JPH02311186A - 静電アクチュエータ - Google Patents
静電アクチュエータInfo
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- JPH02311186A JPH02311186A JP13355489A JP13355489A JPH02311186A JP H02311186 A JPH02311186 A JP H02311186A JP 13355489 A JP13355489 A JP 13355489A JP 13355489 A JP13355489 A JP 13355489A JP H02311186 A JPH02311186 A JP H02311186A
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- 239000011295 pitch Substances 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 38
- 229910001219 R-phase Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は静電力を用いて可動子を移動させる静電アクチ
ュエータに関するものである。
ュエータに関するものである。
［従来の技術］
従来、静電アクチュエータは電磁式の可変レラクタンス
形ステッピングモータと同様に多相の電源の切り替えで
動作させることができる。静電力は電磁力に（らべて発
生エネルギが小さいので、一般には出力を向上させるた
めに一定のピッチで同相の電極を並列に連結して多極化
を図っている。
形ステッピングモータと同様に多相の電源の切り替えで
動作させることができる。静電力は電磁力に（らべて発
生エネルギが小さいので、一般には出力を向上させるた
めに一定のピッチで同相の電極を並列に連結して多極化
を図っている。
静電アクチュエータの従来例として特開昭６３−９５８
６８号および特開昭６３−９５８６６号が開示されてい
る。
６８号および特開昭６３−９５８６６号が開示されてい
る。
［発明が解決しようとする課題］
ところが前者においては、固定子は基板上に電源の相毎
に積層して３相の電源が交差した点で短絡しないように
工夫されているが、積層の厚さ分だけ固定子と可動子電
極との距離が太き（なるため、静電力の発生が低下する
という課題がある。
に積層して３相の電源が交差した点で短絡しないように
工夫されているが、積層の厚さ分だけ固定子と可動子電
極との距離が太き（なるため、静電力の発生が低下する
という課題がある。
後者においては電極の径を各相毎に変えて形成し、一定
の箇所から給電口を取り出しているが、出力は電極の径
方向の長さに比例するため、内側の相になるにしたがっ
て出力が小さくなり、各相ごとの出力がバランスしない
という欠点がある。
の箇所から給電口を取り出しているが、出力は電極の径
方向の長さに比例するため、内側の相になるにしたがっ
て出力が小さくなり、各相ごとの出力がバランスしない
という欠点がある。
本発明は、多相の微細電極とその給電口を交差させずに
同一平面で形成することにより、上記欠点を除くことを
目的とするものである。
同一平面で形成することにより、上記欠点を除くことを
目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
本発明は、誘電率が無限大の金属部と低誘電率の絶縁体
部とが交互に等間隔のピッチで移動方向に配設され、前
記金属部と前記絶縁体部のそれぞれの表面が絶縁性の強
誘電体薄膜で被覆され、かつ可動自在に支持された可動
子と、前記可動子に空隙を介して対向して設けられた固
定子とから構成された静電アクチュエータにおいて、前
記可動子に対向する前記固定子の表面に所定の順序で配
列されたｌサイクルの電極が同一ピッチで複数組形成さ
れ、多相の給電口と前記電極とを平面上で交差すること
な（連続して連結したことを特徴とする静電アクチュエ
ータである。
部とが交互に等間隔のピッチで移動方向に配設され、前
記金属部と前記絶縁体部のそれぞれの表面が絶縁性の強
誘電体薄膜で被覆され、かつ可動自在に支持された可動
子と、前記可動子に空隙を介して対向して設けられた固
定子とから構成された静電アクチュエータにおいて、前
記可動子に対向する前記固定子の表面に所定の順序で配
列されたｌサイクルの電極が同一ピッチで複数組形成さ
れ、多相の給電口と前記電極とを平面上で交差すること
な（連続して連結したことを特徴とする静電アクチュエ
ータである。
［作用〕
所定の順序で配列された固定子の各相の電極は一平面上
に配置され、各相の電極の間隔は、一定間隔で平行に形
成された可動子電極と対向したときに所定の位置関係に
あるように形成されて、一平面上で交差することな（連
続して連結されているので、固定子と可動子の電極間の
空隙を増やすこと無（静電力を作用させることができ、
また、可動子の移動動作は例えばＲ相電極に可動子電極
が半分型なったときに、Ｒ相電極にプラスの電圧を加え
ることにより、可動子電極の表面にマイナス電荷が発生
させて、プラス電荷をもつ固定子のＲ相電極の中央部ま
で可動子電極を引き込ませ、可動子を移動させる。この
動作を各相で行なうことにより連続した可動子の移動を
行なうことができる。
に配置され、各相の電極の間隔は、一定間隔で平行に形
成された可動子電極と対向したときに所定の位置関係に
あるように形成されて、一平面上で交差することな（連
続して連結されているので、固定子と可動子の電極間の
空隙を増やすこと無（静電力を作用させることができ、
また、可動子の移動動作は例えばＲ相電極に可動子電極
が半分型なったときに、Ｒ相電極にプラスの電圧を加え
ることにより、可動子電極の表面にマイナス電荷が発生
させて、プラス電荷をもつ固定子のＲ相電極の中央部ま
で可動子電極を引き込ませ、可動子を移動させる。この
動作を各相で行なうことにより連続した可動子の移動を
行なうことができる。
［実施例］
本発明を図に示す実施例について説明する。
第１図は本発明の実施例を示す斜視図で、ｌは静電アク
チュエータで、低誘電率の単結晶シリコンからなる可動
子２と、可動子２の両面に対向して設けられた、同じく
低誘電率の単結晶シリコンからなる固定子３．３′ と
、可動子２と固定子３および３° との間に微小空隙４
．４゛を形成して可動子を支持する軸受５．５″ とか
ら構成されている。固定子３．３″の可動子２との対向
面３１．３１′ には第２図（ａ）に示す電極パターン
が、可動子２の固定子３．３゛ との対向面２１．２１
’には第２図（ｂ）に示す誘電率が無限大の金属の電極
パターンが形成され、その電極パターンは絶縁性のＰＺ
Ｔなどからなる強誘電体薄膜６で被覆されている。
チュエータで、低誘電率の単結晶シリコンからなる可動
子２と、可動子２の両面に対向して設けられた、同じく
低誘電率の単結晶シリコンからなる固定子３．３′ と
、可動子２と固定子３および３° との間に微小空隙４
．４゛を形成して可動子を支持する軸受５．５″ とか
ら構成されている。固定子３．３″の可動子２との対向
面３１．３１′ には第２図（ａ）に示す電極パターン
が、可動子２の固定子３．３゛ との対向面２１．２１
’には第２図（ｂ）に示す誘電率が無限大の金属の電極
パターンが形成され、その電極パターンは絶縁性のＰＺ
Ｔなどからなる強誘電体薄膜６で被覆されている。
固定子３．３°の対向面３１．３１’ には第２図（ａ
）に示すように、長手方向の一方端部にそれぞれ３相の
電源に接続するＲ相給電ロア、Ｓ相給電ロア″、Ｔ相給
電ロア“が設けられている。
）に示すように、長手方向の一方端部にそれぞれ３相の
電源に接続するＲ相給電ロア、Ｓ相給電ロア″、Ｔ相給
電ロア“が設けられている。
さらに一方端部から互いに平行に間隔をあけて長手方向
に対し直角方向に伸びた短冊状のＲ相電極８、Ｓ相電極
８°、Ｔ相電極８”が、Ｒ１′ｌ゛、Ｓ、Ｓ、Ｒ，Ｔ相
の順に配置されてｌサイクルの電極群を形成し、同様の
電極群が同一ピッチで複数サイクル設けられている。Ｒ
相の給電ロアには長手方向の一方の辺縁部に伸びる給電
電極９が接続され、さらに複数のＲ相電極８に接続され
ている。
に対し直角方向に伸びた短冊状のＲ相電極８、Ｓ相電極
８°、Ｔ相電極８”が、Ｒ１′ｌ゛、Ｓ、Ｓ、Ｒ，Ｔ相
の順に配置されてｌサイクルの電極群を形成し、同様の
電極群が同一ピッチで複数サイクル設けられている。Ｒ
相の給電ロアには長手方向の一方の辺縁部に伸びる給電
電極９が接続され、さらに複数のＲ相電極８に接続され
ている。
Ｓ相の給電ロア゛には長手方向の他方の辺縁部に給電電
極９°が接続され、さらに複数のＳ相電極８゛に接続さ
れている。Ｔ相の給電ロア″には電極８．８°の間を交
差しないようにジグザグに連続した形状のＴ相電極８“
が接続されている。
極９°が接続され、さらに複数のＳ相電極８゛に接続さ
れている。Ｔ相の給電ロア″には電極８．８°の間を交
差しないようにジグザグに連続した形状のＴ相電極８“
が接続されている。
平行に並べられた固定子３．３°の各相の電極８．８″
、８”の間隔は必ずしも一定ではな（、第２図（ｂ）に
示すように一定間隔のピッチで平行に形成された可動子
電極１０と対向したときに所定の位置関係にあるように
形成されている。
、８”の間隔は必ずしも一定ではな（、第２図（ｂ）に
示すように一定間隔のピッチで平行に形成された可動子
電極１０と対向したときに所定の位置関係にあるように
形成されている。
第３図（ａ）、 （ｂ）、 （ｃ）は第２図に示し
た実施例の電極形状をもつ静電アクチュエータについて
、各相の電極８．８゛、８”の間隔と、３相電源を切り
替えた場合の動作原理を電極の側面からみた説明図で示
したものである。
た実施例の電極形状をもつ静電アクチュエータについて
、各相の電極８．８゛、８”の間隔と、３相電源を切り
替えた場合の動作原理を電極の側面からみた説明図で示
したものである。
第３図（ａ）はＲ相電極８に可動子電極１０が半分型な
ったときに、Ｒ相電極８にプラスの電圧を加え直後の状
態を示してあり、可動子電極ＩＯの表面にはマイナス電
荷が発生して、プラス電荷をもつ固定子のＲ相電極８の
中央部まで可動子電極ｌＯが引き込まれ、可動子２は左
側に移動する。
ったときに、Ｒ相電極８にプラスの電圧を加え直後の状
態を示してあり、可動子電極ＩＯの表面にはマイナス電
荷が発生して、プラス電荷をもつ固定子のＲ相電極８の
中央部まで可動子電極ｌＯが引き込まれ、可動子２は左
側に移動する。
第３図（ｂ）は可動子電極ＩＯが、Ｒ相電極８に完全に
引き込まれてしまった状態を示しており、この時可動子
電極ＩＯの左半分はＳ相電極８′ と重なるようにして
あり、この状態でＲ相からＳ相に電圧を切り替えると、
第３図（ｃ）に示すようにＲ相の動作説明で述べたとき
と同様な動作原理でＳ相電極８°に可動子電極１０が引
き込まれ、この状態でＴ相に電圧を切り替えると可動子
２は連続して左側に移動する。
引き込まれてしまった状態を示しており、この時可動子
電極ＩＯの左半分はＳ相電極８′ と重なるようにして
あり、この状態でＲ相からＳ相に電圧を切り替えると、
第３図（ｃ）に示すようにＲ相の動作説明で述べたとき
と同様な動作原理でＳ相電極８°に可動子電極１０が引
き込まれ、この状態でＴ相に電圧を切り替えると可動子
２は連続して左側に移動する。
以上、第２図および第３図で説明した動作は固定子の各
相電極８．８°、８”が１サイクル（Ｒ。
相電極８．８°、８”が１サイクル（Ｒ。
Ｔ、 Ｓ、 Ｓ、 Ｔ）中に同一相が２個並列に連
結された場合であるが、第４図（ａ）、（ｂ）にそれぞ
れ平面図および側面図で示すように、向−相が１サイク
ル中に１個の場合でもよく、また第５図（ａ）、（ｂ）
および第６図（ａ）、（ｂ）に示すように同一相を３個
、または３個以上並列に連結してもよい。
結された場合であるが、第４図（ａ）、（ｂ）にそれぞ
れ平面図および側面図で示すように、向−相が１サイク
ル中に１個の場合でもよく、また第５図（ａ）、（ｂ）
および第６図（ａ）、（ｂ）に示すように同一相を３個
、または３個以上並列に連結してもよい。
なお、第４図（ａ） 、（ｂ）ではｌサイクル中にＴ相
電極８”が２回形成されているが、図中に示すように推
力に影響を及ぼさない程度に片方の電極幅を小さくして
いる。
電極８”が２回形成されているが、図中に示すように推
力に影響を及ぼさない程度に片方の電極幅を小さくして
いる。
以上、リニア形静電アクチュエータについて述べたが、
回転形静電アクチュエータについても同様に適用できる
。
回転形静電アクチュエータについても同様に適用できる
。
３相の回転形静電アクチュエータを説明すると、第７図
（ａ）は固定子３の電極形状を示し、外周側に各相の給
電ロア、７′、７”が設けられ、各相電極８．８′、８
”はＲ，Ｔ、 Ｓ相の順に放射状に配置されている。
（ａ）は固定子３の電極形状を示し、外周側に各相の給
電ロア、７′、７”が設けられ、各相電極８．８′、８
”はＲ，Ｔ、 Ｓ相の順に放射状に配置されている。
複数のＲ相電極８は内径側に設けられた給電電極９によ
って接続され、複数のＳ相電極８゛は外径側に設けられ
た給電電極９゜によって接続され、Ｔ相電極８”は第７
図（ｂ）に一部を拡大して示すように、Ｒ相電極８とＳ
相電極８゛の間に推力に影響しない程度に小さな一定の
幅のダミー電極９”を形成し、連続的に同一相を給電ロ
ア″に接続している。回転子２の回転子電極ｌＯは第７
図（ｃ）に示すように放射状に等間隔に配置されている
。
って接続され、複数のＳ相電極８゛は外径側に設けられ
た給電電極９゜によって接続され、Ｔ相電極８”は第７
図（ｂ）に一部を拡大して示すように、Ｒ相電極８とＳ
相電極８゛の間に推力に影響しない程度に小さな一定の
幅のダミー電極９”を形成し、連続的に同一相を給電ロ
ア″に接続している。回転子２の回転子電極ｌＯは第７
図（ｃ）に示すように放射状に等間隔に配置されている
。
以上、３相の場合について説明したが、更に多相の場合
でも同様な方法で同一表面上に多相の電極を形成し、互
いに交差しないように電極を接続することができる。
でも同様な方法で同一表面上に多相の電極を形成し、互
いに交差しないように電極を接続することができる。
［発明の効果］
以上のように、本発明によれば、電極を多層にするなど
、複雑な工程を必要とせずに多相の静電アクチュエータ
の固定子電極を同一平面上で高密度に形成できるため、
構造が簡単で、かつ推力が大きい低コストの静電アクチ
ュエータを提供することができる効果がある。
、複雑な工程を必要とせずに多相の静電アクチュエータ
の固定子電極を同一平面上で高密度に形成できるため、
構造が簡単で、かつ推力が大きい低コストの静電アクチ
ュエータを提供することができる効果がある。
第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図（ａ）、
（ｂ）は平面に上の状態の説明図、第３図は側面からみ
た説明図、第４図、第５図、第６図は他の実施例の説明
図、第７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は他の実施例の平面
図である。 Ｉ・・・静電アクチュエータ、２・・・可動子、３・・
・固定子、６・・・強誘電体薄膜、７・・・Ｒ相給電口
、７′・・・Ｓ相給電口、７”・・・Ｔ相給電口、８・
・・Ｒ相電極、８′・・・Ｓ相電極、８”・・・Ｔ相電
極、９．９°・・・給電電極、９“・・・ダミー電極、
１０・・・可動子電極特許出願人 株式会社 安川電機
製作所第１図 第２図 第３図 （ａ） 嬌−一■−一― ；１−； −一一一 ―■調−−１−
−−−１−−一一一−−−−；シー；＝−−；−一−移
動方向 （ｂ） 移動方向 移動方向 第４図 第５図 第６図 第７図
（ｂ）は平面に上の状態の説明図、第３図は側面からみ
た説明図、第４図、第５図、第６図は他の実施例の説明
図、第７図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は他の実施例の平面
図である。 Ｉ・・・静電アクチュエータ、２・・・可動子、３・・
・固定子、６・・・強誘電体薄膜、７・・・Ｒ相給電口
、７′・・・Ｓ相給電口、７”・・・Ｔ相給電口、８・
・・Ｒ相電極、８′・・・Ｓ相電極、８”・・・Ｔ相電
極、９．９°・・・給電電極、９“・・・ダミー電極、
１０・・・可動子電極特許出願人 株式会社 安川電機
製作所第１図 第２図 第３図 （ａ） 嬌−一■−一― ；１−； −一一一 ―■調−−１−
−−−１−−一一一−−−−；シー；＝−−；−一−移
動方向 （ｂ） 移動方向 移動方向 第４図 第５図 第６図 第７図
Claims (3)
- １．誘電率が無限大の金属部と低誘電率の絶縁体部とが
交互に等間隔のピッチで移動方向に配設され、前記金属
部と前記絶縁体部のそれぞれの表面が絶縁性の強誘電体
薄膜で被覆され、かつ可動自在に支持された可動子と、
前記可動子に空隙を介して対向して設けられた固定子と
から構成された静電アクチュエータにおいて、前記可動
子に対向する前記固定子の表面に所定の順序で配列され
た１サイクルの電極が同一ピッチで複数組形成され、多
相の給電口と前記電極とを平面上で交差することなく連
続して連結したことを特徴とする静電アクチュエータ。 - ２．前記固定子の表面に所定の順序で配列された１サイ
クルの電極が互いに平行に形成された請求項１記載の静
電アクチュエータ。 - ３．前記固定子の表面に所定の順序で配列された１サイ
クルの電極が放射状に形成された請求項１記載の静電ア
クチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13355489A JP2923974B2 (ja) | 1989-05-25 | 1989-05-25 | 静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13355489A JP2923974B2 (ja) | 1989-05-25 | 1989-05-25 | 静電アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02311186A true JPH02311186A (ja) | 1990-12-26 |
| JP2923974B2 JP2923974B2 (ja) | 1999-07-26 |
Family
ID=15107527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13355489A Expired - Fee Related JP2923974B2 (ja) | 1989-05-25 | 1989-05-25 | 静電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2923974B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03230779A (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-14 | Nec Corp | 微小可動機械機構 |
| JPH07194147A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-07-28 | Kanagawa Kagaku Gijutsu Akad | 静電モータ |
| US5869916A (en) * | 1995-05-26 | 1999-02-09 | Asmo Co., Ltd. | Electrostatic actuator with different electrode spacing |
-
1989
- 1989-05-25 JP JP13355489A patent/JP2923974B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03230779A (ja) * | 1990-02-02 | 1991-10-14 | Nec Corp | 微小可動機械機構 |
| JPH07194147A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-07-28 | Kanagawa Kagaku Gijutsu Akad | 静電モータ |
| US5869916A (en) * | 1995-05-26 | 1999-02-09 | Asmo Co., Ltd. | Electrostatic actuator with different electrode spacing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2923974B2 (ja) | 1999-07-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |