JP6233006B2 - 静電電動機 - Google Patents
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Description
本発明は、静電電動機に関するものである。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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。
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
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
Claims (5)
- 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。 - 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 - 請求項１又は２に記載の静電電動機において、
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。 - 請求項１、２又は３に記載の静電電動機において、
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有する静電電動機。 - 請求項１、２又は３に記載の静電電動機において、
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の電極の位置を移動可能に保持する保持部を有する静電電動機。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013267294A JP6233006B2 (ja) | 2013-12-25 | 2013-12-25 | 静電電動機 |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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