JP6678526B2 - Electromechanical transducer - Google Patents
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Description
本発明は、エレクトレット基板、その製造方法、および電気機械変換器に関する。 The present invention relates to an electret substrate, a method for manufacturing the same, and an electromechanical converter.
半永久的に電荷を保持する性質を持つエレクトレットを利用することで発生する静電的な相互作用により電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器が知られている。例えば、特許文献1には、エレクトレット電極とその対向電極とを相対移動させることによって生じる静電誘導を利用して発電する発電装置が記載されている。また、特許文献2には、電極に電圧を印加したときにエレクトレットとの間で生じる静電気力を利用して移動子を駆動するエレクトレット駆動装置が記載されている。
2. Description of the Related Art Electromechanical converters that convert between electric power and motive power by electrostatic interaction generated by using an electret having a property of semi-permanently retaining charges are known. For example,
また、特許文献3には、Si基板の表面にウェット酸化(熱酸化)によりK+イオンを含むSiO2層を形成し、その基板の上下端を電極で挟んでヒーターで加熱しながらバイアス電圧を印加して、K+イオンをSiO2層の表面に移動させることで、K+イオンを含むSiO2層のエレクトレットを備えたエレクトレット基板を製造する方法が記載されている。
In
特許文献4には、Si基板の上に、このSiの基材に接するように設けられた第1のSiO2層と、第1のSiO2層の上に、この第1のSiO2層に接するように設けられたイオン不透過膜と、イオン不透過膜の上に、このイオン不透過膜に接するように設けられた第2のSiO2層とを備え、第1のSiO2層にアルカリイオンを含有しているエレクトレット膜が記載されている。
電気機械変換器にエレクトレットを利用するためには、エレクトレットの表面電位(エレクトレット基板の基台部分と帯電層との間の電位差)はなるべく高いことが望ましい。エレクトレットの表面電位Vは、帯電層の電荷密度σおよび膜厚dに比例する(V∝σdとなる)ので、表面電位Vを増加させるためには、電荷密度σまたは膜厚dを増加させる必要がある。しかしながら、特許文献3,4の方法で製造されたエレクトレットでは、電荷密度σはカリウムの含有量に依存するため、その量は大きく増加させることは難しい。また、膜厚dはSiO2層の熱酸化膜の厚さであるため、膜厚を大きくするには長時間を要し、膜厚の大きさにも限界がある。したがって、表面電位Vを大きくすることは困難である。
In order to use an electret in an electromechanical converter, it is desirable that the surface potential of the electret (the potential difference between the base portion of the electret substrate and the charged layer) is as high as possible. Since the surface potential V of the electret is proportional to the charge density σ and the film thickness d of the charged layer (V∝σd), it is necessary to increase the charge density σ or the film thickness d in order to increase the surface potential V. There is. However, in the electrets manufactured by the methods of
そこで、本発明は、エレクトレット基板の基台部分と帯電層との間の電位差を大きくすること、およびエレクトレット基板を利用する電気機械変換器の出力を大きくすることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to increase the potential difference between the base portion of the electret substrate and the charging layer, and to increase the output of an electromechanical converter using the electret substrate.
帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器の帯電部を構成するエレクトレット基板であって、Siで構成された基台と、基台の上に形成された第1のSiO2層と、第1のSiO2層の上に形成されたSi層と、Si層の上に形成されており正イオンを含有する第2のSiO2層とを有することを特徴とするエレクトレット基板が提供される。 An electret substrate that constitutes a charging unit of an electromechanical converter that performs conversion between electric power and motive power by utilizing electrostatic interaction between the charging unit and a counter electrode, the substrate comprising Si. A base, a first SiO 2 layer formed on the base, a Si layer formed on the first SiO 2 layer, and a first SiO 2 layer formed on the Si layer and containing positive ions. And an electret substrate having two SiO 2 layers.
上記のエレクトレット基板では、第1のSiO2層の厚さは第2のSiO2層の厚さよりも大きいことが好ましい。 In the above electret substrate, the thickness of the first SiO 2 layer is preferably greater than the thickness of the second SiO 2 layer.
また、帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器の帯電部を構成するエレクトレット基板の製造方法であって、Siで構成された基台、基台の上に形成された第1のSiO2層、および第1のSiO2層の上に形成されたSi層を有する基板を、正イオンを含む雰囲気中で熱酸化させて、正イオンを含有する第2のSiO2層をSi層の上に形成する工程と、第2のSiO2層の上方に負極を設置し、Si層を正極に接続して、第2のSiO2層に電圧を印加することにより、第2のSiO2層を帯電させる工程とを有することを特徴とする製造方法が提供される。 Further, the present invention provides a method for manufacturing an electret substrate constituting an electrification portion of an electromechanical converter for performing conversion between electric power and power using an electrostatic interaction between an electrification portion and a counter electrode, comprising: A substrate having a base, a first SiO 2 layer formed on the base, and a Si layer formed on the first SiO 2 layer is heated in an atmosphere containing positive ions. Oxidizing to form a second SiO 2 layer containing positive ions on the Si layer; placing a negative electrode above the second SiO 2 layer; connecting the Si layer to the positive electrode; by applying a voltage to the SiO 2 layer, the manufacturing method characterized in that it comprises a step of charging a second SiO 2 layer is provided.
また、帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器であって、可動支持部とともに移動可能な可動部材と、可動部材に対向して固定配置された固定基板と、可動部材と固定基板のうちの一方の同一面上に、可動部材の移動方向に間隔を空けて移動方向に配置された複数の帯電部と、可動部材と固定基板のうちの他方における複数の帯電部に対向する面上に、移動方向に配置された複数の対向電極とを有し、複数の帯電部のそれぞれが、Siで構成された基台、基台の上に形成された第1のSiO2層、第1のSiO2層の上に形成されたSi層、およびSi層の上に形成されており正イオンを含有する第2のSiO2層を有することを特徴とする電気機械変換器が提供される。 An electromechanical converter for converting between electric power and motive power by utilizing an electrostatic interaction between a charging unit and a counter electrode, comprising: a movable member movable with a movable supporting portion; A fixed substrate fixedly arranged facing the member, and a plurality of charging units arranged in the moving direction at intervals in the moving direction of the movable member on the same surface of one of the movable member and the fixed substrate, On the other of the movable member and the fixed substrate, on a surface facing the plurality of charged portions, there are provided a plurality of opposed electrodes arranged in the moving direction, and each of the plurality of charged portions is a base made of Si. A base, a first SiO 2 layer formed on the base, a Si layer formed on the first SiO 2 layer, and a second layer formed on the Si layer and containing positive ions. electromechanical transducer, characterized in that it comprises a SiO 2 layer is provided.
本発明によれば、本構成を有しない場合と比べて、エレクトレット基板の基台部分と帯電層との間の電位差が大きくなり、また、エレクトレット基板を利用する電気機械変換器の出力が大きくなる。 According to the present invention, the potential difference between the base portion of the electret substrate and the charged layer becomes larger than that in the case where the present configuration is not provided, and the output of the electromechanical converter using the electret substrate becomes larger. .
以下、図面を参照して、エレクトレット基板、その製造方法、および電気機械変換器について詳細に説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。 Hereinafter, the electret substrate, its manufacturing method, and the electromechanical converter will be described in detail with reference to the drawings. However, it should be understood that the invention is not limited to the drawings or the embodiments described below.
図1(A)〜図1(D)は、エレクトレット基板50の製造工程を説明する模式的な断面図である。
FIGS. 1A to 1D are schematic cross-sectional views illustrating a process of manufacturing the
エレクトレット基板50は、単なるSi基板ではなく、図1(A)に示すSOI(Silicon on Insulator)基板50’を用いて作製される。SOI基板50’は、Siで構成された基台51、基台51の上に形成されたSiO2層52、およびSiO2層52の上に形成されたSi層53を有する基板である。SOI基板50’としては、市販のSOI基板を使用してもよいし、Siウエハ上にSiO2層を蒸着またはスパッタなどで形成し、その上にSi層を蒸着またはスパッタなどで形成して作製された基板を使用してもよい。なお、Si層53のSiは単結晶である必要はない。
The
エレクトレット基板50の製造時には、まず、図1(B)に示すように、K+イオン(カリウムイオン)を含む雰囲気中でSOI基板50’の表面のSi層53を熱酸化させて、K+イオンを含有するSiO2層54をSi層53の上に形成する(熱酸化工程)。熱酸化は、SOI基板50’を熱酸化炉の中に入れ、水酸化カリウム(KOH)の水溶液内に窒素ガスを通過させて(バブリング)、KOHの蒸気と窒素ガスを炉内に導入することにより行われる。その際、Si層53の厚さ方向の全体ではなく、上層部のみを熱酸化させてSiO2層54とし、Si層53の下層部はSiのままにする。これにより、K+イオンが内部に浸透した酸化膜であるSiO2層54が、Si層53の表面に形成される。SiO2層52は第1のSiO2層に、SiO2層54は第2のSiO2層に相当する。
When manufacturing the
続いて、図1(C)に示すように、SiO2層54の上方に負極55を設置し、Si層53を正極(GND)に接続して、例えばヒーターで加熱しながら1000V程度の電圧をSiO2層54に印加することにより、SiO2層54を帯電させる(帯電工程)。これにより、SiO2層54内のK+イオンはSiO2層54の上面に移動し、その上面からSOI基板50’の外部に飛散するので、SiO2層54の上面には負電荷が残り、結果としてSiO2層54は負に帯電する。下側のSiO2層52は絶縁層であるため、帯電時には、Siの基台51ではなく、SiO2層52の上側にあるSi層53を正極とする。なお、Si層53は厚さが例えば数μmと薄く、側面からGND用の電極端子を当てることが難しいので、電圧を印加するためには、上側のSiO2層54にエッチングなどにより部分的に穴を開けて、上側からSi層53に電極端子が当てられる。
Subsequently, as shown in FIG. 1C, a
以上の熱酸化工程と帯電工程により、図1(D)に示すエレクトレット基板50が完成する。エレクトレット基板50は、Siで構成された基台51と、基台51の上に形成されたSiO2層52と、SiO2層52の上に形成されたSi層53と、Si層53の上に形成されておりK+イオンを含有するSiO2層(帯電層)54とを有する。エレクトレット基板50の使用時には、基台51が接地(GNDに接続)される。
By the above-described thermal oxidation step and charging step, the
エレクトレット基板50では、図1(D)に示すように、2つのSiO2層52,54をコンデンサの直列接続とみなすことができる。下側のSiO2層52の静電容量をC1、上側のSiO2層54の静電容量をC2とすると、基台51を接地としたときのSiO2層54の表面電位Vは、C1とC2を直列に繋いだ合成容量Cによって決まる。すなわち、C=C1C2/(C1+C2)であるからC<C2であり、表面電位Vは、SiO2層54の電荷量をQとすると、V=Q/C>Q/C2である。Si基板上にK+イオン含有のSiO2層54を直接形成してエレクトレットを作製した場合の表面電位V2は、電荷量Qが同じであるとするとV2=Q/C2であるから、V>V2である。すなわち、SOI基板50’から作製されたエレクトレット基板50の表面電位は、Si基板から作製されたエレクトレットの表面電位と比べて大きくなる。
In the
エレクトレットを駆動装置(モータ)または発電装置などの電気機械変換器に利用した場合の出力は、エレクトレットの表面電位の大きさに比例する。このため、電気機械変換器のエレクトレットとして上記のエレクトレット基板50を利用すれば、モータの発生力や発電装置の出力も大きくすることができる。
The output when the electret is used for an electromechanical converter such as a driving device (motor) or a power generator is proportional to the magnitude of the surface potential of the electret. Therefore, if the above-described
エレクトレット基板50における上側のSiO2層54の厚さは例えば1μm程度であり、この場合、下側のSiO2層52の厚さは1μm以上あればよい。誘電率はSiO2層52,54のどちらも同じであるから、同程度の厚さの絶縁層が2つあれば、全体の合成容量は上側のSiO2層54が単独である場合よりも小さくなる。下側のSiO2層52は厚い方がよいが、厚くしすぎると製造コストが高くなるため、実用上は、SiO2層52の厚さの上限は20μm程度である。したがって、SiO2層52の厚さは、SiO2層54の厚さよりも大きく、1〜20μmの範囲内であることが好ましく、実用上は5μm程度であることが最も好ましい。また、Si層53の厚さは2〜数十μmの範囲内であればよく、数μm程度であることが好ましい。なお、基台51の厚さは200〜600μm程度あればよい。
The thickness of the upper SiO 2 layer 54 in the
なお、エレクトレット基板を製造するための正イオンは、必ずしもK+イオンでなくてもよい。すなわち、上記で説明した製造方法の熱酸化工程では、水酸化カリウム水溶液の代わりに、K+イオン以外の正イオンまたはアルカリイオンを含有する水溶液を用いてもよい。 Note that the positive ions for manufacturing the electret substrate do not necessarily have to be K + ions. That is, in the thermal oxidation step of the production method described above, an aqueous solution containing a positive ion or an alkali ion other than K + ions may be used instead of the aqueous potassium hydroxide solution.
エレクトレット基板50における下側のSiO2層52は、1層に限らず、複数層であってもよい。例えば、基台51の上にSiO2層とSi層が複数回交互に積層され、エレクトレット基板の上端に、K+イオンを含有するSiO2層54が形成されていてもよい。この場合でも、1つのSiO2層52の厚さを大きくしたのと同じ効果が得られるので、Si基板から作製された場合と比べて、エレクトレットの表面電位を大きくすることができる。
The lower SiO 2 layer 52 in the
また、エレクトレット基板の製造には、SOI基板として、図1(A)のSOI基板50’の上にCYTOP(登録商標)などによる樹脂層が形成されたものを使用してもよい。この場合、上記の帯電工程では、SOI基板の上側のSi層をGNDとして、コロナ放電により帯電させてもよい。こうして製造されたエレクトレット基板でも、Siの基台をGNDとして使用すれば、エレクトレット基板50と同様に、Si基板から作製された場合と比べて表面電位が大きくなり、モータまたは発電機に利用した際の出力も大きくなる。
In the manufacture of the electret substrate, a SOI substrate in which a resin layer such as CYTOP (registered trademark) is formed on the SOI substrate 50 'in FIG. 1A may be used. In this case, in the charging step, the upper Si layer of the SOI substrate may be set to GND and charged by corona discharge. Even in the electret substrate manufactured in this way, if the Si base is used as GND, the surface potential becomes larger as compared with the case where the electret substrate is manufactured from the Si substrate, as in the case of the
以下では、エレクトレット基板50を利用した電気機械変換器の例を説明する。
Hereinafter, an example of an electromechanical converter using the
図2は、電気機械変換器1の概略構成図である。また、図3は、電気機械変換器1内のアクチュエータ10の斜視図である。電気機械変換器1は、アクチュエータ10および駆動部20を有する。アクチュエータ10は、主要な構成要素として、回転軸11、回転部材12、固定基板13、エレクトレット部14および対向電極15,16を有する。電気機械変換器1は、駆動部20に入力された電気信号をもとに、エレクトレット部14と対向電極15,16との間の静電気力を利用して回転部材12を回転させることにより電力から動力を取り出す駆動装置(モータ)である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
回転軸11は、可動支持部の一例であり、回転部材12の回転中心となる軸である。その上下端は、軸受けを介して、図示しない電気機械変換器1の筐体に固定されている。
The
回転部材12は、可動部材の一例であり、金属、ガラスまたはシリコン基板などの周知の基板材料で構成される。回転部材12は、例えば円板状の形状を有し、その中心で回転軸11に接続している。回転部材12は、駆動部20に入力された電気信号に応じてエレクトレット部14と対向電極15,16との間で発生する静電気力により、回転軸11の周りを、図3の矢印C方向(すなわち、時計回りおよび反時計回り)に回転可能である。回転部材12には、重量を軽くするために、円周方向に沿って等間隔に、略台形状の複数の貫通孔122が形成されている。
The rotating
固定基板13は、ガラスエポキシ基板などの周知の基板材料で構成された部材である。固定基板13は、例えば円板状の形状を有し、回転部材12の下側で回転部材12に対向して配置され、その中心を回転軸11が貫通している。ただし、固定基板13は、回転部材12とは異なり、回転可能な部材ではなく、電気機械変換器1の筐体に対して固定されている。
The fixed
エレクトレット部14は、帯電層を備えた帯電部の一例であり、固定基板13に対向する回転部材12の下面121に形成されている。アクチュエータ10では、回転部材12の下面121に、略台形状の複数のエレクトレット部14が、略台形状の貫通孔122を間に挟んで、回転部材12の回転方向に間隔を空けて回転軸11の周りに等間隔に配置されている。各エレクトレット部14は、図1(D)に示したエレクトレット基板50で構成されており、SiO2層54が対向電極15,16に対向するように配置され、基台51が接地されている。
The
対向電極15,16は、回転部材12に対向する固定基板13の上面131に形成されている。アクチュエータ10では、固定基板13の上面131に、エレクトレット部14と同じ略台形状の対向電極15,16が、回転軸11の周りに交互に配置されている。エレクトレット部14と対向電極15の個数、およびエレクトレット部14と対向電極16の個数は、それぞれ同じである。
The
なお、エレクトレット部14は回転部材12と固定基板13のいずれか一方に配置し、対向電極15,16は回転部材12と固定基板13のうちの他方に配置すればよい。このため、上記とは逆に、エレクトレット部14を固定基板13の上面131に配置し、対向電極15,16を回転部材12の下面121に配置してもよい。
Note that the
駆動部20は、アクチュエータ10を駆動するための回路であり、クロック21および比較器22,23を有する。駆動部20は、極性が交互に切り替わる電圧を複数の対向電極15,16に印加して、複数のエレクトレット部14と複数の対向電極15,16との間で発生する静電気力により回転部材12を回転させる。
The
クロック21の出力は比較器22,23の入力に接続され、比較器22の出力は複数の対向電極15に、比較器23の出力は複数の対向電極16に、それぞれ電気配線を介して接続されている。比較器22,23は、それぞれクロック21からの入力信号の電位と接地電位とを比較し、その結果を2値で出力するが、比較器22,23の出力信号は互いに逆の符号である。クロック21からの入力信号がHのときには、対向電極15は+V、対向電極16は−Vの電位になり、入力信号がLのときには、対向電極15は−V、対向電極16は+Vの電位になる。こうして、極性が交互に切り替わる電圧を駆動部20が対向電極15と対向電極16の間に印加することにより、回転部材12を回転させることができる。
The output of the
図4は、エレクトレット基板50における下側のSiO2層52の厚さと電気機械変換器1で発生する力の大きさとの関係を示すグラフである。グラフの横軸dはSiO2層52の厚さ(μm)を表し、グラフの縦軸Fは、駆動部20でアクチュエータ10を駆動したときに回転部材12の回転方向に発生する力の大きさ(mN)を表す。このグラフは、SiO2層52の厚さdを0〜5μmの範囲内で変化させたときの発生力Fの変化をシミュレーションにより計算した結果を示す。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the thickness of the lower SiO 2 layer 52 in the
図4に示すように、SiO2層52がある(厚さdが0μmよりも大きい)と、Si基板上にK+イオン含有のSiO2層54を直接形成してエレクトレットを作製した場合(厚さdが0μmである場合)よりも、発生力Fは大きくなる。そして、発生力Fは、SiO2層52の厚さdが0〜5μmの範囲内では、厚さdに比例し、厚さdとともに増加する。なお、詳細は図示しないが、SiO2層52の厚さが大きくなると、アクチュエータ10の回転軸11方向の引っ張り力も強くなり、軸受けとの間の摩擦力が発生するため、厚さdと発生力Fの関係は単純な比例関係ではなくなる。
As shown in FIG. 4, when the SiO 2 layer 52 is present (the thickness d is larger than 0 μm), the K + ion-containing SiO 2 layer 54 is directly formed on the Si substrate to produce an electret (thickness: The generated force F is larger than in the case where d is 0 μm. The generated force F is proportional to the thickness d and increases with the thickness d when the thickness d of the SiO 2 layer 52 is in the range of 0 to 5 μm. Although not shown in detail, as the thickness of the SiO 2 layer 52 increases, the tensile force of the
図5は、他の電気機械変換器2の概略構成図である。また、図6は、電気機械変換器2内の発電部10’の斜視図である。電気機械変換器2は、発電部10’および蓄電部30を有する。発電部10’は、主要な構成要素として、回転軸11、回転部材12、固定基板13、複数のエレクトレット部14、複数の対向電極15,16および回転錘17を有する。電気機械変換器2は、外部環境の運動エネルギーを用いて回転部材12を回転させ、発電部10’内で静電誘導により静電気を発生させることで動力から電力を取り出す発電装置である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of another
発電部10’の構成要素のうち、回転軸11、回転部材12、固定基板13、エレクトレット部14および対向電極15,16は、アクチュエータ10のものと同じである。電気機械変換器1と共通するこれらの構成要素についての重複する説明は省略する。電気機械変換器2は、電気機械変換器1のアクチュエータ10に代えて蓄電部30を有し、電気機械変換器2の対向電極15,16は、それぞれ電気配線を介して蓄電部30に接続されている。
Among the components of the
回転錘17は、回転軸11の周りを図6の矢印C方向に回転可能な、重量バランスの偏りを有する錘であり、回転部材12の上側に配置されている。回転錘17は、例えば電気機械変換器2を携帯する人体の運動または電気機械変換器2が取り付けられた機械などの振動によって回転駆動されることで、回転部材12を矢印C方向に回転させる。なお、回転軸11に回転錘17を取り付ける代わりに、回転部材12に錘を取り付けて、回転部材12自体を回転錘としてもよい。
The rotating
回転錘17が回転駆動されると、それに伴い、回転部材12が回転して、エレクトレット部14と対向電極15,16の間の重なり面積が増減する。例えば、エレクトレット部14の内面に負電荷が保持されているとすると、回転部材12の回転に伴い、対向電極15,16に引き寄せられる正電荷が増減して、対向電極15と対向電極16の間に交流電流が発生する。このようにして電流を発生させることにより、発電部10’は静電誘導を利用した発電を行う。
When the
蓄電部30は、整流回路31および二次電池32を有し、回転部材12の回転に応じて複数のエレクトレット部14と複数の対向電極15,16との間で静電誘導により発生した電力を蓄積する。対向電極15と対向電極16からの出力は整流回路31に接続され、整流回路31は二次電池32に接続されている。整流回路31は、4個のダイオードを有するブリッジ式の回路であり、対向電極15と対向電極16の間で生成された電流を整流する。二次電池32は、リチウム二次電池などの充放電可能な電池であり、発電部10’によって発電された電力を蓄積し、図示しない駆動対象の回路にその電力を供給する。
The
図7(A)〜図7(C)は、さらに他の電気機械変換器3の概略構成図である。電気機械変換器3は、アクチュエータ40および駆動部20’を有する。アクチュエータ40は、主要な構成要素として、筐体41、固定基板42、スライド板43、複数のエレクトレット部44および複数の対向電極45を有する。電気機械変換器3は、駆動部20’に入力された電気信号をもとに、エレクトレット部44と対向電極45との間の静電気力を利用してスライド板43をスライド移動させることにより、電力から動力を取り出す駆動装置である。図7(B)および図7(C)は、エレクトレット部44および対向電極45の配置、ならびにスライド板43の移動方向を示す平面図である。
7A to 7C are schematic configuration diagrams of still another
図7(A)に示すように、固定基板42は、箱型の筐体41の底面に配置されている。スライド板43は、可動部材の一例であり、筐体41内において、図示しない可動支持部により支持され、固定基板42の上方で水平方向に移動可能である。エレクトレット部44は、帯電部の一例であり、図7(A)〜図7(C)に示すように、スライド板43の底面に、その移動方向(矢印A方向)に間隔を空けて,その移動方向と直交する方向に帯状に形成されている。エレクトレット部44も、図1(D)に示したエレクトレット基板50で構成されており、SiO2層54が対向電極15,16に対向するように配置され、基台51が接地されている。対向電極45は、固定基板42の上面に、各エレクトレット部44と平行に帯状に形成されている。
As shown in FIG. 7A, the fixed
駆動部20’は、アクチュエータ40を駆動するための回路であり、複数の対向電極45に電気配線を介して接続されている。駆動部20’は、電気機械変換器1の駆動部20と同様の構成を有し、極性が交互に切り替わる電圧を複数の対向電極45に印加することにより、図7(B)および図7(C)に示すように、スライド板43を筐体41内で水平方向(矢印A方向)にスライド移動させる。電気機械変換器の可動部材は、電気機械変換器1,2の回転部材12のように回転するものに限らず、電気機械変換器3のスライド板43のようにスライド移動するものであってもよい。
The drive section 20 'is a circuit for driving the
1,2,3 電気機械変換器
10,40 アクチュエータ
10’ 発電部
11 回転軸
12 回転部材
13 固定基板
14,44 エレクトレット部
15,16,45 対向電極
20,20’ 駆動部
30 蓄電部
50 エレクトレット基板
51 基台
52,54 SiO2層
53 Si層
1, 2, 3
Claims (1)
可動支持部とともに移動可能な可動部材と、
前記可動部材に対向して固定配置された固定基板と、
前記可動部材と前記固定基板のうちの一方の同一面上に、前記可動部材の移動方向に間隔を空けて前記移動方向に配置された複数の帯電部と、
前記可動部材と前記固定基板のうちの他方における前記複数の帯電部に対向する面上に、前記移動方向に配置された複数の対向電極と、を有し、
前記複数の帯電部のそれぞれが、
導電性材料で構成された基台、
前記基台の上に形成され、絶縁性材料で構成された第1の絶縁層、
前記第1の絶縁層の上に形成され、導電性材料で構成された導電層、および
前記導電層の上に形成された帯電層
を有し、前記導電層は接地されず前記基台が接地されている
ことを特徴とする電気機械変換器。 An electromechanical converter that performs conversion between electric power and power using an electrostatic interaction between a charging unit and a counter electrode,
A movable member movable with the movable support portion,
A fixed substrate fixedly arranged facing the movable member,
On the same surface of one of the movable member and the fixed substrate, a plurality of charging units arranged in the moving direction at intervals in the moving direction of the movable member,
On a surface of the other of the movable member and the fixed substrate facing the plurality of charging portions, a plurality of counter electrodes arranged in the moving direction,
Each of the plurality of charging units,
A base made of a conductive material,
A first insulating layer formed on the base and made of an insulating material;
A conductive layer formed of a conductive material and formed on the first insulating layer; and a charging layer formed on the conductive layer , wherein the conductive layer is not grounded and the base is grounded. An electromechanical converter characterized by being performed.
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