２相とす
ると共に、上記固定子の電極を一つ置きに配置された電
極毎に互いに接続して２相とし、上記移動子及び固定子
の少なくとも一方において、隣接する２つの電極の間に
接地部を設け、上記固定子の各電極は、上記第１の絶縁
板の一方の表面までの距離と、他方の表面までの距離と
が等しくなるように設けられ、かつ、上記移動子の各電
極は、上記第２の絶縁板の一方の表面までの距離と、他
方の表面までの距離とが等しくなるように設けられてい
ることを特徴としている。固定子及び移動子の電極を２
相としたため、スルーホール等の立体的な配線構造を設
ける必要がなく、構造が簡単になる。また、上記移動子
及び固定子の少なくとも一方において、隣接する２つの
電極の間に接地部を設けている。これによって、移動子
や固定子の帯電を防止することができる。さらに、固定
子の各電極は、第１の絶縁板の一方の表面までの距離
と、他方の表面までの距離とが等しくなるように設けら
れ、かつ、移動子の各電極は、第２の絶縁板の一方の表
面までの距離と、他方の表面までの距離とが等しくなる
ように設けられている。これによって、移動子の両面に
駆動力が均等に作用するため、移動子をより滑らかに駆
動することができる。

【００１１】上記固定子及び移動子のうち少なくとも一
方において、電極の幅及び／又は間隔を不均一とするこ
とが好ましい。これによって、移動子を滑らかに駆動さ
せることができる。

【００１２】

【００１３】

【００１４】なお、上記移動子は、固定子に対して相対
的に直進移動するものであってもよく、固定子に対して
相対的に回転するものであってもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施形態に基づ
いて本発明を詳細に説明する。図１及び図２に示す、本
発明の第１実施形態に係る積層型の静電アクチュエータ
は、移動部材２１、固定部材２２、電圧切換手段２３、
制御手段２５、操作スイッチ２６及び高圧電源２７を備
えている。

【００１６】移動部材２１は、図１に示すように、連結
板２９Ａにその一端が連結された複数の移動子３０，３
０…を備えている。各移動子３０は互いに平行、かつ、
等間隔に配置されている。

【００１７】移動子３０は、図３（Ａ），（Ｂ）に示す
ように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹
脂からなる長方形状の絶縁板３１内に、導電性を有する
金属からなり細長い長方形帯状の複数の電極３２ａ，３
２ｂ…３２ａ，３２ｂ…を、絶縁板３１の長さ方向に櫛
歯状に設けている。これらの電極３２ａ，３２ｂは一つ
置きに位置する電極３２ａ，３２ｂ毎に絶縁板３１の幅
方向の両側に設けた給電部３３Ａ，３３Ｂに接続されて
おり、一方の給電部３３Ａに接続された電極３２ａ，３
２ａ…がａ相を構成し、他方の給電部３３Ｂに接続され
た電極３２ｂ，３２ｂ…がｂ相を構成している。これら
ａ相及びｂ相の電極３２ａ，３２ｂは、絶縁板３１の一
方の表面３１ａからの距離ｔ１と他方の表面３１ｂから
の距離ｔ２が等しくなるように絶縁板３１内に設けてい
る。

【００１８】一方、固定部材２２も、移動部材２１と同
様に、連結板２０Ｂにその一端が連結された複数の固定
子３５，３５…を備え、これらは互いに平行に、かつ、
等間隔に配置されている。

【００１９】固定子３５は、図４（Ａ），（Ｂ）に示す
ように、ＰＥＴ等の樹脂からなる長方形状の絶縁板３６
内に、導電性を有する金属からなり、細長い長方形帯状
の複数の電極３７ａ，３７ｂ…３７ａ，３７ｂ…を、絶
縁板３６の長さ方向に櫛歯状に設けている。これらの電
極３７ａ，３７ｂは一つ置きに位置する電極３７ａ，３
７ｂ毎に絶縁板３６の両側に設けた給電部３８Ａ，３８
Ｂに接続され、一方の給電部３８Ａに接続された電極３
７ａ，３７ａ…がＵ相を構成し、他方の給電部３８Ｂに
接続された電極３７ｂ，３７ｂ…がＶ相を構成してい
る。これらＵ相及びＶ相の電極３７ａ，３７ｂは、絶縁
板３６の一方の表面３６ａからの距離ｔ３と他方の表面
３６ｂからの距離ｔ４が等しくなるように設けている。

【００２０】また、固定子３５には、グランド３９に接
続され、常時電位が“０”である接地部４０を設けてい
る。この接地部４０は、図４（Ａ）に示すように、導電
性を有する金属材料を電極３７ａ，３７ｂの間に蛇行状
に設けてなる。具体的には、接地部４０は、任意のＶ相
の電極３７ｂと、この電極３７ｂに対して図において右
側に隣接するＵ相の電極３７ａとの間に設けた太幅矩形
状の第１部分４０ａと、任意のＵ相の電極３７ａと、こ
の電極３７ａに対して図において右側に隣接するＶ相の
電極３７ｂとの間に設けた細幅矩形状の第２部分４０ｂ
とを備えている。これら第１部分４０ａと第２部分４０
ｂは、電極３７ａ，３７ｂに対して平行であり、給電部
３８Ａ，３８Ｂに対して平行に設けた細幅の接続部４０
ｃにより直列に接続されている。また、接地部４０は、
上記Ｕ相及びＶ相の電極３７ａ，３７ｂと同様に、絶縁
板３６の一方の表面３６ａからの距離ｔ５と他方の表面
からの距離ｔ６とが等しくなるように設けている。

【００２１】このように固定子３５では、図において右
側に向けて順に設けたＶ相の電極３７ｂ、接地部４０の
第１部分４０ａ、Ｕ相の電極３７ａ及び接地部４０の第
２部分４０ｂからなるサイクルＣを繰り返すように、電
極３７ａ，３７ｂ及び接地部４０が設けられている。

【００２２】本実施形態では、上記のように移動子３０
の電極３２ａ，３２ｂと固定子３５の電極３７ａ，３７
ｂを共に２相としているため、移動子３０及び固定子３
５のいずれにもスルーホールを設ける必要がなく、移動
子３０及び固定子３５の構造が簡単である。また、固定
子及び移動子の電極を３相とした場合と比較して、後述
する電圧の極性の切り換えに必要なスイッチの個数を低
減することができる。

【００２３】移動子３０の電極３２ａ，３２ｂと固定子
３５の電極３７ａ，３７ｂ及び接地部４０の幅及びそれ
らの間隔を、以下のように設定している。

【００２４】図３（Ａ）に示すように、移動子３０のａ
相の電極３２ａとｂ相の電極３２ｂを同一幅ｄ１として
いる。また、移動子３０の電極３２ａ，３２ｂ間の間隔
はすべて同一間隔ｄ’１としている。そのため、任意の
ａ相の電極３２ａと、この電極３２ａの図において右側
に隣接するｂ相の電極３２ｂとのピッチをＬ１、任意の
ｂ相の電極３２ｂと、この電極３２ｂの図において右側
に隣接するａ相の電極３２ａとのピッチをＬ２とする
と、Ｌ１：Ｌ２が１：１となっている。

【００２５】図４（Ａ）に示すように、固定子３５で
は、Ｕ相の電極３７ａとＶ相の３７ｂを同一幅ｄ２とし
ており、この幅ｄ２は、上記した移動子３０の電極３２
ａ，３２ｂの幅ｄ１と同一である。また、接地部４０の
第１部分４０ａの幅ｄ３は、上記Ｕ相及びＶ相の電極３
２ａ，３２ｂの２倍に設定し、第２部分４０ｂの幅ｄ４
は、第１部分４０ａの幅ｄ３の１／５に設定している。
さらに、電極３７ａ，３７ｂ及び接地部４０の第１部分
４０ａ、第２部分４０ｂ間を同一間隔ｄ’２に設定して
おり、この間隔ｄ’２は上記移動子３０の間隔ｄ’１の
５／６である。よって、固定子３５では、Ｕ相の電極３
７ａとＶ相の電極３７ｂの間の間隔が不均一となってい
る。すなわち、任意のＶ相の電極３７ｂと、この電極３
７ｂの図において右側に隣接するＵ相の電極３７ａとの
ピッチをＬ３、任意のＵ相の電極３７ａと、この電極３
７ｂの図１中右側に隣接するＵ相の電極３７ａとのピッ
チをＬ４とすると、Ｌ３：Ｌ４が５：３となっている。

【００２６】上記幅ｄ１〜ｄ３及び間隔ｄ’１，ｄ’２
の比は、ｄ１：ｄ２：ｄ３：ｄ’１：ｄ’２＝１０：１
０：２０：４：６：５となっている。よって、固定子３
０における上記１回のサイクルＣの長さと、移動子３０
におけるＵ相の電極３７ａとＶ相の電極３７ｂの組を２
回繰り返した長さＣ’とが同一である。

【００２７】図２に示すように、電圧切換手段２３は、
スイッチＳＷ１〜ＳＷ８を備え、各移動子３０及び固定
子３５の電極３２ａ，３２ｂ，３７ａ，３７ｂは、電圧
切換手段２３を介して高圧電源２７側に接続されてい
る。なお、図２では、説明のために一対の移動子３０及
び固定子３５のみを図示している。

【００２８】移動子３０のａ相の電極３２ａは、給電部
３３ＡからスイッチＳＷ１を介して高圧電源２７の
“−”側とグランド３９とに接続されている。また、移
動子３０のｂ相の電極３２ｂは、給電部３３Ｂからスイ
ッチＳＷ２を介して高圧電源２７の“＋”側とグランド
３９とに接続されている。

【００２９】固定子３５のＵ相の電極３７ａは、給電部
３８Ａから、スイッチＳＷ３を介して高圧電源２７の
“−”側と接続し、スイッチＳＷ５を介して高圧電源２
５の“＋”側と接続し、さらに、スイッチＳＷ７を介し
てグランド３９に接続している。同様に、上記固定子３
５のＶ相の電極３７ｂは、給電部３８Ｂから、スイッチ
ＳＷ４，ＳＷ６，ＳＷ８を介して、高圧電源２７の
“−”側と“＋”側及びグランド３９に接続されてい
る。

【００３０】制御手段２５は、電圧切換手段２３のスイ
ッチＳＷ１〜ＳＷ８を以下のように切り換えて、各移動
子３０及び固定子３５の電極３２ａ，３２ｂ，３７ａ，
３７ｂに印加する電圧の極性を変化させる。

【００３１】まず、移動子３０の電極３２ａ，３２ｂに
“−”又は“＋”の高電圧を印加する場合には、スイッ
チＳＷ１，ＳＷ２をａ１，ｂ１側に切り換える。また、
これらの電極ａ１，ｂ１をグランド３９に接続する場合
には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２をａ２，ｂ２側に切り換
える。

【００３２】一方、固定子３５の電極３７ａ，３７ｂに
“−”の高電圧を印加するときには、制御手段２５はス
イッチＳＷ３，ＳＷ４を閉成し、スイッチＳＷ５〜ＳＷ
８を開成する。また、固定子３５の電極３７ａ，３７ｂ
に“＋”の高電圧を印加するときには、制御手段２５は
スイッチＳＷ５，ＳＷ６を閉成し、スイッチＳＷ３，Ｓ
Ｗ４及びスイッチＳＷ７，ＳＷ８を開成する。さらに、
固定子３５の電極３２ａ，３２ｂの電位を“０”にする
場合は、スイッチＳＷ７，ＳＷ８を閉成すると共に、ス
イッチＳＷ３〜ＳＷ６を開成する。

【００３３】次に、第１実施形態の動作について説明す
る。この静電アクチュエータでは、操作スイッチ２６の
設定に応じて移動子３０の電極３２ａ，３２ｂに固定的
に電圧を印加する一方、固定子３５の電極３７ａ，３７
ｂに周期的に極性を切り換えて高電圧を印加する。図５
において、時刻ｔ_０までは、操作スイッチ２６が“停
止”に設定されている。この間、スイッチＳＷ１，ＳＷ
２はａ２，ｂ２側、スイッチＳＷ３〜ＳＷ６は開状態、
スイッチＳＷ７，ＳＷ８は閉状態である。そのため、移
動子３０の電極３２ａ，３２ｂ及び固定子３５の電極３
７ａ，３７ｂの電位は“０”である。よって、電極３２
ａ〜３７ｂ間にクーロン力は作用せず、移動子３０は停
止状態にある。

【００３４】時刻ｔ_０以降は、操作スイッチ２６が“右
側に移動”に設定される。この時、移動子３０のａ相の
電極３２ａには“＋”の高電圧が固定的に印加され、移
動子３０のｂ相の電極３２ｂには“−”の高電圧が固定
的に印加される。一方、固定子３５のＵ相及びＶ相の電
極３７ａ，３７ｂに対して、極性を周期的に切り換えて
電圧が印加される。この固定子３５に対して印加する電
圧の極性の切り換えの周期Ｔは、等時間間隔αの８個の
ステップからなる。また、Ｕ相の電極３７ａとＶ相の電
極３７ｂに対して同一のパターンで極性及び電圧値を切
り換えているが、Ｖ相はＵ相に対して２ステップ（１／
４＊Ｔ）分だけ位相を遅らせて極性を切り換えている。

【００３５】まず、第１のステップ（図５の時刻ｔ_０か
ら時刻ｔ_１）では、図６（Ａ）に示すように、Ｕ相：
“０”、Ｖ相：“−”とする。第２のステップ（図３の
時刻ｔ_１から時刻ｔ_２）では、図６（Ｂ）に示すよう
に、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“−”とする。第３のステッ
プ（図５の時刻ｔ_２から時刻ｔ_３）では、図６（Ｃ）に
示すように、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“０”とする。第４
のステップ（図５の時刻ｔ_３から時刻ｔ_４）では、図７
（Ａ）に示すように、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“＋”とす
る。第５のステップ（図５の時刻ｔ_４から時刻ｔ_５）で
は、図７（Ｂ）に示すように、Ｕ相：“０”、Ｖ相：
“＋”とする。第６のステップ（図５の時刻ｔ_５から時
刻ｔ_６）では、図７（Ｃ）に示すように、Ｕ相：
“＋”、Ｖ相：“＋”とする。第７のステップ（図５の
時刻ｔ_６から時刻ｔ_７）では、図８（Ａ）に示すよう
に、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“０”とする。第８のステッ
プ（図５の時刻ｔ_７から時刻ｔ_８）では、図８（Ｂ）に
示すように、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“−”とする。以
降、この周期Ｔを繰り返して電圧を印加する。例えば、
時刻ｔ_８から時刻ｔ_９は時刻ｔ_０から時刻ｔ₁と同じく
Ｕ相：“０”、Ｖ相：“−”とする。

【００３６】上記のように移動子３０及び固定子３５の
電極３２ａ〜３７ｂに電圧を印加すると、上記図６から
図８に示すように、移動子３０の電極３２ａ，３２ｂと
固定子３５の電極３７ａ，３７ｂの間との作用する吸引
力・反発力によって、各移動子３０が各固定子３５に対
して図において右方向に移動する。上記のように各移動
子３０の一端は連結板２９Ａによって連結されているた
め、移動部材２１全体が図において右側に移動する。な
お、操作スイッチ２６が“左側に移動”に設定された場
合には、固定子３５の電極３７ａ，３７ｂに対して同一
パターンで、かつＶ相の電極３７ｂに対して、Ｕ相の電
極３７ａより２ステップだけ位相を進ませて、極性を切
り換えて電圧を印加し、これによって移動部材２１全体
が図において左側に移動する。

【００３７】この静電アクチュエータでは、上記のよう
に複数の移動子３０及び固定子３５を積層しているた
め、投影面積あたりの駆動力が高い。

【００３８】また、固定子３５の電極３７ａ，３７ｂの
間隔を不均一としているため、移動子３０を滑らかに駆
動させることができる。

【００３９】さらに、移動子３０、固定子３５とも絶縁
板３１，３６の両面から電極３２ａ〜３７ｂまでの距離
を等しく設定しているため、各移動子３０の両面に駆動
力が均等に作用し、各移動子３０をより滑らかに駆動す
ることができる。

【００４０】さらにまた、上記のように固定子３５で
は、Ｕ相の電極３７ａとＶ相の電極３７ｂとの間に、常
時電位が“０”に保持される接地部４０を設けているた
め、固定子３５の絶縁板３６の帯電を防止することがで
きる。上記図５に示すように、時刻ｔ_１〜ｔ_２、時刻ｔ
_５〜ｔ_６では、固定子３５のＵ相の電極３７ａに印加さ
れる電圧と、Ｖ相の電極３７ｂに対して印加される電圧
の極性が同じであるため、これらの電圧は絶縁板３６を
逆極性に帯電させるように作用する。例えば、上記時刻
ｔ_１〜ｔ_２であれば、絶縁板３６を“＋”に帯電させよ
うとする作用が働く。しかし、電極３７ａ，３７ｂ間に
電位が“０”である接地部４０を設けているため、絶縁
板３６の帯電を防止することができ、帯電による駆動力
の低下を防止することができる。

【００４１】次に、本発明の第２実施形態について説明
する。なお、図９から図１３において、第１実施形態と
同一の要素には同一の符号を付している。

【００４２】図９から図１３に示す本発明の第２実施形
態に係る静電アクチュエータは、移動子４２が固定子４
３に対して相対的に回転する回転型の静電アクチュエー
タであり、円板状の移動子４２と固定子４３とを交互に
積層してなる。

【００４３】移動子４２の絶縁板４４は、両端が閉鎖さ
れた中空円管部材からなる回転軸４６に等間隔で取り付
けられている。図１２に示すように、回転軸４６の周壁
４６ａにねじ部材４７を貫通させており、このねじ部材
４７を中心孔４４ａの周壁に螺合することにより絶縁板
４４を回転軸４６に固定している。なお、回転軸４６の
下端は、図示しない軸受機構により、図９において矢印
Ａで示す方向に回転自在に支持されている。

【００４４】移動子４２の絶縁板４４内には、図１０に
示すように、細長い長方形状のａ相の電極４８ａ及びｂ
相の電極４８ｂを中心側から外周側へ向けて放射状に設
けている。

【００４５】図１２に示すように、移動子４２の絶縁板
４４の内周側には、円環状のａ相及びｂ相の給電部４９
Ａ，４９Ｂを厚さ方向に間隔をあけて配設している。各
給電部４９Ａ，４９Ｂには、所定間隔で絶縁板４４の厚
さ方向中央部まで突出する突部５０，５１を設けてお
り、電極４８ａ，４８ｂはこれら突部５０，５１の先端
から絶縁板４４の外周側に向けて突出している。そのた
め、第１実施形態と同様、電極４８ａ，４８ｂから絶縁
板４４の上下面４４ａ，４４ｂまでの距離が等しい。各
給電部４９Ａ，４９Ｂの一部には線状の導体５３，５４
の一端が接続しており、この導体５３，５４は上記回転
軸４６の中空部を介して上記電圧切換手段２３に接続し
ている。

【００４６】各固定子４３の絶縁板５５は、その外周を
上記回転軸４６に対して平行に設けた一対のフレーム部
材５７，５７に接着して固定している。これらフレーム
部材５７は、上下端部がＬ状に屈曲した長尺な箱状の本
体５７ａと、この本体５７ａの内部を閉鎖する蓋５７ｂ
とからなる。また、各固定子４３の絶縁板５５の中心部
には、上記回転軸４６を遊挿する挿通孔５５ａを設けて
いる。

【００４７】固定子４３の絶縁板５５内には、図１１に
示すように、細長い長方形状のＵ相の電極５８ａ、Ｖ相
の電極５８ｂ、接地部５９の第１部分５９ａ及び第２部
分５９ｂを放射状に設けている。

【００４８】図１３に示すように、絶縁板５５の外周側
に、円環状のＵ相及びＶ相の給電部６０Ａ，６０Ｂを厚
さ方向に間隔をあけて設けている。また、Ｖ相の給電部
６０Ｂのさらに外周側には、接地部５９の環状の接続部
５９ｃを設けている。上記Ｕ相及びＶ相の電極５８ａ，
５８ｂは給電部６０Ａ，６０Ｂから絶縁板５５の厚さ方
向中央部まで突出する突部６１，６２の先端より回転軸
４６へ向けて突出している。また、上記接地部５９の第
１部分５９ａ及び第２部分５９ｂも、接続部５９ｃから
絶縁体５５の厚さ方向中央部まで突出する突部５９ｄ，
５９ｅの先端から回転軸４６側へ突出している。そのた
め、電極５８ａ，５８ｂ及び接地部５９の第１部分５９
ａ及び第２部分５９ｂから絶縁板５５の上下面での距離
は等しい。

【００４９】上記給電部６０Ａ，６０Ｂには線状の導体
６３，６４の一端が接続している。これらの導体６３，
６４は、一方のフレーム部材５７の内部を介して上記電
圧切換手段２３に接続している。また、上記接地部５９
の接続部５９ｃに接続された線状の導体６５がフレーム
部材５７の内部を介してグランドに接続している。

【００５０】このように、第２実施形態も、移動子４２
及び固定子４３を２相構造としているため、絶縁板４
４，５５にスルーホール等の立体的な配線を設ける必要
がない。

【００５１】第２実施形態では、電極の幅及び間隔を回
転軸４６回りの角度により規定している。すなわち、図
１０及び図１１に示すように、移動子４２の電極４８
ａ，４８ｂの広がり角度をθ１、間隔の広がり角度を
θ’１、固定子４３の電極５８ａ，５８ｂの広がり角度
をθ２、接地部５９の第１部分６０ａ、第２部分の広が
り角度をθ３，θ４、間隔の広がり角度をθ’２とする
と、θ１：θ２：θ３：θ４：θ’１：θ’２＝１０：
１０：２０：４：６：５に設定している。そして、移動
子４２が１回転するのに図１０のサイクルＣをＮ個分要
する場合には、上記比率に（３６０°／６４Ｎ）を乗じ
た角度に設定すればよい。

【００５２】第２実施形態の静電アクチュエータも、上
記第１実施形態と同様に、図５に示すような波形の高電
圧を印加すると、移動子４２の電極４８ａ，４８ｂと固
定子４３の電極５８ａ，５８ｂの間に作用する静電気に
よる吸引力・反発力により移動子４２が駆動される。上
記のように電極４８ａ〜５８ｂ及び接地部５９の絶縁板
４４，５５の両面からの距離を等しく設定しているた
め、各移動子４２の両面に作用する駆動力が均等に作用
するため、シャフト４６は滑らかに回転する。また、固
定子４３に常時電位が“０”に保持される接地部５９を
設けているため、固定子４３の絶縁板５５の帯電を防止
することができる。

【００５３】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上
記実施形態では、移動子の電極に対して極性を固定して
電圧を印加し、固定子の電極に対して極性を切り換えて
電圧を印加しているが、これとは逆に移動子の電極に極
性を切り換えて電圧を印加し、固定子の電極に対して極
性を固定して電圧を印加してもよい。

【００５４】また、上記実施形態では、スイッチにより
電圧の極性を切り換えているが、固定子及び移動子の電
極に交流波形の電圧を印加することにより移動子を駆動
する構成としてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る積層型の静電アクチュエータでは、移動子及び固
定子の電極を２相としているため、スルーホール等の立
体的な配線構造を設ける必要がなく、構造が簡単にな
る。さらに、隣接する２つの電極の間に接地部を設けて
いることにより、移動子や固定子の帯電を防止すること
ができる。さらにまた、上記電極から移動子や固定子の
両面までの距離を等しく設定することにより、移動子の
両面に均等に駆動力が均等に作用し、移動子をより滑ら
かに駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る静電アクチュエ
ータを示す斜視図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る静電アクチュエ
ータを示す概略構成図である。

【図３】（Ａ）は移動子の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の
III−III線での断面図である。

【図４】（Ａ）は固定子の平面図、（Ｂ）は（Ａ）の
IV−IV線での断面図である。

【図５】移動子及び固定子の電極に印加する電圧の波
形を示す波形図である。

【図６】（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は移動子の移動状
態を説明するための概略図である。

【図７】（Ａ），（Ｂ）及び（Ｃ）は移動子の移動状
態を説明するための概略図である。

【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は移動子の移動状態を説明
するための概略図である。

【図９】本発明の第２実施形態に係る静電アクチュエ
ータを示す一部破断斜視図である。

【図１０】図９の部分Xの部分拡大平面図である。

【図１１】図９の部分XIの部分拡大平面図である。

【図１２】図９の部分VIIの部分拡大分解斜視図であ
る。

【図１３】図９の部分VIIIの部分拡大分解斜視図であ
る。

【図１４】（Ａ）は従来の積層型静電アクチュエータ
の一例を示す斜視図（Ｂ）は（Ａ）の静電アクチュエー
タの配線構造を示す概略図である

【図１５】従来の積層型静電アクチュエータの他の例
を示す斜視図である。

【符号の説明】

２１移動部材２２固定部材２３電圧切換手段２５制御手段２６操作スイッチ２７高圧電源３０，４２移動子３５，４３固定子３２ａ，３２ｂ，３７ａ，３７ｂ，４８ａ，４８ｂ，５
８ａ，５８ｂ電極４０，５９接地部４６回転軸

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−194147（ＪＰ，Ａ) 特開平２−311186（ＪＰ，Ａ) 特開平４−281371（ＪＰ，Ａ) 特開平６−78566（ＪＰ，Ａ) 特開平９−51685（ＪＰ，Ａ) 特開平５−176558（ＪＰ，Ａ) 特開平７−274540（ＪＰ，Ａ) 実開平７−16599（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 1/00 H02N 11/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の絶縁板に複数の電極を所定間隔を
あけて配設した複数の固定子と、第２の絶縁板に複数の
電極を所定間隔をあけて配設した複数の移動子とを備
え、上記固定子と移動子を所定間隔をあけて交互に積層
すると共に、固定子及び移動子をそれぞれ一体に連結し
てなり、移動子の電極と固定子の電極の間に発生する静
電気による吸引力及び反発力によって移動子を駆動する
積層型の静電アクチュエータであって、上記移動子の電極を一つ置きに配設された電極毎に互い
に接続して２相とすると共に、上記固定子の電極を一つ
置きに配置された電極毎に互いに接続して２相とし、上記移動子及び固定子の少なくとも一方において、隣接
する２つの電極の間に接地部を設け、上記固定子の各電極は、上記第１の絶縁板の一方の表面
までの距離と、他方の表面までの距離とが等しくなるよ
うに設けられ、かつ、上記移動子の各電極は、上記第２の絶縁板の一方の表面
までの距離と、他方の表面までの距離とが等しくなるよ
うに設けられていることを特徴とする、静電アクチュエ
ータ。
【請求項２】上記移動子は固定子に対して相対的に直
進移動するものであることを特徴とする請求項１に記載
の静電アクチュエータ。
【請求項３】上記移動子は固定子に対して相対的に回
転するものであることを特徴とする請求項１に記載の静
電アクチュエータ。