JP5804374B2 - Electrostatic actuator - Google Patents

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本発明は電極間に印加した電圧による静電力を利用した静電アクチュエータに関し、さらに詳しくは、可動電極等の形状を工夫することにより静電エネルギーを効率よく機械的な弾性エネルギーとして蓄積し、その弾性エネルギーによって高効率の機械的な動作を行う静電アクチュエータに関するものである。   The present invention relates to an electrostatic actuator using an electrostatic force generated by a voltage applied between electrodes, and more specifically, electrostatic energy is efficiently accumulated as mechanical elastic energy by devising the shape of a movable electrode and the like. The present invention relates to an electrostatic actuator that performs mechanical operation with high efficiency by elastic energy.

電極間に電圧を印加し、それらの電極間に作用する静電力を利用した静電アクチュエータは、インクジェットプリンタの印字ヘッドやその他の微小ポンプ、微小駆動機構として使用されている。このような静電アクチュエータとしては、下記の特許文献1、特許文献2に記載されたようなものがある。特許文献1には、可動電極と固定電極がともに平行な平板状の電極で構成されたインクジェットの記録ヘッドが記載されている。特許文献2には、可動電極と固定電極がともに平板状の電極で構成され、それらの電極が非平行に配置されたインクジェット記録装置の記録ヘッドが記載されている。   An electrostatic actuator that applies a voltage between electrodes and uses an electrostatic force acting between the electrodes is used as a print head of an ink jet printer, another micro pump, or a micro drive mechanism. Such electrostatic actuators include those described in Patent Document 1 and Patent Document 2 below. Patent Document 1 describes an ink jet recording head in which a movable electrode and a fixed electrode are both formed of flat plate-like electrodes. Patent Document 2 describes a recording head of an ink jet recording apparatus in which both a movable electrode and a fixed electrode are constituted by flat electrodes, and these electrodes are arranged non-parallel.

このような平板状の電極による静電アクチュエータの動作を説明する。図11は静電アクチュエータを利用したポンプ10の構成を示す断面図である。可動電極2は、周辺部が固定されているが、中央部は弾性変形により上下の変位が可能である。ポンプ10の底部には固定電極3が固定されている。また、固定電極3の上面には絶縁被膜4が形成されており、可動電極2と固定電極3とが電気的に短絡してしまうことを防止している。駆動電源9は断続的な直流電圧を可動電極2と固定電極3とに印加するものである。   The operation of the electrostatic actuator using such flat electrodes will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the pump 10 using an electrostatic actuator. The movable electrode 2 has a fixed peripheral portion, but the central portion can be displaced up and down by elastic deformation. A fixed electrode 3 is fixed to the bottom of the pump 10. In addition, an insulating coating 4 is formed on the upper surface of the fixed electrode 3 to prevent the movable electrode 2 and the fixed electrode 3 from being electrically short-circuited. The drive power supply 9 applies intermittent DC voltage to the movable electrode 2 and the fixed electrode 3.

可動電極2と固定電極3に電圧が印加されていない状態では、可動電極2は実線で示すように固定電極3と平行な状態となっている。可動電極2と固定電極3間に電圧が印加されると、可動電極2は印加電圧による静電引力により固定電極3側に引き寄せられて弾性変形し、二点鎖線で示された位置に移動する。このように、駆動電源9から断続的な直流電圧を可動電極2と固定電極3間に印加することにより、可動電極2は上下方向の矢印で示すように上下方向に振動する。   In a state where no voltage is applied to the movable electrode 2 and the fixed electrode 3, the movable electrode 2 is in a state parallel to the fixed electrode 3 as shown by a solid line. When a voltage is applied between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3, the movable electrode 2 is attracted to the fixed electrode 3 side by an electrostatic attractive force due to the applied voltage, elastically deforms, and moves to a position indicated by a two-dot chain line. . Thus, by applying intermittent DC voltage from the drive power supply 9 between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3, the movable electrode 2 vibrates in the vertical direction as indicated by the vertical arrows.

可動電極2が振動することにより、ポンプ10の流体収容室11の容積が変動するため、流体が流入路12から流入し、次いで、流体が流出路13から流出する。なお、流入路12および流出路13には、逆止弁を設けたり、流体抵抗に差を設けたりすることで、流体が矢印で示すように一定方向に駆動されるようになっている。このようにして、静電アクチュエータによりポンプ10の動作が実現されている。   When the movable electrode 2 vibrates, the volume of the fluid storage chamber 11 of the pump 10 varies, so that the fluid flows in from the inflow path 12 and then the fluid flows out from the outflow path 13. In addition, the inflow path 12 and the outflow path 13 are provided with a check valve or a difference in fluid resistance, so that the fluid is driven in a certain direction as indicated by arrows. In this way, the operation of the pump 10 is realized by the electrostatic actuator.

図11のような静電アクチュエータにおいては、印加電圧による静電引力により可動電極2が弾性変形し、弾性エネルギーが可動電極2に蓄積される。次に、可動電極2と固定電極3間への電圧印加を停止すれば、可動電極2に蓄積された弾性エネルギーにより、可動電極2を元の位置に戻すような力が作用して、その力によりアクチュエータとしての動作が実現されるのである。すなわち、可動電極2に蓄積される弾性エネルギーが大きいほど、アクチュエータとしての性能も向上する。   In the electrostatic actuator as shown in FIG. 11, the movable electrode 2 is elastically deformed by the electrostatic attractive force caused by the applied voltage, and elastic energy is accumulated in the movable electrode 2. Next, if the voltage application between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3 is stopped, the elastic energy accumulated in the movable electrode 2 causes a force to return the movable electrode 2 to its original position. Thus, the operation as an actuator is realized. That is, the greater the elastic energy accumulated in the movable electrode 2, the better the performance as an actuator.

特開平2−289351号公報JP-A-2-289351 特許第3432346号公報Japanese Patent No. 3432346

図11のような静電アクチュエータにおいて、アクチュエータの動作範囲を拡大するために、可動電極2と固定電極3間に印加する電圧を増大させた場合を考える。図12は可動電極2と固定電極3間の電圧を増大させた状態を示す図である。可動電極2はさらに固定電極3側に引き寄せられ、可動電極2の中央部分が固定電極3上面の絶縁被膜4に接触している。この絶縁被膜4は可動電極2の移動を制限する手段(移動制限手段)として機能している。   In the electrostatic actuator as shown in FIG. 11, consider a case where the voltage applied between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3 is increased in order to expand the operating range of the actuator. FIG. 12 is a diagram showing a state where the voltage between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3 is increased. The movable electrode 2 is further drawn toward the fixed electrode 3, and the central portion of the movable electrode 2 is in contact with the insulating coating 4 on the upper surface of the fixed electrode 3. This insulating coating 4 functions as means for restricting movement of the movable electrode 2 (movement restriction means).

可動電極2において絶縁被膜4との接触によりそれ以上の移動を制限された領域、言い換えれば、移動が終端位置に達した領域を移動終端領域2aと呼ぶことにする。図12に示すように、移動終端領域2aにおける可動電極2は平坦な形状となっている。この部分の可動電極2の形状は電圧を印加しない時の形状とほぼ同様である。すなわち、可動電極2全体に作用する引っ張り力による弾性変形を除けば、移動終端領域2aでは曲げ変形による形状変化がなくなっている。 In the movable electrode 2, a region where further movement is restricted by contact with the insulating coating 4 , in other words, a region where the movement has reached the terminal position is referred to as a movement terminal region 2 a. As shown in FIG. 12, the movable electrode 2 in the movement termination region 2a has a flat shape. The shape of the movable electrode 2 in this portion is almost the same as the shape when no voltage is applied. That is, except for the elastic deformation due to the pulling force acting on the entire movable electrode 2, the shape change due to the bending deformation is eliminated in the moving terminal region 2a.

したがって、この場合、可動電極2に蓄積される弾性エネルギーは、移動終端領域2aではかえって減少し、その分が可動電極2の周辺部分に集中して蓄積されることになる。このように、従来の静電アクチュエータにおいては、電極間に印加する電圧を増大させても、移動終端領域2aに蓄積される弾性エネルギーは減少してしまい、静電エネルギーを効率よく弾性エネルギーに変換して蓄積できないことが分かる。また、弾性エネルギーは可動電極2の周辺部分に集中して蓄積されることになるので、弾性ひずみもその部分に集中してしまい、可動電極2の強度および耐久性の観点からも問題がある。弾性ひずみの集中する部分で電極の疲労破壊等が発生しやすくなってしまい、静電アクチュエータとしての信頼性が低下してしまう。 Therefore, in this case, the elastic energy accumulated in the movable electrode 2 is reduced in the movement termination region 2a, and the corresponding amount is concentrated and accumulated in the peripheral portion of the movable electrode 2. As described above, in the conventional electrostatic actuator, even if the voltage applied between the electrodes is increased, the elastic energy accumulated in the moving terminal region 2a is reduced, and the electrostatic energy is efficiently converted into elastic energy. You can't accumulate. Further, since the elastic energy is concentrated and accumulated in the peripheral portion of the movable electrode 2, the elastic strain is also concentrated in that portion, which causes a problem from the viewpoint of the strength and durability of the movable electrode 2. The fatigue failure of the electrode tends to occur at the portion where the elastic strain is concentrated, and the reliability as an electrostatic actuator is lowered.

そこで、本発明は、可動電極等の形状を工夫することにより静電エネルギーを効率よく機械的な弾性エネルギーとして蓄積し、その弾性エネルギーによって高効率の機械的な動作を行う静電アクチュエータを提供することを目的とする。また、可動電極に蓄積する弾性エネルギーを可動電極全体に分散して蓄積するようにして、疲労破壊等を減少させ、信頼性の高い静電アクチュエータを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides an electrostatic actuator that efficiently accumulates electrostatic energy as mechanical elastic energy by devising the shape of a movable electrode or the like, and performs high-efficiency mechanical operation using the elastic energy. For the purpose. It is another object of the present invention to provide a highly reliable electrostatic actuator that reduces fatigue fracture and the like by dispersing and storing elastic energy accumulated in the movable electrode over the entire movable electrode.

上記目的を達成するために、本発明の静電アクチュエータは、弾性変形により位置および形状が変化可能な可動電極と、前記可動電極と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極と、前記可動電極と前記固定電極との電気的接触を防止するように前記可動電極の移動を制限する移動制限手段と、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極を前記固定電極方向に変位させる駆動電源とを有する。前記可動電極は、前記移動制限手段を介する前記固定電極との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、前記駆動電源は、前記可動電極に対して前記移動制限手段による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極と前記固定電極との間に印加するものである。 In order to achieve the above object, an electrostatic actuator according to the present invention includes a movable electrode whose position and shape can be changed by elastic deformation, a fixed electrode disposed at a fixed position at a distance from the movable electrode, and the movable actuator. A movement restricting means for restricting movement of the movable electrode so as to prevent an electrical contact between the electrode and the fixed electrode; a voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode; And a driving power source for displacing in the fixed electrode direction. The movable electrode accumulates elastic energy due to elastic bending deformation in a movement termination region where movement reaches a termination position by contact with the fixed electrode via the movement limiting means , and the drive power supply A voltage larger than a voltage at which movement restriction by the movement restriction means is started is applied to the movable electrode between the movable electrode and the fixed electrode.

また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動電極は、周辺部が固定位置に固定されており、弾性変形により中央部近傍が変位可能なものであることが好ましい。   In the electrostatic actuator described above, it is preferable that the movable electrode has a peripheral portion fixed at a fixed position, and the vicinity of the central portion can be displaced by elastic deformation.

また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動電極は、厚さが一定ではなく位置に応じて異なる形状とすることができる。   Further, in the above electrostatic actuator, the movable electrode may have a shape that is not constant and varies depending on the position.

また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動電極は、前記可動電極と前記固定電極との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域が連続的に増加する形状であることが好ましいIn the electrostatic actuator, it is preferable that the movable electrode has a shape in which the movement termination region continuously increases as a voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode increases .

また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動電極および固定電極は、前記駆動電源による電圧印加がないときの前記可動電極と前記固定電極との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものであることが好ましい。 In the electrostatic actuator described above, the movable electrode and the fixed electrode may be continuously arranged according to a position instead of a constant distance between the movable electrode and the fixed electrode when no voltage is applied by the driving power source. It is preferable that the shape changes .

また、本発明の静電アクチュエータは、弾性変形により位置および形状が変化可能な可動部材と、前記可動部材に一体的に設けられた可動電極と、前記可動部材と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極と前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極を前記固定電極方向に変位させる駆動電源とを有する。前記可動部材は、前記可動電極に対して前記固定電極側に配置され、前記可動電極と前記固定電極との電気的接触を防止するとともに、前記固定電極との接触により前記可動電極の移動を制限するものであり、前記可動部材は、前記固定電極との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、前記駆動電源は、前記可動部材と前記固定電極との接触による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極と前記固定電極との間に印加するものである。 The electrostatic actuator of the present invention is arranged at a fixed position with a movable member whose position and shape can be changed by elastic deformation, a movable electrode integrally provided on the movable member, and a distance from the movable member. having a fixed electrode that is, the voltage is applied between the movable electrode and the fixed electrode, and a driving power source for displacing the movable electrode to the fixed electrode direction by an electrostatic force. The movable member is disposed on the fixed electrode side with respect to the movable electrode, prevents electrical contact between the movable electrode and the fixed electrode, and restricts movement of the movable electrode by contact with the fixed electrode. The movable member accumulates elastic energy due to elastic bending deformation in a movement terminal region where the movement reaches a terminal position by contact with the fixed electrode, and the drive power supply A voltage larger than a voltage at which movement restriction due to contact between the movable member and the fixed electrode is started is applied between the movable electrode and the fixed electrode.

また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材は、周辺部が固定位置に固定されており、弾性変形により中央部近傍が変位可能なものであることが好ましい。   In the electrostatic actuator described above, it is preferable that the movable member has a peripheral portion fixed at a fixed position, and the vicinity of the central portion can be displaced by elastic deformation.

また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材は、厚さが一定ではなく位置に応じて異なる形状とすることができる。   Further, in the above electrostatic actuator, the movable member may have a shape that is not constant and varies depending on the position.

また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材は、前記可動電極と前記固定電極との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域が連続的に増加する形状であることが好ましいIn the electrostatic actuator, it is preferable that the movable member has a shape in which the movement termination region continuously increases as a voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode increases .

また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材および固定電極は、前記駆動電源による電圧印加がないときの前記可動部材と前記固定電極との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものであることが好ましい。 Further, in the above electrostatic actuator, the movable member and the fixed electrode are not continuously constant according to the position but the distance between the movable member and the fixed electrode when no voltage is applied by the driving power source. It is preferable that the shape changes .

また、本発明の静電アクチュエータは、弾性変形により位置および形状が変化可能な可動部材と、前記可動部材と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極と、前記可動部材に対して前記固定電極側に一体的に設けられた可動電極と、前記可動電極と前記固定電極との電気的接触を防止するように前記可動電極の移動を制限する移動制限手段と、前記可動電極と前記固定電極との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極を前記固定電極方向に変位させる駆動電源とを有する。前記可動部材は、前記可動電極および前記移動制限手段を介する前記固定電極との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、前記駆動電源は、前記可動部材に対して前記移動制限手段による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極と前記固定電極との間に印加するものである。Further, the electrostatic actuator of the present invention includes a movable member whose position and shape can be changed by elastic deformation, a fixed electrode disposed at a fixed position at a distance from the movable member, and the fixed to the movable member. A movable electrode integrally provided on the electrode side; movement limiting means for restricting movement of the movable electrode so as to prevent electrical contact between the movable electrode and the fixed electrode; and the movable electrode and the fixed electrode And a driving power source that displaces the movable electrode in the direction of the fixed electrode by electrostatic force. The movable member accumulates elastic energy due to elastic bending deformation in a movement termination region where movement has reached a termination position by contact with the movable electrode and the fixed electrode via the movement limiting means, The drive power supply applies a voltage between the movable electrode and the fixed electrode that is greater than a voltage at which movement restriction by the movement restriction unit is started on the movable member.

また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材は、前記可動電極と前記固定電極との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域が連続的に増加する形状であることが好ましい。In the electrostatic actuator, it is preferable that the movable member has a shape in which the movement termination region continuously increases as a voltage applied between the movable electrode and the fixed electrode increases.

また、上記の静電アクチュエータにおいて、前記可動部材および固定電極は、前記駆動電源による電圧印加がないときの前記可動部材と前記固定電極との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものであることが好ましい。Further, in the above electrostatic actuator, the movable member and the fixed electrode are not continuously constant according to the position but the distance between the movable member and the fixed electrode when no voltage is applied by the driving power source. It is preferable that the shape changes.

本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。   Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.

静電アクチュエータの可動電極または可動部材の移動終端領域に弾性的な曲げ変形を生じさせて弾性エネルギーを蓄積することにより、弾性エネルギーを広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積する弾性エネルギーを増大させることができる。そして、静電アクチュエータの動作効率や性能を向上させることができる。また、可動電極または可動部材の疲労破壊等を減少させ、静電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。 By generating elastic bending deformation in the movable terminal area of the movable electrode or movable member of the electrostatic actuator and accumulating elastic energy, the elastic energy can be distributed and accumulated in a wide area, and the accumulated elastic energy Can be increased. And the operating efficiency and performance of an electrostatic actuator can be improved. In addition, fatigue failure of the movable electrode or the movable member can be reduced, and the reliability of the electrostatic actuator can be improved.

印加する電圧が増大するにつれて可動電極または可動部材の移動終端領域が連続的に増加するものでは、静電アクチュエータの動作量を印加電圧によって容易に制御することができる。 In the case where the movement termination region of the movable electrode or the movable member continuously increases as the applied voltage increases, the operation amount of the electrostatic actuator can be easily controlled by the applied voltage.

図1は、本発明の静電アクチュエータを利用したポンプ1の構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a pump 1 using the electrostatic actuator of the present invention. 図2は、本発明の静電アクチュエータの動作を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the operation of the electrostatic actuator of the present invention. 図3は、本発明の他の形態の静電アクチュエータを利用したポンプ1aの構成を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a pump 1a using an electrostatic actuator according to another embodiment of the present invention. 図4は、他の形態の静電アクチュエータの動作を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of another form of electrostatic actuator. 図5は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a modification of the electrostatic actuator of the present invention. 図6は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。FIG. 6 is a view showing a modification of the electrostatic actuator of the present invention. 図7は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。FIG. 7 is a view showing a modification of the electrostatic actuator of the present invention. 図8は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。FIG. 8 is a view showing a modification of the electrostatic actuator of the present invention. 図9は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。FIG. 9 is a view showing a modification of the electrostatic actuator of the present invention. 図10は、本発明の静電アクチュエータの変形例を示す図である。FIG. 10 is a view showing a modification of the electrostatic actuator of the present invention. 図11は、従来の静電アクチュエータを利用したポンプ10の構成を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration of a pump 10 using a conventional electrostatic actuator. 図12は、従来の静電アクチュエータの動作を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating the operation of a conventional electrostatic actuator.

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の静電アクチュエータを利用したポンプ1の構成を示す断面図である。可動電極2は、周辺部がポンプ1の本体に固定されているが、中央部は弾性変形により上下の変位が可能である。ポンプ1の底部には固定電極3が固定されている。また、固定電極3の上面には絶縁被膜4が形成されており、可動電極2と固定電極3とが電気的に短絡してしまうことを防止している。可動電極2は下方向に変位しても、絶縁被膜4に接触するとそれ以上は変位できない。このように、絶縁被膜4は可動電極2の移動を制限する移動制限手段として機能する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a pump 1 using the electrostatic actuator of the present invention. The peripheral part of the movable electrode 2 is fixed to the body of the pump 1, but the center part can be displaced up and down by elastic deformation. A fixed electrode 3 is fixed to the bottom of the pump 1. In addition, an insulating coating 4 is formed on the upper surface of the fixed electrode 3 to prevent the movable electrode 2 and the fixed electrode 3 from being electrically short-circuited. Even if the movable electrode 2 is displaced downward, it cannot be displaced further when it contacts the insulating coating 4. Thus, the insulating coating 4 functions as a movement restricting means that restricts the movement of the movable electrode 2.

可動電極2は、外力が作用しない状態で、図示のような断面形状となるように形成されている。すなわち、上面は平面形状であるが、下面は凹面となるような曲面形状に形成されている。したがって、可動電極2の周辺部の厚さは中央部の厚さよりも大きくなっている。また、固定電極3の上面は平面形状であるので、可動電極2と固定電極3の両電極間の距離も一定ではない。可動電極2の周辺部における両電極間の距離は、中央部における両電極間の距離よりも小さくなっている。   The movable electrode 2 is formed so as to have a cross-sectional shape as shown in the figure without external force acting. In other words, the upper surface has a planar shape, but the lower surface has a curved surface that is concave. Therefore, the thickness of the peripheral part of the movable electrode 2 is larger than the thickness of the central part. Further, since the upper surface of the fixed electrode 3 has a planar shape, the distance between both the movable electrode 2 and the fixed electrode 3 is not constant. The distance between the two electrodes in the peripheral part of the movable electrode 2 is smaller than the distance between the two electrodes in the central part.

駆動電源9は断続的な直流電圧を可動電極2と固定電極3との間に印加するものである。可動電極2と固定電極3間に電圧が印加されていない状態では、可動電極2に静電引力は働かず、可動電極2は図1に示すような状態となっている。可動電極2と固定電極3間に電圧が印加されると、可動電極2は印加電圧による静電引力により固定電極3側に引き寄せられ弾性変形して変位する。このように、駆動電源9から断続的な直流電圧を可動電極2と固定電極3間に印加することにより、可動電極2は上下方向の矢印で示すように上下方向に振動する。   The drive power source 9 applies intermittent DC voltage between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3. In a state where no voltage is applied between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3, no electrostatic attractive force acts on the movable electrode 2, and the movable electrode 2 is in a state as shown in FIG. When a voltage is applied between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3, the movable electrode 2 is attracted to the fixed electrode 3 side by an electrostatic attractive force due to the applied voltage and is elastically deformed and displaced. Thus, by applying intermittent DC voltage from the drive power supply 9 between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3, the movable electrode 2 vibrates in the vertical direction as indicated by the vertical arrows.

なお、駆動電源9が電極間に印加する電圧は、断続的な直流電圧には限らず、極性が交互に変化する交流電圧であってもよい。可動電極2と固定電極3は、電極間に電圧が印加されるとその極性には無関係に電極間に静電引力が作用する。したがって、電極間に交流電圧を印加することによっても可動電極2を振動させることができる。   The voltage applied between the electrodes by the drive power supply 9 is not limited to an intermittent DC voltage, but may be an AC voltage whose polarity changes alternately. When a voltage is applied between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3, an electrostatic attractive force acts between the electrodes regardless of the polarity. Therefore, the movable electrode 2 can also be vibrated by applying an AC voltage between the electrodes.

可動電極2が振動することにより、ポンプ1の流体収容室11の容積が変動するため、流体が流入路12から流入し、次いで、流体が流出路13から流出する。なお、流入路12および流出路13には、逆止弁を設けたり、流体抵抗に差を設けたりすることで、流体が矢印で示すように一定方向に駆動されるようになっている。このようにして、静電アクチュエータによるポンプ1が実現できる。   When the movable electrode 2 vibrates, the volume of the fluid storage chamber 11 of the pump 1 varies, so that the fluid flows in from the inflow path 12 and then the fluid flows out from the outflow path 13. In addition, the inflow path 12 and the outflow path 13 are provided with a check valve or a difference in fluid resistance, so that the fluid is driven in a certain direction as indicated by arrows. In this way, the pump 1 using an electrostatic actuator can be realized.

図1のような静電アクチュエータにおいては、印加電圧による静電引力により可動電極2が弾性変形し、弾性エネルギーが可動電極2に蓄積される。次に、可動電極2と固定電極3間への電圧印加を停止すれば、可動電極2に蓄積された弾性エネルギーにより、可動電極2を元の位置に戻すような力が作用して、その力によりアクチュエータとしての動作が実現されている。一般的に、可動電極2に蓄積される弾性エネルギーが大きいほど、アクチュエータとしての性能も向上する。   In the electrostatic actuator as shown in FIG. 1, the movable electrode 2 is elastically deformed by the electrostatic attractive force due to the applied voltage, and elastic energy is accumulated in the movable electrode 2. Next, if the voltage application between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3 is stopped, the elastic energy accumulated in the movable electrode 2 causes a force to return the movable electrode 2 to its original position. Thus, the operation as an actuator is realized. In general, the greater the elastic energy accumulated in the movable electrode 2, the better the performance as an actuator.

この静電アクチュエータにおいて、アクチュエータの動作範囲を拡大するために、可動電極2と固定電極3間に印加する電圧を増大させた場合を説明する。図2は可動電極2と固定電極3間の電圧を増大させた状態を示す図である。可動電極2は固定電極3側に引き寄せられ、可動電極2の中央部分が固定電極3上面の絶縁被膜4に接触している。この絶縁被膜4は可動電極2の移動を制限する手段(移動制限手段)として機能している。   In this electrostatic actuator, a case where the voltage applied between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3 is increased in order to expand the operating range of the actuator will be described. FIG. 2 is a diagram showing a state where the voltage between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3 is increased. The movable electrode 2 is drawn toward the fixed electrode 3, and the central portion of the movable electrode 2 is in contact with the insulating coating 4 on the upper surface of the fixed electrode 3. This insulating coating 4 functions as means for restricting movement of the movable electrode 2 (movement restriction means).

可動電極2において絶縁被膜4との接触によりそれ以上の移動を制限された領域、言い換えれば、移動が終端位置に達した領域を移動終端領域2aと呼ぶことにする。図2に示すように、移動終端領域2aにおける可動電極2の下面は平面形状となっている。静電引力が作用しないときの可動電極2の形状は、上面が平面、下面が凹面であったので、移動終端領域2aにおける可動電極2は弾性的な曲げ変形を受けている。すなわち、可動電極2全体に作用する引っ張り力による弾性変形に加えて、移動終端領域2aでは曲げ変形による形状変化が生じている。 In the movable electrode 2, a region where further movement is restricted by contact with the insulating coating 4 , in other words, a region where the movement has reached the terminal position is referred to as a movement terminal region 2 a. As shown in FIG. 2, the lower surface of the movable electrode 2 in the movement termination region 2a has a planar shape. The shape of the movable electrode 2 when the electrostatic attraction does not act is such that the upper surface is flat and the lower surface is concave, so that the movable electrode 2 in the movement termination region 2a is subjected to elastic bending deformation. That is, in addition to the elastic deformation due to the pulling force acting on the entire movable electrode 2, a shape change due to bending deformation occurs in the movement terminal region 2a.

したがって、可動電極2に蓄積される弾性エネルギーは、移動終端領域2aにおいても曲げ変形による弾性エネルギーが蓄積されることになる。このように、本発明の静電アクチュエータにおいては、可動電極2の移動終端領域2aにおいても曲げ変形による弾性エネルギーが蓄積されるため、弾性エネルギーを可動電極2の広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積可能な弾性エネルギーを増大させることができる。また、可動電極2の疲労破壊等を減少させ、静電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。 Therefore, the elastic energy accumulated in the movable electrode 2 is also accumulated in the movement termination region 2a due to bending deformation. As described above, in the electrostatic actuator of the present invention, the elastic energy due to the bending deformation is accumulated also in the movement termination region 2a of the movable electrode 2, so that the elastic energy is distributed and accumulated in a wide region of the movable electrode 2. The elastic energy that can be accumulated can be increased. In addition, fatigue failure of the movable electrode 2 can be reduced and the reliability of the electrostatic actuator can be improved.

なお、この実施の形態においては、絶縁被膜4を固定電極3の上面に設けるようにしているが、必ずしもこのような構成とする必要はなく、絶縁被膜4を可動電極2の下面に設けるようにしてもよい。または、絶縁被膜4を固定電極3の上面と可動電極2の下面の両方に設けてもよい。   In this embodiment, the insulating coating 4 is provided on the upper surface of the fixed electrode 3, but it is not always necessary to have such a configuration, and the insulating coating 4 is provided on the lower surface of the movable electrode 2. May be. Alternatively, the insulating coating 4 may be provided on both the upper surface of the fixed electrode 3 and the lower surface of the movable electrode 2.

次に、本発明の他の形態の静電アクチュエータについて説明する。図3は、本発明の他の形態の静電アクチュエータを利用したポンプ1aの構成を示す断面図である。図1の静電アクチュエータでは可動電極2自体に弾性エネルギーを蓄積するようにしていたが、図3の静電アクチュエータは、可動電極2および可動部材21とを一体的に設け、これらの可動電極2および可動部材21に弾性エネルギーを蓄積するようにしたものである。   Next, an electrostatic actuator according to another embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a pump 1a using an electrostatic actuator according to another embodiment of the present invention. In the electrostatic actuator of FIG. 1, elastic energy is accumulated in the movable electrode 2 itself. However, the electrostatic actuator of FIG. 3 integrally includes the movable electrode 2 and the movable member 21, and these movable electrodes 2. The elastic energy is stored in the movable member 21.

可動電極2は薄板平板状の金属板であり、可動部材21の上面に一体的に固定されている。可動部材21は電気絶縁性の弾性材料からなっている。この場合、可動部材21自体が可動電極2の移動を制限する移動制限手段として機能する。この可動電極2および可動部材21は、周辺部がポンプ1aの本体に固定されているが、中央部は弾性変形により上下の変位が可能である。ポンプ1aの底部には固定電極3が固定されている。   The movable electrode 2 is a thin plate-like metal plate, and is integrally fixed to the upper surface of the movable member 21. The movable member 21 is made of an electrically insulating elastic material. In this case, the movable member 21 itself functions as a movement limiting unit that limits the movement of the movable electrode 2. The movable electrode 2 and the movable member 21 have peripheral portions fixed to the main body of the pump 1a, but the central portion can be displaced up and down by elastic deformation. A fixed electrode 3 is fixed to the bottom of the pump 1a.

可動部材21は、静電引力が作用しない状態で、図示のような断面形状となるように形成されている。すなわち、上面は平面形状であるが、下面は凹面となるような曲面形状に形成されている。したがって、可動部材21の周辺部の厚さは中央部の厚さよりも大きくなっている。また、固定電極3の上面は平面形状であるので、可動部材21と固定電極3の両部材間の距離も一定ではない。可動部材21の周辺部における両部材間の距離は、中央部における両部材間の距離よりも小さくなっている。   The movable member 21 is formed so as to have a cross-sectional shape as illustrated in a state where no electrostatic attractive force is applied. In other words, the upper surface has a planar shape, but the lower surface has a curved surface that is concave. Therefore, the thickness of the peripheral part of the movable member 21 is larger than the thickness of the central part. Further, since the upper surface of the fixed electrode 3 has a planar shape, the distance between both the movable member 21 and the fixed electrode 3 is not constant. The distance between both members in the peripheral part of the movable member 21 is smaller than the distance between both members in the central part.

ポンプ1aの動作すなわち静電アクチュエータの動作は、図1のポンプ1と同様であるため説明を省略する。アクチュエータの動作範囲を拡大するために、可動電極2と固定電極3間に印加する電圧を増大させた場合は、図4に示されている。可動電極2および可動部材21は固定電極3側に引き寄せられ、可動部材21の中央部分が固定電極3の上面に接触している。   The operation of the pump 1a, that is, the operation of the electrostatic actuator is the same as that of the pump 1 of FIG. FIG. 4 shows a case where the voltage applied between the movable electrode 2 and the fixed electrode 3 is increased in order to expand the operating range of the actuator. The movable electrode 2 and the movable member 21 are drawn toward the fixed electrode 3, and the central portion of the movable member 21 is in contact with the upper surface of the fixed electrode 3.

移動終端領域2aにおける可動部材21の下面は平面形状となっている。静電引力が作用しないときの可動部材21の形状は、上面が平面、下面が凹面であったので、移動終端領域2aにおける可動部材21は弾性的な曲げ変形を受けている。すなわち、可動部材21全体に作用する引っ張り力による弾性変形に加えて、移動終端領域2aでは曲げ変形による形状変化が生じている。 The lower surface of the movable member 21 in the movement termination region 2a has a planar shape. The shape of the movable member 21 when the electrostatic attraction does not act is such that the upper surface is flat and the lower surface is concave, so that the movable member 21 in the movement termination region 2a is subjected to elastic bending deformation. That is, in addition to the elastic deformation due to the pulling force acting on the entire movable member 21, a shape change due to bending deformation occurs in the movement terminal region 2a.

したがって、この形態の静電アクチュエータにおいても、可動電極2および可動部材21に蓄積される弾性エネルギーは、可動電極2および可動部材21の広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積可能な弾性エネルギーを増大させることができる。また、可動部材21の疲労破壊等を減少させ、静電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。   Therefore, also in this form of the electrostatic actuator, the elastic energy accumulated in the movable electrode 2 and the movable member 21 can be distributed and accumulated in a wide area of the movable electrode 2 and the movable member 21, and can be accumulated. Energy can be increased. In addition, fatigue failure of the movable member 21 can be reduced, and the reliability of the electrostatic actuator can be improved.

次に、可動電極2、可動部材21、固定電極3の種々の変形例について説明する。図5に示すポンプ1bの静電アクチュエータは、図3の静電アクチュエータと類似した構成である。可動電極2と可動部材21とが一体的に設けられているが、可動電極2は可動部材21の上面ではなく下面に設けられている。また、固定電極3の上面には絶縁被膜4が形成されている。   Next, various modifications of the movable electrode 2, the movable member 21, and the fixed electrode 3 will be described. The electrostatic actuator of the pump 1b shown in FIG. 5 has a configuration similar to the electrostatic actuator of FIG. Although the movable electrode 2 and the movable member 21 are provided integrally, the movable electrode 2 is provided on the lower surface rather than the upper surface of the movable member 21. An insulating film 4 is formed on the upper surface of the fixed electrode 3.

図6に示すポンプ1cの静電アクチュエータは、可動電極2の形状が図1の静電アクチュエータとは異なっている。静電引力が作用しない状態の可動電極2は、上面は平面形状であり、下面が凸面となるような曲面形状に形成されている。したがって、可動電極2の周辺部の厚さは中央部の厚さよりも小さくなっている。また、固定電極3の上面は平面形状であるので、可動電極2の周辺部における電極間の距離は、中央部における電極間の距離よりも大きくなっている。   The electrostatic actuator of the pump 1c shown in FIG. 6 is different in the shape of the movable electrode 2 from the electrostatic actuator of FIG. The movable electrode 2 in a state where the electrostatic attractive force does not act is formed in a curved shape such that the upper surface has a planar shape and the lower surface becomes a convex surface. Therefore, the thickness of the peripheral part of the movable electrode 2 is smaller than the thickness of the central part. Further, since the upper surface of the fixed electrode 3 has a planar shape, the distance between the electrodes in the peripheral portion of the movable electrode 2 is larger than the distance between the electrodes in the central portion.

図7に示すポンプ1dの静電アクチュエータは、可動電極2の下面形状が曲面であると同時に、固定電極3の上面形状も曲面としたものである。可動電極2の下面を凸面となるような曲面形状とし、固定電極3の上面も凸面となるような曲面形状とした。図8に示すポンプ1eの静電アクチュエータは、可動電極2を従来のような平板状としたものである。その代わり、固定電極3の上面形状を凸面となるような曲面形状とした。   In the electrostatic actuator of the pump 1d shown in FIG. 7, the lower surface shape of the movable electrode 2 is a curved surface, and the upper surface shape of the fixed electrode 3 is also a curved surface. The lower surface of the movable electrode 2 has a curved surface shape that becomes a convex surface, and the upper surface of the fixed electrode 3 has a curved surface shape that also becomes a convex surface. The electrostatic actuator of the pump 1e shown in FIG. 8 has a movable electrode 2 having a flat plate shape as in the prior art. Instead, the upper surface shape of the fixed electrode 3 is a curved surface shape that becomes a convex surface.

図9に示すポンプ1fの静電アクチュエータは、可動電極2の上面形状は平面であるが、下面形状が複数の凹凸部を有する曲面となっているものである。図10に示すポンプ1gの静電アクチュエータは、可動電極2の上面形状および下面形状が複数の凹凸部を有する曲面となっている。すなわち可動電極2は波板状となっている。図9または図10に示すように凹凸部の数を増やすことにより、可動電極2における曲げ変形による弾性エネルギーの蓄積量が増大する。   In the electrostatic actuator of the pump 1 f shown in FIG. 9, the upper surface shape of the movable electrode 2 is a flat surface, but the lower surface shape is a curved surface having a plurality of uneven portions. In the electrostatic actuator of the pump 1g shown in FIG. 10, the upper surface shape and the lower surface shape of the movable electrode 2 are curved surfaces having a plurality of uneven portions. That is, the movable electrode 2 is corrugated. As shown in FIG. 9 or 10, the amount of elastic energy accumulated due to bending deformation in the movable electrode 2 increases by increasing the number of the uneven portions.

図5から図10に示す変形例においても、移動終端領域における可動電極2および可動部材21は弾性的な曲げ変形を受けて、曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積する。それにより弾性エネルギーを広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積する弾性エネルギーを増大させることができる。なお、図6から図10に示す変形例は、可動電極2自体に弾性エネルギーを蓄積するものであるが、図3または図5のように可動部材21を可動電極2と一体的に設けて、可動電極2および可動部材21に弾性エネルギーを蓄積するようにしてもよい。 Also in the modified examples shown in FIGS. 5 to 10, the movable electrode 2 and the movable member 21 in the movement termination region are subjected to elastic bending deformation and accumulate elastic energy due to the bending deformation. Thereby, elastic energy can be distributed and stored in a wide area, and the stored elastic energy can be increased. 6 to 10 store elastic energy in the movable electrode 2 itself, but the movable member 21 is provided integrally with the movable electrode 2 as shown in FIG. 3 or FIG. Elastic energy may be accumulated in the movable electrode 2 and the movable member 21.

以上の実施の形態および変形例に示すように、可動電極2または可動部材21の形状と、固定電極3の形状は種々の形態が可能である。可動電極2または可動部材21が移動終端領域において弾性的な曲げ変形を受けることが重要である。したがって、静電引力が作用しない状態での可動電極2または可動部材21の下面形状と、固定電極3の上面形状とは互いに異なる形状である。また、可動電極2または可動部材21の下面と固定電極3の上面との間の距離は一定ではなく位置によって異なるものとなる。 As shown in the above embodiments and modifications, the shape of the movable electrode 2 or the movable member 21 and the shape of the fixed electrode 3 can be various. It is important that the movable electrode 2 or the movable member 21 undergoes an elastic bending deformation in the movement termination region. Therefore, the shape of the lower surface of the movable electrode 2 or the movable member 21 in a state where no electrostatic attractive force acts and the shape of the upper surface of the fixed electrode 3 are different from each other. Further, the distance between the lower surface of the movable electrode 2 or the movable member 21 and the upper surface of the fixed electrode 3 is not constant but varies depending on the position.

以上のように、本発明の静電アクチュエータでは、可動電極2または可動部材21の移動終端領域に弾性的な曲げ変形を生じさせて弾性エネルギーを蓄積することにより、弾性エネルギーを広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積する弾性エネルギーを増大させることができる。そして、静電アクチュエータの動作効率や性能を向上させることができる。また、可動電極2または可動部材21の疲労破壊等を減少させ、静電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。 As described above, in the electrostatic actuator of the present invention, the elastic energy is accumulated in a wide region by causing elastic bending deformation in the movable terminal region of the movable electrode 2 or the movable member 21 to accumulate the elastic energy. And the elastic energy to be accumulated can be increased. And the operating efficiency and performance of an electrostatic actuator can be improved. Further, fatigue failure of the movable electrode 2 or the movable member 21 can be reduced, and the reliability of the electrostatic actuator can be improved.

さらに、可動電極2または可動部材21の形状は、両電極間に印加する電圧を徐々に増大させた場合に、印加する電圧が増大するにつれての移動終端領域2aが連続的に増加するような形状となっている。したがって、静電アクチュエータの動作量(例えば、ポンプの容量)を印加電圧によって容易に制御することができる。 Further, the shape of the movable electrode 2 or the movable member 21 is such that when the voltage applied between both electrodes is gradually increased, the movement termination region 2a continuously increases as the applied voltage increases. It has become. Therefore, the operation amount of the electrostatic actuator (for example, the capacity of the pump) can be easily controlled by the applied voltage.

本発明の静電アクチュエータにより、弾性エネルギーを広い領域に分散して蓄積することができ、蓄積する弾性エネルギーを増大させて、静電アクチュエータの動作効率や性能を向上させることができる。また、静電アクチュエータの可動電極または可動部材の疲労破壊等を減少させ、静電アクチュエータの信頼性を向上させることができる。   According to the electrostatic actuator of the present invention, elastic energy can be distributed and stored in a wide area, and the stored elastic energy can be increased to improve the operation efficiency and performance of the electrostatic actuator. Further, it is possible to reduce fatigue damage of the movable electrode or the movable member of the electrostatic actuator, and to improve the reliability of the electrostatic actuator.

1,1a ポンプ
2 可動電極
2a 移動終端領域
3 固定電極
4 絶縁被膜
9 駆動電源
10 ポンプ
11 流体収容室
12 流入路
13 流出路
21 可動部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1a Pump 2 Movable electrode 2a Movement termination | terminus area | region 3 Fixed electrode 4 Insulating film 9 Drive power supply 10 Pump 11 Fluid storage chamber 12 Inflow path 13 Outflow path 21 Movable member

Claims (13)

弾性変形により位置および形状が変化可能な可動電極(2)と、
前記可動電極(2)と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極(3)と、
前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との電気的接触を防止するように前記可動電極(2)の移動を制限する移動制限手段(4)と、
前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極(2)を前記固定電極(3)方向に変位させる駆動電源(9)とを有し、
前記可動電極(2)は、前記移動制限手段(4)を介する前記固定電極(3)との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域(2a)において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、
前記駆動電源(9)は、前記可動電極(2)に対して前記移動制限手段(4)による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との間に印加するものである静電アクチュエータ。
A movable electrode (2) whose position and shape can be changed by elastic deformation;
A fixed electrode (3) disposed at a fixed position at a distance from the movable electrode (2);
Movement limiting means (4) for limiting the movement of the movable electrode (2) so as to prevent electrical contact between the movable electrode (2) and the fixed electrode (3);
A driving power source (9) for applying a voltage between the movable electrode (2) and the fixed electrode (3) and displacing the movable electrode (2) in the direction of the fixed electrode (3) by electrostatic force; And
The movable electrode (2) has elastic energy due to elastic bending deformation in the movement termination region (2a) where the movement reaches the termination position by contact with the fixed electrode (3) via the movement limiting means (4). Is accumulated,
The drive power supply (9) applies a voltage higher than the voltage at which movement restriction by the movement restriction means (4) to the movable electrode (2) is started to the movable electrode (2) and the fixed electrode (3). An electrostatic actuator that is applied between the two.
請求項1に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動電極(2)は、周辺部が固定位置に固定されており、弾性変形により中央部近傍が変位可能なものである静電アクチュエータ。
The electrostatic actuator according to claim 1,
The movable electrode (2) is an electrostatic actuator in which a peripheral portion is fixed at a fixed position, and the vicinity of the central portion can be displaced by elastic deformation.
請求項2に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動電極(2)は、厚さが一定ではなく位置に応じて異なる形状である静電アクチュエータ。
An electrostatic actuator according to claim 2, wherein
The movable electrode (2) is an electrostatic actuator in which the thickness is not constant but has a different shape depending on the position.
請求項1〜3のいずれか1項に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動電極(2)は、前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域(2a)が連続的に増加する形状である静電アクチュエータ。
The electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 3,
The movable electrode (2) has a shape in which the movement termination region (2a) continuously increases as the voltage applied between the movable electrode (2) and the fixed electrode (3) increases. Actuator.
請求項1〜4のいずれか1項に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動電極(2)および固定電極(3)は、前記駆動電源(9)による電圧印加がないときの前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものである静電アクチュエータ。
The electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein
The movable electrode (2) and the fixed electrode (3) are not located at a constant distance between the movable electrode (2) and the fixed electrode (3) when no voltage is applied by the driving power source (9). An electrostatic actuator that has a shape that continuously changes in response to the.
弾性変形により位置および形状が変化可能な可動部材(21)と、
前記可動部材(21)に一体的に設けられた可動電極(2)と、
前記可動部材(21)と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極(3)と
前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極(2)を前記固定電極(3)方向に変位させる駆動電源(9)とを有し、
前記可動部材(21)は、前記可動電極(2)に対して前記固定電極(3)側に配置され、前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との電気的接触を防止するとともに、前記固定電極(3)との接触により前記可動電極(2)の移動を制限するものであり、
前記可動部材(21)は、前記固定電極(3)との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域(2a)において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、
前記駆動電源(9)は、前記可動部材(2)と前記固定電極(3)との接触による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との間に印加するものである静電アクチュエータ。
A movable member (21) whose position and shape can be changed by elastic deformation;
A movable electrode (2) provided integrally with the movable member (21);
A fixed electrode (3) disposed at a fixed position at a distance from the movable member (21) ;
A driving power source (9) for applying a voltage between the movable electrode (2) and the fixed electrode (3) and displacing the movable electrode (2) in the direction of the fixed electrode (3) by electrostatic force; And
The movable member (21) is disposed on the fixed electrode (3) side with respect to the movable electrode (2), and prevents electrical contact between the movable electrode (2) and the fixed electrode (3). The movement of the movable electrode (2) is restricted by contact with the fixed electrode (3),
The movable member (21) accumulates elastic energy due to elastic bending deformation in the movement termination region (2a) where the movement reaches the termination position by contact with the fixed electrode (3) ,
The drive power source (9) generates a voltage larger than a voltage at which movement limitation due to contact between the movable member (2) and the fixed electrode (3) is started, to the movable electrode (2) and the fixed electrode (3). An electrostatic actuator that is applied between the two.
請求項6に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動部材(21)は、周辺部が固定位置に固定されており、弾性変形により中央部近傍が変位可能なものである静電アクチュエータ。
An electrostatic actuator according to claim 6, wherein
The movable member (21) is an electrostatic actuator in which a peripheral portion is fixed at a fixed position, and the vicinity of the central portion can be displaced by elastic deformation.
請求項7に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動部材(21)は、厚さが一定ではなく位置に応じて異なる形状である静電アクチュエータ。
The electrostatic actuator according to claim 7,
The movable member (21) is an electrostatic actuator in which the thickness is not constant but has a different shape depending on the position.
請求項6〜8のいずれか1項に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動部材(21)は、前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域(2a)が連続的に増加する形状である静電アクチュエータ。
It is an electrostatic actuator given in any 1 paragraph of Claims 6-8,
The movable member (21) has an electrostatic shape in which the movement termination region (2a) continuously increases as the voltage applied between the movable electrode (2) and the fixed electrode (3) increases. Actuator.
請求項6〜9のいずれか1項に記載した静電アクチュエータであって、
前記可動部材(21)および固定電極(3)は、前記駆動電源による電圧印加がないときの前記可動部材(21)と前記固定電極(3)との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものである静電アクチュエータ。
The electrostatic actuator according to any one of claims 6 to 9,
In the movable member (21) and the fixed electrode (3), the distance between the movable member (21) and the fixed electrode (3) when the voltage is not applied by the driving power source is not constant, depending on the position. An electrostatic actuator that has a shape that changes continuously.
弾性変形により位置および形状が変化可能な可動部材(21)と、A movable member (21) whose position and shape can be changed by elastic deformation;
前記可動部材(21)と距離を隔てて固定位置に配置された固定電極(3)と、  A fixed electrode (3) disposed at a fixed position at a distance from the movable member (21);
前記可動部材(21)に対して前記固定電極(3)側に一体的に設けられた可動電極(2)と、  A movable electrode (2) integrally provided on the fixed electrode (3) side with respect to the movable member (21);
前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との電気的接触を防止するように前記可動電極(2)の移動を制限する移動制限手段(4)と、  Movement limiting means (4) for limiting the movement of the movable electrode (2) so as to prevent electrical contact between the movable electrode (2) and the fixed electrode (3);
前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との間に電圧を印加し、静電力により前記可動電極(2)を前記固定電極(3)方向に変位させる駆動電源(9)とを有し、  A driving power source (9) for applying a voltage between the movable electrode (2) and the fixed electrode (3) and displacing the movable electrode (2) in the direction of the fixed electrode (3) by electrostatic force; And
前記可動部材(21)は、前記可動電極(2)および前記移動制限手段(4)を介する前記固定電極(3)との接触によって移動が終端位置に達した移動終端領域(2a)において、弾性的な曲げ変形による弾性エネルギーを蓄積するものであり、  The movable member (21) is elastic in the movement termination region (2a) where the movement reaches the termination position by contact with the movable electrode (2) and the fixed electrode (3) via the movement limiting means (4). It stores elastic energy due to typical bending deformation,
前記駆動電源(9)は、前記可動部材(2)に対して前記移動制限手段(4,21)による移動制限が開始される電圧より大きな電圧を前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との間に印加するものである静電アクチュエータ。  The drive power source (9) applies a voltage larger than the voltage at which movement restriction by the movement restriction means (4, 21) to the movable member (2) is started, to the movable electrode (2) and the fixed electrode (3). ) Electrostatic actuator that is applied between.
請求項11に記載した静電アクチュエータであって、An electrostatic actuator according to claim 11,
前記可動部材(21)は、前記可動電極(2)と前記固定電極(3)との間に印加する電圧が増大するにつれて前記移動終端領域(2a)が連続的に増加する形状である静電アクチュエータ。  The movable member (21) has an electrostatic shape in which the movement termination region (2a) continuously increases as the voltage applied between the movable electrode (2) and the fixed electrode (3) increases. Actuator.
請求項11,12のいずれか1項に記載した静電アクチュエータであって、The electrostatic actuator according to any one of claims 11 and 12,
前記可動部材(21)および固定電極(3)は、前記駆動電源による電圧印加がないときの前記可動部材(21)と前記固定電極(3)との間の距離が一定ではなく位置に応じて連続的に変化するような形状のものである静電アクチュエータ。  In the movable member (21) and the fixed electrode (3), the distance between the movable member (21) and the fixed electrode (3) when the voltage is not applied by the driving power source is not constant, depending on the position. An electrostatic actuator that has a shape that changes continuously.
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