JPH0232768A - Electrostatic motor - Google Patents

Electrostatic motor

Info

Publication number
JPH0232768A
JPH0232768A JP18217388A JP18217388A JPH0232768A JP H0232768 A JPH0232768 A JP H0232768A JP 18217388 A JP18217388 A JP 18217388A JP 18217388 A JP18217388 A JP 18217388A JP H0232768 A JPH0232768 A JP H0232768A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
electrode
electrodes
rotor
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP18217388A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideo Adachi
日出夫 安達
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Optical Co Ltd filed Critical Olympus Optical Co Ltd
Priority to JP18217388A priority Critical patent/JPH0232768A/en
Publication of JPH0232768A publication Critical patent/JPH0232768A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To reduce the frictional force of an apparatus and to improve the efficiency thereof by arranging a Langmuir-Blodgett film between the surface of a dielectric film to be given between electrodes on a stator based and an electrode surface on the rotor side. CONSTITUTION:An electrostatic motor is composed of a stator 20 and a rotor 30. Said stator 20 is equipped with a stator base 21, an array electrode film 22, a dielectric film 23 and a Langmuir-Blodgett film (LB film) 24, and a lead wire is pulled out from each array electrode film 22 and connected with a terminal 25 according to the number of phases of said motor. In said rotor 30, the same kind of a base 31 as the stator base 21 is used and the other stripe electrode 32 is arranged on said base 31 to form the rotor 30. The end of said electrode 32 is provided with a sliding electrode 33, to which a lead wire is attached and connected with a terminal 35. Thus, said LB film 24 has low friction properties and can maintain said stator 20 and rotor 30 in a state where they are separated from each other.

Description

【発明の詳細な説明】 〔従来の技術〕 近年、低速・高トルクタイプ、中空タイプ、超小型タイ
プ等の各種型式をもっなモータの出現が要望されており
、モータに対するニーズが多様化して来ている。このよ
うなニーズに対して従来の電極型モータでは側底対応し
きない、i近は圧電素子を使った、超音波モータが提案
され、開発が進んでいる。超音波モータは従来の電極型
モータに比べると次のよ−うな特徴点を有している。
[Detailed Description of the Invention] [Prior Art] In recent years, there has been a demand for motors with various types such as low-speed/high-torque types, hollow types, and ultra-compact types, and the needs for motors have diversified. ing. In order to meet these needs, conventional electrode type motors are unable to meet the needs of the lateral base, and ultrasonic motors using piezoelectric elements have recently been proposed and are being developed. Ultrasonic motors have the following features compared to conventional electrode type motors.

1、低速・高トルクが可能。1. Low speed and high torque are possible.

2、保持力が大きい。2. Great holding power.

3、中空タイプが可能。3. Hollow type is possible.

4.磁気的作用を受授しない。4. Does not receive magnetic effects.

5、超小型化が可能。5. Can be made ultra-small.

かくして、例えばカメラの鏡開移動や位置決め用のアク
チュエータ等として実用化されている。
Thus, it has been put to practical use, for example, as an actuator for opening the camera and positioning it.

第15図は超音波モータの原理図である。圧電素子(図
示せず)を金属板等の弾性体に接合したステータ1に、
圧電素子に2相の交流電圧を印加することによって屈曲
進行波を励起する。これによってステータ1の表面の各
質点P1、P2〜は進行波の進行方向M1に対して図示
のような後方楕円運動を起こす、第15図から明らかな
ように、ステータ1に1接したロータ2の摺動部3は、
後方楕円運動の頂点と接触する。これらの接触点の変位
方向は全て同一であり、1接したロータ2は進行波の進
行方向とは逆方向M2に移動していくことになる。
FIG. 15 is a diagram showing the principle of an ultrasonic motor. A stator 1 has a piezoelectric element (not shown) bonded to an elastic body such as a metal plate,
A bending traveling wave is excited by applying a two-phase alternating current voltage to the piezoelectric element. As a result, each mass point P1, P2 on the surface of the stator 1 causes a backward elliptical movement as shown in the figure with respect to the traveling direction M1 of the traveling wave.As is clear from FIG. The sliding part 3 of
Contact with the apex of backward elliptical motion. The displacement directions of these contact points are all the same, and the rotor 2 that is in contact with the rotor 2 moves in the direction M2 opposite to the traveling direction of the traveling wave.

このようにロータ2が移動するのは、圧電素子により発
生した力をステータ1とロータ2の摺動部3との界面部
における摩擦力によってである。
The rotor 2 moves in this way because the force generated by the piezoelectric element is applied to the frictional force at the interface between the stator 1 and the sliding portion 3 of the rotor 2.

従って摺動材3の摩擦係数がμとし、ステータ1に対す
るロータ2の押圧力をFとすると、μ×Fなる起動力を
発生することになる。
Therefore, if the friction coefficient of the sliding member 3 is μ and the pressing force of the rotor 2 against the stator 1 is F, then a starting force of μ×F will be generated.

以上が超音波モータの動作原理であり、前記した特徴点
1〜5を発揮し得るものであることは既に実験的に確認
されている。
The above is the operating principle of the ultrasonic motor, and it has already been experimentally confirmed that the ultrasonic motor can exhibit the features 1 to 5 described above.

しかしながら、同時にいくつかの欠点も次第に明らかに
なってきている。
However, at the same time, some drawbacks are becoming increasingly apparent.

その第1は、超音波モータは共振振動を用いている為、
Mf1J周波数とモータの共振周波数がずれてしまうと
急激にモータ特性が悪化してしまう。
The first is that ultrasonic motors use resonant vibrations, so
If the Mf1J frequency and the motor's resonance frequency deviate, the motor characteristics will deteriorate rapidly.

従って駆動周波数を自動的に共振周波数の変化に追随さ
せる手段が必要である。この為に駆動回路が複雑になる
Therefore, a means is needed to automatically make the drive frequency follow changes in the resonance frequency. This makes the drive circuit complicated.

その第2は、共振振動が共振体をサポートするR横に洩
れていき、効率を十分大きくすることができず、液中で
は利用できない。
The second reason is that the resonant vibration leaks to the side of the R supporting the resonator, making it impossible to increase the efficiency sufficiently and making it unusable in liquid.

その第3は、高トルクを得るには原理的にはμ×Fを大
きくすれば良い筈であるが、現実には制約があり高トル
ク化に間しては限界がある。すなわちμは耐久性の制約
から実在する材料では0.1〜0.5のものが好ましい
ことが、わかってきている、従って高トルクを得るには
押圧力Fを大きくする必要があるが、押圧力Fを大きく
する為には圧電素子による屈曲変位発生力も大きくする
必要がある。このため高電圧を入力することになるが、
圧電定数の大きい、通常使われているジルコンチタン酸
鉛(PZT)は強誘電体であり、その自発分極が減極し
、モータとしての性能が劣化することになる。又、屈曲
変位発生力は弾性体に接合した圧電素子の伸び振動が変
換されるものであるから、同じ力が接合面に働くことと
なり、圧電素子と金属弾性体との間の接合力に近い力を
発生させると剥離が起り始めることもある。従って結局
はあまり大きな押圧力はかけられないこととなり、高ト
ルク化に間しては限界がある。
Thirdly, in principle, it should be possible to increase μ×F in order to obtain high torque, but in reality there are restrictions and there is a limit to how high torque can be achieved. In other words, it has been found that μ is preferably 0.1 to 0.5 for existing materials due to durability constraints. Therefore, in order to obtain high torque, it is necessary to increase the pressing force F, but In order to increase the pressure F, it is also necessary to increase the bending displacement generating force by the piezoelectric element. For this reason, high voltage will be input,
Lead zirconate titanate (PZT), which is commonly used and has a large piezoelectric constant, is a ferroelectric material, and its spontaneous polarization depolarizes, deteriorating the performance of the motor. In addition, the bending displacement generating force is a conversion of the stretching vibration of the piezoelectric element bonded to the elastic body, so the same force acts on the bonding surface, which is similar to the bonding force between the piezoelectric element and the metal elastic body. When force is generated, delamination may begin to occur. Therefore, in the end, a very large pressing force cannot be applied, and there is a limit to how high torque can be achieved.

その第4は、液中では超音波が四方に分散して洩れてし
まうので、超音波モータが効率よく作動しないという欠
点がある。
Fourth, since ultrasonic waves are dispersed in all directions and leak in liquid, there is a drawback that the ultrasonic motor does not operate efficiently.

本発明者らは、上記超音波モータの有する欠点を除きか
つ、超音波モータの長所を有した他の構造のモータを模
索してきた。そして最近少しづつ発表され始めている静
電モータ、特に超小型化がはかれつつある静電モータが
、必要条件を満たす可能性を有することがわかってきた
。そこで本発明者らは、静電モータに注目し、鋭意研究
を重ねて来た。静電モータは静電荷吸引力を用いたもの
であり、その内容は東工大生研第14回シンポジウム「
最近のアクチュエータとその動向」の中で詳細に説明さ
れている。
The present inventors have been searching for a motor with another structure that eliminates the drawbacks of the ultrasonic motor and has the advantages of the ultrasonic motor. It has been found that electrostatic motors, which have recently begun to be announced little by little, and in particular, electrostatic motors that are becoming increasingly miniaturized, have the potential to meet the requirements. Therefore, the present inventors have focused on electrostatic motors and have conducted extensive research. Electrostatic motors use electrostatic charge attraction force, and the content was presented at the 14th Tokyo Institute of Technology Symposium.
It is explained in detail in ``Recent Actuators and Their Trends''.

第16図は従来の静電モータの原理を示す図である0図
示のように互いに水平方向にXだけずれた一対の電極板
4.5に直流電源6から電圧■を印加すると、電極板4
および5の面方向に沿って静電力が発生する。静電モー
タはこの静電力を利用しようというものである9発生す
る静電力は、電極板4.5間にはさまれる誘導体の誘電
率と印加電圧Vの2乗に比例する。このような電極板4
.5を、多数枚移動方向に沿って配列し、これらを多相
駆動することによって、静電リニアモータや静電回路型
モータが得られる。
FIG. 16 is a diagram showing the principle of a conventional electrostatic motor. As shown in FIG.
Electrostatic force is generated along the plane direction of and 5. An electrostatic motor is designed to utilize this electrostatic force.9 The generated electrostatic force is proportional to the dielectric constant of the dielectric sandwiched between the electrode plates 4.5 and the square of the applied voltage V. Such an electrode plate 4
.. An electrostatic linear motor or an electrostatic circuit type motor can be obtained by arranging a large number of motors 5 along the moving direction and driving them in multiple phases.

静電モータを駆動源とした静電マイクロ・アクチュエー
タは、微細加工技術の進歩に伴い、ごく最近になって注
目される様になってきた。その原理を第16図及び第1
7図を用いて説明する。第16図に示す平行電極板4.
5を備えた構造のものにおける静電容量Cは次のとおり
となる。
Electrostatic micro actuators using electrostatic motors as their driving source have only recently attracted attention as microfabrication technology has progressed. The principle is shown in Figure 16 and 1.
This will be explained using FIG. Parallel electrode plate 4 shown in FIG.
The capacitance C in the structure with 5 is as follows.

C=εQεrxQ/Z ε0:真空の誘電率 εr:比誘電率 X;画電極の重なり部の長さ 2:電極間距離 2:電極幅(Y方向長さ) 又、上記電極板4.5に蓄積しうる静電エネルギWeは
次のとおりとなる。
C=εQεrxQ/Z ε0: Dielectric constant of vacuum εr: Relative dielectric constant The electrostatic energy We that can be stored is as follows.

We CV2/2 ■:印加電圧 仮想変位の方法により、電極に働くX方向の力FXは FX = (lWa 1つX) 一定 =V2J/2c)x・ (εo  xQ、/Z)==■
2  ε0 sr λ/2Z・・・・・・・・・・・・
 (1)従って、FXは重なり幅Xによらないし、又、
電極間距離2が小さい程、X方向の電極間引力が大きい
ということになる。又、電極に働くZ方向の力FZは同
様に仮想変位の方法より次のとおりとなる。
We CV2/2 ■: Using the applied voltage virtual displacement method, the force FX in the X direction acting on the electrode is FX = (lWa 1X) Constant = V2J/2c)x・ (εo xQ, /Z) ==■
2 ε0 sr λ/2Z・・・・・・・・・・・・
(1) Therefore, FX does not depend on the overlap width X, and
The smaller the inter-electrode distance 2, the greater the inter-electrode attractive force in the X direction. Similarly, the force FZ in the Z direction acting on the electrode is obtained from the virtual displacement method as follows.

FZ  (=lWe/Fz)v一定 =V2)/2’)Z (εOsr x9./z)=−V
2 εOsr xg/2z”−・−(2)この場合はx
 ;L−Lが大きい程、電極間引力が大きくなることを
意味している。
FZ (=lWe/Fz)v constant=V2)/2')Z (εOsr x9./z)=-V
2 εOsr xg/2z”−・−(2) In this case, x
; It means that the larger LL is, the larger the inter-electrode attractive force is.

以上の2式より2を小さくして小型にすれば、単位体積
当りの蓄積エネルギを大きくすることができる。ただし
第16図に示したのは力学的駆動源の一つの基本要素で
あり、実際に長い距離に互って動かすとなると、第17
図に示す様に上記した基本要素を多数配列する必要があ
る。
By reducing 2 from the above two equations to make the device compact, the stored energy per unit volume can be increased. However, what is shown in Fig. 16 is one basic element of a dynamic drive source, and when actually moving each other over a long distance, the
As shown in the figure, it is necessary to arrange a large number of the basic elements described above.

第17図において、4Sはステータを示し、5Rはロー
タを示している0図中、斜線を施した部分8は電極部、
斜線を施していない部分9は電極のついていない部分で
ある。ロータ側め電極部8は、幅Wを有し等間隔に配列
されている。また間隔9の幅もWである。ステータ側の
電極部8は、幅は上記と同じくWであるが、電極と1!
極との間隔9の幅は4W/3となっている。
In Fig. 17, 4S indicates a stator, and 5R indicates a rotor. In Fig. 0, the shaded part 8 is an electrode part;
A portion 9 that is not shaded is a portion to which no electrode is attached. The rotor side electrode portions 8 have a width W and are arranged at equal intervals. Further, the width of the interval 9 is also W. The electrode part 8 on the stator side has a width of W as above, but the width is 1!
The width of the distance 9 from the pole is 4W/3.

今、同図に於いて、AA′、CC’ 、KEに電圧を印
加すると、ステータ4Sはロータ5Rに対して相対的に
X方向に移動し、BB’ 、DD’EE’に電圧印加す
るとその反対方向へ移動する。
Now, in the same figure, when a voltage is applied to AA', CC', and KE, the stator 4S moves in the X direction relative to the rotor 5R, and when a voltage is applied to BB', DD'EE', the stator 4S moves in the X direction relative to the rotor 5R. Move in the opposite direction.

次にAA−が合致した瞬問いAA′への印加電圧をof
fにして新たにDE′間へ電圧印加する。
Next, the voltage applied to the instantaneous question AA' where AA- matches is off.
f, and a new voltage is applied between DE'.

更にCC′が合致した瞬間にCC′への電圧印加を停止
し、新たにBD′に電圧印加する0以上の操作をくり返
すと、ロータ5Rは連続的に1方向へ移動していくこと
になる。
Furthermore, at the moment when CC' matches, the voltage application to CC' is stopped and a new voltage is applied to BD'. If this operation is repeated over 0, the rotor 5R will continuously move in one direction. Become.

第18図は回転型のアクチュエータを示す図である。こ
れは絶縁薄MIO内に埋設されたストライプ状電極11
と、絶縁11!ioの上に置かれた円筒電極12とから
なっている。ストライプ状電極11は給電バッド13と
接続され、円frJ電極12は接地電極14と導電して
いる。今、位置検出電極15で円筒電極12の位置を検
出し、その位置に合わせて給電バッド13からストライ
プ状電極11に電圧を印加すると、円筒な極12とスト
ライプ状44極11との間に静電引力が働く0円筒型[
112が静電力によって回転するにつれ、電圧をかける
電極を順次切り換えていけば、円筒電極12の回転が持
続する。この構造のアクチュエータは、移m体である円
筒電極12がコロガリ運動をする必要があること、円筒
電極12の移動に応じた給電バッド13への給電切換え
を順次行う必要があること、又、円筒電極12の接触直
前の部分には、空気層が入ってしまう為、吸引力に限界
があること等の問題がある。
FIG. 18 is a diagram showing a rotary actuator. This is a striped electrode 11 buried in an insulating thin MIO.
And insulation 11! It consists of a cylindrical electrode 12 placed on top of the io. The striped electrode 11 is connected to the power supply pad 13, and the circular frJ electrode 12 is electrically conductive to the ground electrode 14. Now, when the position of the cylindrical electrode 12 is detected by the position detection electrode 15 and a voltage is applied from the power supply pad 13 to the striped electrode 11 according to the detected position, a static voltage is generated between the cylindrical pole 12 and the striped 44 poles 11. 0 cylindrical type where electric attraction works [
As the electrode 112 rotates due to electrostatic force, the rotation of the cylindrical electrode 12 is maintained by sequentially switching the electrodes to which voltage is applied. The actuator of this structure requires that the cylindrical electrode 12, which is a moving body, perform rolling motion, and that it is necessary to sequentially switch the power supply to the power supply pads 13 according to the movement of the cylindrical electrode 12. Since an air layer enters the portion immediately before the electrode 12 makes contact, there are problems such as a limit to the suction force.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

本発明で利用しようとする静電引力は(1)式で示しな
FXを用いたものであり、配列した電極の多くを同時に
用いるので、第18図に示したような回転型アクチュエ
ータが有している欠点はなく、大きな駆動力が得られる
ことになる。
The electrostatic attraction to be utilized in the present invention uses the FX shown in equation (1), and many of the arranged electrodes are used at the same time, so a rotary actuator as shown in FIG. There are no drawbacks, and a large driving force can be obtained.

ところで、上記静電引力F×を用いる場合、同時に生じ
る静電引力FZはステータと移動子との間に摩擦力を発
生させる原因となる。ある程度の静電引力FZは、ステ
ータと移動子との相対的位置を固定するための保持力と
して役立つし、この静電引力Fzは掻く小さな電力で確
保できるので、残しておいた方が良い、すなわち上記保
持力は、絶縁抵抗の大きなコンデンサに直流電圧を印加
する状態で実現されるので、はとんど電力を消費しない
で済むことになる。従って、静電引力Fzにより超音波
モータと同程度の大きな保持力を得ることが可能である
。しかるに上記保持力をある程度大きくすると、ステー
タと移動子との間の摩擦力も増大し、損失が大きくなる
という問題がある。
By the way, when the electrostatic attraction force Fx is used, the electrostatic attraction force FZ generated at the same time causes frictional force to be generated between the stator and the moving element. A certain amount of electrostatic attraction FZ serves as a holding force to fix the relative positions of the stator and mover, and since this electrostatic attraction FZ can be secured with a small amount of electric power, it is better to leave it. That is, since the above-mentioned holding force is achieved by applying a DC voltage to a capacitor having a large insulation resistance, it is possible to consume almost no power. Therefore, it is possible to obtain a holding force as large as that of an ultrasonic motor using the electrostatic attractive force Fz. However, if the holding force is increased to a certain extent, the frictional force between the stator and the moving element also increases, causing a problem of increased loss.

そこで本発明の目的は、超音波モータが有している特徴
を十分に備えたものであって、かつステータと移動子と
の間の摩擦力が小さく、効率のよい作動が期待できる静
電モータを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an electrostatic motor that fully has the characteristics of an ultrasonic motor, has a small frictional force between a stator and a moving element, and can be expected to operate efficiently. Our goal is to provide the following.

〔課題を解決するための手段〕 本発明は上記課題を解決し目的を達成るために次のよう
な手段を講じた。
[Means for Solving the Problems] The present invention has taken the following measures in order to solve the above problems and achieve the objects.

(1)ステータと、このステータの一方の面に所定の間
隔でストライプ状に設けたステータ電極と、上記ステー
タに対向するように配設された移動子と、上記ステータ
電極の間隔と異なる間隔で上記移動子のステータ対向面
にストライプ状に設けた移動子電極と、上記ステータ電
極と移動子電極とが直接には接触しないように上記ステ
ータと移動子とを離間した状態に保持する離間保持手段
とを備えるようにした。
(1) A stator, stator electrodes provided in stripes at predetermined intervals on one surface of the stator, a mover disposed to face the stator, and stator electrodes provided at intervals different from the intervals between the stator electrodes. Separation holding means for holding the stator and the mover in a separated state so that the mover electrodes provided in stripes on the surface of the mover facing the stator do not come into direct contact with the stator electrodes and the mover electrodes. I made sure to prepare the following.

(2)ステータと、このステータの一方の面に等間隔で
ストライプ状に設けたステータ電極と、このステータ電
極を挟んで上記ステータに設けられた誘電体薄膜と、上
記ステータに対向するように設けられた移動子と、上記
ステータ電極と互いに完全に重なり合わない電極を有す
るように上記移動そのステータ対向面にストライプ状に
設けられた移動子電極と、この移動子電極と上記ステー
タに設けられた誘を体薄膜との間に設けられた摩擦力減
衰手段とを備えるようにした。
(2) A stator, stator electrodes provided in stripes at equal intervals on one surface of the stator, a dielectric thin film provided on the stator with the stator electrodes in between, and a dielectric thin film provided opposite the stator. a mover electrode provided in stripes on a surface facing the stator of the mover so as to have electrodes that do not completely overlap each other with the stator electrode; A frictional force damping means is provided between the insulation and the body thin film.

(3)請求項1に記載の静電モータにおいて、離間保持
手段が低摩擦性を有するLB膜(ラングミュア・ブロジ
ェットM)からなるものとした。
(3) In the electrostatic motor according to claim 1, the separation holding means is made of an LB film (Langmuir-Blodgett M) having low friction properties.

〔作用〕[Effect]

このような手段を講じたことにより、ステータと移動子
との間の摩擦力が低減され、前記目的を達成可能となる
By taking such measures, the frictional force between the stator and the moving element is reduced, making it possible to achieve the above object.

〔実施例〕〔Example〕

「実施例A」 以下本発明の実施例Aを説明するが、具体的説明を行な
う前に、本実施例の骨子について説明する。
"Example A" Example A of the present invention will be described below, but before giving a specific explanation, the gist of this example will be explained.

本実施例では、摩擦力を低減させるための手段として、
ステータと、移動子としてのロータとの界面に、LB膜
すなわちラングミュア・ブロジェット膜を形成するよう
にした点が特徴である。即ち、ステータ側の表面あるい
はロータ側の表面のいずれか一方または両面に、LBW
!を付与するというものである。ステアリン酸等のLB
llgが境界潤滑効果を有する低庫擦係数をもった膜で
あることは、文献[応用物理55 [6]1986.p
p615〜PP617Jに記載しである様に、よく知ら
れていることであり、例えば高密度磁気記録ディスクの
表面潤滑膜等への応用が検討されている。 ステアリン
酸LBWAを、例えば清浄なCuの表面に形成した場合
、膜形成前には摩擦係数が1.1であったものが、単分
子−層形成するだけで0.3に低減する。そして累積層
数を上げて行くと摩擦係数は次第に低下していき、累積
層数を27層にすると、0.04と非常に小さな値とな
る。この様な小さな摩擦係数の膜を介在させれば、電極
面に垂直な方向の静電引力が加わったとしても、それに
よる摩擦力を大幅に減少させ得ることになる。
In this embodiment, as a means for reducing frictional force,
A feature is that an LB film, that is, a Langmuir-Blodgett film, is formed at the interface between the stator and the rotor as a moving element. That is, the LBW is applied to either or both of the stator side surface or the rotor side surface.
! The purpose of this is to grant the following. LB such as stearic acid
The fact that llg is a film with a low coefficient of friction that has a boundary lubrication effect is shown in the literature [Applied Physics 55 [6] 1986. p
As described in pages 615 to 617J, this is well known, and its application to, for example, the surface lubricating film of high-density magnetic recording disks is being considered. When LBWA stearate is formed, for example, on a clean Cu surface, the coefficient of friction was 1.1 before film formation, but it is reduced to 0.3 just by forming a monomolecular layer. As the cumulative number of layers increases, the friction coefficient gradually decreases, and when the cumulative number of layers is 27, it becomes a very small value of 0.04. By interposing a film with such a small coefficient of friction, even if electrostatic attraction is applied in a direction perpendicular to the electrode surface, the resulting frictional force can be significantly reduced.

例えば、電極幅Q <=5mm) 、電極の重なり部の
長さx(=10μm)、電極間の誘電膜の厚さz (=
1μm) 、比誘電率εr =1000>、印加電圧V
(100V)とすると、電極面に垂直な方向の静電引力
FZおよびt[!面に水平な方向の静電引力FXは、そ
れぞれ次のようになる。
For example, the electrode width Q <=5 mm), the length of the overlapping part of the electrodes x (=10 μm), and the thickness of the dielectric film between the electrodes z (=
1 μm), relative permittivity εr = 1000>, applied voltage V
(100V), the electrostatic attractive force FZ and t[! in the direction perpendicular to the electrode surface. The electrostatic attractive force FX in the direction horizontal to the plane is as follows.

Fz =V250 εr xffi/2z2=2.2N FX =V2εo εr g/2z =2.2X10  N 上記構造を有する場合、摩擦力はμ・FZ  (μは!
s!擦係数)であり、μ≧0.1であれば、ロータが動
かないことになる。なお、上記条件は上記の寸法および
構造に対応したものであり、例えばz=2μmのときは
、Fz =0.55N、Fx =0.11N、となり、
μ≧0.2となる。又、電極が重なり合う部分が5μm
とすると、FZ=1、IN、Fx =0.22Nであり
、μ≧0.2となる。上記二つの条件を重ね合わせると
、FZ=0.275N、Fx =0.1 INで、μ≧
0.4という条件が必要となる。しかし、これらの計算
かられかる様に、II!擦係数が大きくても良いという
条件になるにれて、Fx、即ち、モータとしての駆動力
が低下することになる。従ってモータとして大きな駆動
力を得るためには、できるだけ低孝擦係数の潤滑膜が必
要となる。LB膜は単に摩擦係数が小さいということだ
けでなく、極めて薄い膜を形成できる上、誘電率の高い
膜をつくれる可能性がある、という特徴を有している。
Fz =V250 εr xffi/2z2=2.2N FX =V2εo εr g/2z =2.2X10N When having the above structure, the frictional force is μ・FZ (μ is!
s! If μ≧0.1, the rotor will not move. Note that the above conditions correspond to the above dimensions and structure; for example, when z = 2 μm, Fz = 0.55N, Fx = 0.11N,
μ≧0.2. Also, the area where the electrodes overlap is 5 μm.
Then, FZ=1, IN, Fx=0.22N, and μ≧0.2. Combining the above two conditions, FZ = 0.275N, Fx = 0.1 IN, μ≧
A condition of 0.4 is required. However, as can be seen from these calculations, II! As the condition becomes such that the coefficient of friction may be large, Fx, that is, the driving force of the motor decreases. Therefore, in order to obtain a large driving force as a motor, a lubricating film with as low a filtration coefficient as possible is required. LB films are characterized not only by their low coefficient of friction, but also by the fact that they can be formed into extremely thin films and have the potential to form films with high dielectric constants.

特に膜の極薄化および高誘電率化は、前記計算式を見て
わかる様に出力特性に大きく効いてくるので、LB膜を
用いる効果は多大なものであることがわかる。
In particular, making the film extremely thin and increasing the dielectric constant has a great effect on the output characteristics as seen from the above calculation formula, so it can be seen that the effect of using the LB film is great.

以下具体例を上げて説明する。A specific example will be explained below.

第1図<a)(b)は実施例Aにおける第1の具体例を
を示す図である。第1図(a)はステツ20とロータ3
0とからなる外観図であり、第1図(b)は右半分のみ
を切断して示した断面図である。ステータ20は、ステ
ータ基板21ど2配列電極M422と、誘電体膜23と
、LB膜24とからなっており、配列電極W422はモ
ータの相数に応じて、いくつかに纏められ、各々からリ
ード線が引出され、端子25に接続されている。
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a first specific example in Example A. Figure 1(a) shows the stem 20 and rotor 3.
FIG. 1(b) is a cross-sectional view showing only the right half. The stator 20 is composed of two array electrodes M422 such as the stator substrate 21, a dielectric film 23, and an LB film 24. The array electrodes W422 are grouped into several groups according to the number of phases of the motor, and leads from each. A wire is drawn out and connected to the terminal 25.

ステータ基板21は、アルミナ、ジルコニアチッ化ケイ
素等の高密度セラミクス、ホットプレス等で高密度に焼
結したジルコンチタン酸鉛(PZT)やジルコンチタン
酸ランタン鉛(PLZT)からなるセラミクス、サファ
イヤや酸化マグネシウム等の短結晶、溶融石英ガラス等
のガラス、酸化膜を表面に形成したシリコン基板、のい
ずれを用いてもよい、これを第1図<a)の様にドーナ
ツ状に加工して基板21となし、その表面を鏡面研磨し
て清浄に保つ。次に、この基板21の表面に、スパッタ
法を用いてクロム、ニラゲル、金白金、銀等を単独で、
又はクロムを下地とした2層構造で、全面に配列電極膜
22を形成する。この電極形成後、基板21との密着性
を良くする為に、必要に応じて熱処理する6次に、その
上にスパッタ法やゾルゲル法を用いて高誘電体!!1K
23を付与する0例えば、ゾルゲル法でPZT!Iを形
成する場合には、ジルコニア基板にスパッタ法で、クロ
ム0.2μmを下地にし、その上に白金を0.2μmの
厚さになる様に電子ビーム蒸着する。
The stator substrate 21 is made of high-density ceramics such as alumina or zirconia silicon nitride, ceramics made of lead zirconium titanate (PZT) or lead zirconium titanate (PLZT) sintered with high density by hot pressing, sapphire, or oxidized ceramics. Any of short crystals such as magnesium, glass such as fused silica glass, or a silicon substrate with an oxide film formed on the surface may be used. This is processed into a donut shape as shown in FIG. 1<a) to form the substrate 21. The surface is polished to a mirror finish to keep it clean. Next, on the surface of this substrate 21, chromium, nira gel, gold platinum, silver, etc. are applied independently using a sputtering method.
Alternatively, the array electrode film 22 is formed on the entire surface with a two-layer structure using chromium as the base. After forming this electrode, in order to improve the adhesion with the substrate 21, a heat treatment is performed as necessary, and then a high dielectric material is formed using a sputtering method or a sol-gel method. ! 1K
For example, PZT! by the sol-gel method. When forming I, a 0.2 μm thick layer of chromium is used as a base layer on a zirconia substrate by sputtering, and platinum is deposited by electron beam evaporation thereon to a thickness of 0.2 μm.

次に一般的なフォトリン工程を用いて目的の電極パター
ンとする。その様な電極パターンを形成しなステータ基
板21の上に、メトキシエタノール中において、鉛アセ
テートを、ジルコニウムおよびチタンのプロポキシ化合
物とよく混合した液を滴下し、スピナーによって膜を形
成する。
Next, a general photorin process is used to form the desired electrode pattern. On the stator substrate 21 on which such an electrode pattern is not formed, a solution in which lead acetate is thoroughly mixed with a propoxy compound of zirconium and titanium in methoxyethanol is dropped, and a film is formed using a spinner.

そして、赤外線ランプで400〜700℃に加熱する。Then, it is heated to 400 to 700°C using an infrared lamp.

このようにスピナーによる塗膜と熱処理とを交互に行な
い、数回〜T&10回繰返し行ない、目標の厚みになっ
たところで処理を停止する。そして、除熱によりこの基
板を再熱処理する。この様に注意深く熱処理を行った後
、LBl124を付ける。
In this way, the coating film using a spinner and the heat treatment are alternately performed, and the process is repeated several times to T&10 times, and the treatment is stopped when the target thickness is reached. Then, this substrate is reheated by removing heat. After careful heat treatment in this way, LBl124 is attached.

LBrFA24はステアリン酸であり1.これをY型累
積し、5〜30層#I造とする。ステアリン酸は1層が
2.55層mであり、従って10層で25.5層mの厚
みとなる6本実験例では、ステアリン酸を用いたが、潤
滑性を有する分子であればステアリン酸でなくても良い
、LBJM124は異なる二種類の分子を交互に累積し
なり、分子の一部を’It t’A シたり、修飾した
りすることが可能であリ、したがって比誘電率の大きな
LBJIIが得られる可能性が大きく、潤滑性が良く、
しかも比誘電率の大きなLBwAが得られることになる
6例えば、含フッ素LB膜は潤滑性および絶縁性に優れ
、膜厚も1層で5〜100人の膜を均一に形成できる(
日刊向上新聞s63.6.14付)0以上の様にしてス
テータ20が作成される。
LBrFA24 is stearic acid and 1. This is stacked in a Y shape to form a #I structure with 5 to 30 layers. One layer of stearic acid is 2.55 m thick, so the thickness of 10 layers is 25.5 m Stearic acid was used in the 6 experimental examples, but if it is a molecule with lubricating properties, stearic acid LBJM124 is made by alternately accumulating two different types of molecules, and it is possible to 'It'A' or modify a part of the molecule, so it has a large dielectric constant. There is a high possibility of obtaining LBJII, and it has good lubricity.
Moreover, LBwA with a large dielectric constant can be obtained6.For example, a fluorine-containing LB film has excellent lubricity and insulation properties, and can uniformly form films for 5 to 100 people in one layer (
The stator 20 is created in the manner described above (Nikkan Kozo Shimbun s63.6.14).

ロータ30はステータ基板21と同種の規範31を用い
、これにもう一方のストライプ電極32を配列形成する
。ストライプ電極32の端縁部には摺動型f!33がそ
の先端部を摺接させて設けられており、この摺動電極3
3にはリード線が取付けられており、端子35に接続さ
れている。
The rotor 30 uses a standard 31 of the same type as the stator substrate 21, on which the other striped electrodes 32 are arranged. The edge of the stripe electrode 32 has a sliding type f! 33 is provided with its tip in sliding contact, and this sliding electrode 3
A lead wire is attached to 3 and connected to a terminal 35.

前記端子25と上記端子35との間に電源電圧Vが印加
されるものとなっている。ロータ30に付与したストラ
イブ電@32は後述するように、等間隔に配設されてお
り、しかも全てが共通接続されてアースされている。こ
のアースはロータ30に取付ける金属製のボールベアリ
ングを介してアースしてもよいし、アース用の摺動電気
端子を設け、この端子を介してアースしてもよい。
A power supply voltage V is applied between the terminal 25 and the terminal 35. As will be described later, the stripes 32 attached to the rotor 30 are arranged at regular intervals, and all are commonly connected and grounded. This grounding may be done via a metal ball bearing attached to the rotor 30, or a sliding electrical terminal for grounding may be provided and the grounding may be done via this terminal.

なお本実施例において、ロータ基板31の材料をステー
タ基板21と同種の材料としたが、必ずしも同種の材料
からなる基板でなくてもよい。
In this embodiment, the rotor substrate 31 is made of the same material as the stator substrate 21, but the substrate does not necessarily have to be made of the same material.

第2図は第1図(a)(b)に示したリング状静電モー
タのロータ側がらみたロータ3oおよびステータ20上
のストライプ電極の配置をモデル的に示した図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the arrangement of stripe electrodes on the rotor 3o and the stator 20 when viewed from the rotor side of the ring-shaped electrostatic motor shown in FIGS. 1(a) and 1(b).

第2図に示すようにステータ、移動子ともに6個の電極
配置グループによりできている。各グループ内における
ステータの電極と、移動子の電極とのずれ量は、全て同
じになっている。即ち第2図において、A1の部分はス
テータの電極と移動子の電極とのずれはなく、A2の部
分は1w/3、A3の部分は2w/3だけずれている。
As shown in FIG. 2, both the stator and the mover are made up of six electrode arrangement groups. The amount of deviation between the stator electrodes and the mover electrodes in each group is all the same. That is, in FIG. 2, there is no deviation between the stator electrode and the movable element electrode in the portion A1, the deviation by 1w/3 in the portion A2, and by 2w/3 in the portion A3.

従って、第2図においてロータ電極(実線)に−電圧を
印加し、ステータ電極(点線)のうちA2、A3、A4
のグループに+電圧を印加すると、図の矢印の方向にロ
ータが回転する。又、A4、A5、A6のグループに+
電圧を印加すると、逆方向に回転する。尚、A4のグル
ープはロータに対する配置がこのままでは、周方向の静
電力は働かない。
Therefore, in Fig. 2, - voltage is applied to the rotor electrode (solid line), and among the stator electrodes (dotted line) A2, A3, A4
When a + voltage is applied to the group, the rotor rotates in the direction of the arrow in the figure. Also, add + to groups A4, A5, and A6.
When voltage is applied, it rotates in the opposite direction. Incidentally, if the A4 group is arranged as is with respect to the rotor, the electrostatic force in the circumferential direction will not work.

しかし、少しでもロータが回転しはじめると、その回転
方向に力が市くことになる。
However, if the rotor begins to rotate even slightly, a force will be generated in the direction of rotation.

今、第2図に示す様に、A2、A3、A4のグループに
+電圧を印加するとく第3図の工の状態)、図の矢印方
向にロータが回転するが、A2のグループの電極が、ロ
ータ電極R4、R5、R6と一度重なった後は、回転を
抑圧する力となるので、A2の電圧は0に戻さなくては
ならない。その代り、新たにA5に+電圧を印加すれば
良い(第3図の■の状態)、この様にAI、A2、〜、
A6に+電圧を印加するタイミングを逐次切換えて行く
と、ロータは回転していくことになる。
Now, as shown in Fig. 2, when + voltage is applied to the groups A2, A3, and A4 (in the state shown in Fig. 3), the rotor rotates in the direction of the arrow in the figure, but the electrodes of the A2 group , once overlapped with rotor electrodes R4, R5, and R6, the voltage of A2 must be returned to 0 because it becomes a force that suppresses rotation. Instead, just apply a new + voltage to A5 (state of ■ in Figure 3), like this, AI, A2...
By sequentially switching the timing of applying + voltage to A6, the rotor will rotate.

第4図は上記のタイミングを示す図である。同図におい
て、工〜■が電圧印加の一周期であり、その1周期に、
第2図に示す様にロータ電極数018の時、(360/
18)=20°だけ回転することになる。ス、第4図を
見てわかる通り、A1、A2、・・・A6に電圧印加す
るタイミングは、1層6周期ずれていることがわかる。
FIG. 4 is a diagram showing the above timing. In the same figure, ~■ is one period of voltage application, and in that one period,
As shown in Figure 2, when the number of rotor electrodes is 018, (360/
18) = 20° rotation. As can be seen from FIG. 4, the timing of applying voltage to A1, A2, . . . A6 is shifted by six cycles per layer.

この様な電圧を供給する回路は特に難しいものでなく、
通常のデジタル回路の出力を増幅することによって得ら
れる。
The circuit that supplies this kind of voltage is not particularly difficult;
It is obtained by amplifying the output of an ordinary digital circuit.

第5図は実施例にBにおける第2の具体例を示す図であ
る0本構造の特徴はロータ側にLB膜を施したところに
ある。第1の具体例に示したロータ側の電極32は露出
した状態になっている。このように露出していても、電
極32が強固に基板31と密着していて、かつ腐蝕等に
対して安定な金属、例えば白金やパラジウム等を使用し
ていれば問題がない。しかし、これらの安定した金属は
高価であるし、又、数1000本ものストライプ電極が
、全く剥離しないという密着性を常に保つことは生産技
術的に困難な面がある。
FIG. 5 is a diagram showing a second specific example in Example B. The feature of the 0-wire structure is that an LB film is applied to the rotor side. The rotor side electrode 32 shown in the first specific example is in an exposed state. Even if the electrode 32 is exposed in this way, there is no problem as long as the electrode 32 is firmly attached to the substrate 31 and a metal that is stable against corrosion, such as platinum or palladium, is used. However, these stable metals are expensive, and it is difficult in terms of production technology to always maintain the adhesion of several thousand striped electrodes without any peeling.

そこで本例では第5図に示すように、ロータ側に、電極
32をコートする様にLBM34を付与したものである
。かくして、電極露出による問題点を解消できる。但し
、電極32の厚みはLB膜34の厚みに比べて一桁程度
厚いので、基板31の面に対して電極32の厚み分だけ
段差構造をとることになる。この段差によ・す、きれい
なLBWA面が出来ないことがある。又、段差部でLB
膜膜種4剥れ易くなったり、傷がつき易くなったりする
。このような不具合をなくす為には、ロータ30を以下
に示す様な構造にすればよい。
Therefore, in this example, as shown in FIG. 5, an LBM 34 is provided on the rotor side so as to coat the electrode 32. In this way, problems caused by electrode exposure can be solved. However, since the thickness of the electrode 32 is about one order of magnitude thicker than the thickness of the LB film 34, a step structure corresponding to the thickness of the electrode 32 is formed with respect to the surface of the substrate 31. Due to this step, it may not be possible to obtain a clean LBWA surface. Also, LB at the step part
Membrane Type 4: The film may peel off easily or be easily scratched. In order to eliminate such problems, the rotor 30 may be structured as shown below.

先ず、基板31として0.65ta厚のアルミナセラミ
クスを準備し、片面を鏡面研磨する。この上にスパッタ
で金、アルミニウム等を1μm以上の厚みで全面に形成
する。その後、フォトリソクラフィーの手法を用いて、
目的のパターンにエツチングする。そして、これにポリ
イミド等の樹脂をt 4Ii厚み以上の厚みになる様に
コーテングする。
First, alumina ceramics having a thickness of 0.65 ta is prepared as the substrate 31, and one side is mirror-polished. Gold, aluminum, etc. are formed on the entire surface by sputtering to a thickness of 1 μm or more. Then, using photolithography techniques,
Etch the desired pattern. Then, this is coated with a resin such as polyimide to a thickness of t4Ii or more.

コーテングはスピンコード、スプレー、デイツプ等のい
ずれの手段でもよい。又、パリレンを真空蒸着するとい
う方法でも良い。この様にすると、ポリイミド、パリレ
ン等の樹脂は、電極部、非電極部のいずれにも付着し、
電極部が盛り上がった様な形状となる。コートした樹脂
を充分加熱し、キュアしな後、フロートポリッシュ等の
精密研磨方法を用いて、電極金属部が露出する迄研磨す
る6″@極のない部分のコート樹脂は′gX極の厚さ以
上の厚さを持っているので、この研磨によって電極表面
と電極のない所の表面は段差のない連続面となる。
The coating may be applied by any means such as spin cord, spray, dip, etc. Alternatively, a method of vacuum-depositing parylene may be used. In this way, the resin such as polyimide or parylene will adhere to both the electrode part and the non-electrode part.
The electrode part has a raised shape. After the coated resin is sufficiently heated and cured, polish it using a precision polishing method such as float polishing until the electrode metal part is exposed. Because of the above thickness, this polishing makes the electrode surface and the surface where there is no electrode a continuous surface with no difference in level.

この様にした後、第1の具体例の場合と同様に、LBI
Iiを数10μmの厚みになる様に全面に形成する。L
BJIMの形成はY型累積させて、膜面に対し垂直方向
の極性がなるべく大きくなる様にする。
After doing this, as in the case of the first example, the LBI
Ii is formed over the entire surface to a thickness of several tens of μm. L
The BJIM is formed in a Y-shaped stack so that the polarity in the direction perpendicular to the film surface is as large as possible.

第6図は上記手段を講じた本例によるロータ構造を示す
図である。第6図は第5図を径方向の外側から見た図で
ある。図示の如く、配列された各ストライプを極32の
相互間を埋める様に、パリレン、ポリアミド等の樹脂3
6が付与されている。
FIG. 6 is a diagram showing a rotor structure according to this example in which the above-described measures are taken. FIG. 6 is a view of FIG. 5 viewed from the outside in the radial direction. As shown in the figure, resin 3 such as parylene or polyamide is used to fill the spaces between the poles 32 between the arranged stripes.
6 is given.

なおストライプ電極32の間を埋める材料としてはパリ
レン、ポリアミド等の樹脂に限られるものではない、ゾ
ルゲル方等の手段で例えば5i02膜、12031等の
絶縁膜を付与するように°しても良い。
Note that the material filling the spaces between the stripe electrodes 32 is not limited to resins such as parylene and polyamide, but an insulating film such as 5i02 film or 12031 film may be applied by means such as sol-gel method.

実施例Aによれば、静電モータのステータ基板上の電極
間に付与する誘電体膜表面とロータ側の電極表面との間
に、LBWAを配した補遺にしたので、ロータ表面とス
テータ表面との間に発生するr!Jm力を著しく低減で
きるやこれによって出力が大きく効率の良い静電モータ
を安価に提供できる。
According to Example A, since the LBWA was added between the surface of the dielectric film applied between the electrodes on the stator substrate of the electrostatic motor and the surface of the electrode on the rotor side, the rotor surface and the stator surface were Occurs between r! If the Jm force can be significantly reduced, an electrostatic motor with large output and high efficiency can be provided at low cost.

「実施例B」 次に、本発明の実施例Bを説明するが、具体的説明を行
う前に実施例Bの骨子について説明する。
"Example B" Next, Example B of the present invention will be described, but before giving a specific description, the gist of Example B will be described.

本実施例では、摩擦力を低減するための手段として、実
質的に窄擦係数を小さくする手段を講じた。その手段と
して、ステータに対して移動子を僅かに浮上させるとい
う手段を用いる。
In this embodiment, as a means for reducing the frictional force, a means was taken to substantially reduce the coefficient of friction. As a means for this, a means is used in which the moving element is slightly levitated relative to the stator.

その第1の手段としては、ステータを接触面に垂直な方
向(Fz力方向に超音波振動させ、ステータに接した移
動子を浮上させる手段を用いる。
The first means is to vibrate the stator ultrasonically in a direction perpendicular to the contact surface (in the Fz force direction) and levitate the movable element in contact with the stator.

超音波浮上はすでにガイドレール方式のステージ等で実
用化されている技術である。
Ultrasonic levitation is a technology that has already been put into practical use with guide rail stages.

第2の手段としては、磁気的反発力で浮上させる手段を
用いる。この場合、強磁性体基板上に電極と誘電#%膜
とを付与する方法や、絶縁基板上に強磁性強請″@体薄
膜を形成し、これに電極を付与する等の方法がある。
As a second means, a means for levitating by magnetic repulsion is used. In this case, there are methods such as providing an electrode and a dielectric #% film on a ferromagnetic substrate, or forming a ferromagnetic ferromagnetic thin film on an insulating substrate and providing an electrode thereon.

第3の手段としては、液体ヘリウムや液体チッソ中で用
いる場合において、超電導マイスナー効果を利用した手
段を用いる。
As a third means, when used in liquid helium or liquid nitrogen, a means utilizing the superconducting Meissner effect is used.

以上3つの手段は、いずれも浮上によって摩擦力を低減
させるものであり、大きな耐久性が得られる。
All of the above three means reduce frictional force by floating, and can provide great durability.

なお財久性をそれ程必要としない場合においては、液体
や固体の潤滑剤や、耐摩耗性の薄膜コーティング処理を
施すことによっても実現できる。
In cases where financial stability is not required, it can also be achieved by applying a liquid or solid lubricant or a wear-resistant thin film coating.

この場合は、簡単な構造で安価なものとなる利点がある
In this case, there is an advantage that the structure is simple and inexpensive.

以下、実施例Bについて具体的に説明する。Example B will be specifically described below.

第7図は実施例日における第1の具体例を示すt極42
と高誘電率層43と摺動材44とを取り付けたものとな
っている。又、ロータ50はロータ基材51に電@52
と高誘電率層う3と摺動材54とを取り付けたものとな
っている。電極42゜52間に働く電極の厚み方向に働
く静電引力は、摺動材44.54の接触によって支えら
れている。
FIG. 7 shows the t-pole 42 showing the first specific example on the day of the example.
A high dielectric constant layer 43 and a sliding material 44 are attached. Further, the rotor 50 has an electric current 52 on the rotor base material 51.
A high dielectric constant layer 3 and a sliding material 54 are attached. The electrostatic attraction force acting in the thickness direction of the electrodes between the electrodes 42 and 52 is supported by the contact of the sliding members 44 and 54.

摺動材44.54は例えばポリアセタールやポリアミド
をベースとしたμが0.1程度の含油工合させ、ジルコ
ンチタン酸(PZT)薄膜やチタン酸バリウム薄膜、酸
化チタン薄膜、窒化アルミニウム、五酸化タンタル等か
らなる高誘電率層43.53が互いに接するか、しない
か程度の状態となるように設定する。
The sliding material 44.54 is, for example, a polyacetal or polyamide based oil-impregnated compound with μ of about 0.1, such as zirconium titanate (PZT) thin film, barium titanate thin film, titanium oxide thin film, aluminum nitride, tantalum pentoxide, etc. The high dielectric constant layers 43 and 53 are set so that they may or may not touch each other.

電極42.52はCr、Au、Ni等をスパッタ法等で
付与し、その上に高誘電率i43.53を付与している
。電極パターンは例えば第3図に示した様になっている
。従ってリード線はAl。
The electrodes 42.52 are coated with Cr, Au, Ni, etc. by sputtering or the like, and are coated with a high dielectric constant i43.53. The electrode pattern is, for example, as shown in FIG. Therefore, the lead wire is Al.

A2.・・・A6.・・・の各々に1本と、−側だけは
共通の1本とする。そして、これらの各々の電極に第4
図に示す様なタイミングで電圧印加すれば、ロータは回
転する様になる。
A2. ...A6. . . , one for each, and a common one for only the - side. Then, a fourth electrode is attached to each of these electrodes.
If voltage is applied at the timing shown in the figure, the rotor will rotate.

第8図は第17図に示したようなリニア型静電モータに
応用した第2の具体例の概要を示す側断面図である。ス
テータ60は、ステータ基板61上に電極62と高誘電
率層63とを設けたものとなっている。またスライダ7
0は、スライダ基材71に電極72と高誘電率層73を
設けたものとなっている。そして、上記ステータ6oの
高誘電率層63と、スライダ70の高誘電率層73とが
対向するように配置されている。そこで上記電極62.
72に前記したようなタイミングで電圧印加を行なうと
、スライダ70は横方向に移動していく、このとき発生
する移動方向の力は、対向面に垂直な方向に働く吸引力
と、庫擦係数μとの積より大きくなくてはならない、前
記(1)式と(2)式から次式が導かれる。
FIG. 8 is a side sectional view showing an outline of a second specific example applied to a linear electrostatic motor as shown in FIG. 17. The stator 60 has electrodes 62 and a high dielectric constant layer 63 provided on a stator substrate 61. Also slider 7
0 has a slider base material 71 provided with an electrode 72 and a high dielectric constant layer 73. The high dielectric constant layer 63 of the stator 6o and the high dielectric constant layer 73 of the slider 70 are arranged to face each other. Therefore, the electrode 62.
When a voltage is applied to the slider 72 at the timing described above, the slider 70 moves laterally.The force in the moving direction generated at this time is a combination of the attraction force acting in the direction perpendicular to the opposing surface and the friction coefficient. The following equation is derived from equations (1) and (2) above, which must be larger than the product of μ.

1〉(μ・x / z ) そこで今、μ=0.1とすると、 (x/z)<10        ・・・(3)なる式
が得られる。したがって上記(3)式を満足するような
寸法にすれば、スライダ70はスライドすることになる
0本例では、μがほとんど零となるような手段、例えば
図示の如く、ステータ60とスライダ70との間に微少
な空隙を形成するものとする。微少空隙を形成する具体
的例を以下説明する。
1>(μ・x/z) Now, if μ=0.1, then (x/z)<10...(3) is obtained. Therefore, if the dimensions satisfy the above formula (3), the slider 70 will slide. In this example, the stator 60 and the slider 70 are A minute gap shall be formed between the two. A specific example of forming minute voids will be described below.

第9図および第10図は、微少空隙を形成するための具
体的例を示す図である。先ず第9図に示すように、ホッ
トプレス等で焼結させた矩形板状の高密度PZTセラミ
クス80の1面中央部を凹状に超精密加工し、その両側
に凸部80a。
FIGS. 9 and 10 are diagrams showing specific examples for forming microgaps. First, as shown in FIG. 9, the center of one side of a rectangular plate-shaped high-density PZT ceramic 80 sintered by hot pressing or the like is ultra-precision machined into a concave shape, and convex portions 80a are formed on both sides.

80bを形成する。そして高密度PZTセラミクス80
の下面には、電極板81.82を張付ける。
80b. and high-density PZT ceramics 80
Electrode plates 81 and 82 are pasted on the lower surface of.

前記凹状をなす部分および凸部80a、80bに互って
第8図に示したリニア・アレイ型電極と同様のストライ
プ電極91.92.・・・をスパッタやメツキによって
設ける。凹状部内にはPZT等の高誘電率層90をゾル
ゲル等の方法で形成し、その後、この高誘電率層90の
表面を平滑に研磨する。そしてストライプ電[1101
,102,103、・・・を埋設してなるスライダー1
00を形成し、これを上記の如く形成したステータ表面
に載置する。この様にした後、電極91,92.・・・
と電極81.82との間に高電圧を印加し、分極処理を
行なう。
Striped electrodes 91, 92, similar to the linear array type electrode shown in FIG. ...is provided by sputtering or plating. A high dielectric constant layer 90 made of PZT or the like is formed in the recessed portion by a sol-gel method or the like, and then the surface of this high dielectric constant layer 90 is polished to a smooth surface. And striped electric [1101
, 102, 103, . . . are embedded in the slider 1.
00 is formed and placed on the stator surface formed as described above. After doing this, the electrodes 91, 92 . ...
A high voltage is applied between the electrodes 81 and 82 to perform polarization processing.

第10図は上記分極処理を行なった後の状態を示す図で
ある0図示の如く、第9図に示す分極前の状態に比べる
と、残留分極83.84による盛上がり部の大きさに応
じて、ステータ側の高誘電率層90の表面とスライダ1
00の下面との間には、A2なる厚みのギャップ層12
0が形成されている。したがって、ストライプ電極10
1102、・・・と電極111,112.・・・との重
なり部における摩擦力はなくなる。なお、この様な構造
にした場合、残留分極83.84が生じている凸部80
a、80bの頂部に形成されている電極部上を、スライ
ダ100が摺動することになる。
FIG. 10 is a diagram showing the state after the above polarization process. As shown in FIG. 10, compared to the state before polarization shown in FIG. , the surface of the high dielectric constant layer 90 on the stator side and the slider 1
A gap layer 12 with a thickness of A2 is provided between the lower surface of the
0 is formed. Therefore, the stripe electrode 10
1102, . . . and electrodes 111, 112. The frictional force at the overlapped portion with ... disappears. In addition, when such a structure is adopted, the convex portion 80 where residual polarization 83.84 occurs
The slider 100 slides on the electrode portions formed on the tops of the electrodes a and 80b.

この摺動による摩耗等が問題となる場合には、窒化チタ
ンや窒化ケイ素等の耐牽耗性薄膜を上記電極部にコート
しておけば良い、また本例では圧電セラミクスを分極す
るという操作は必要であるが、1度分極処理が行なわれ
れば、その後は印加電圧を必要ないという特徴がある。
If wear caused by this sliding becomes a problem, it is sufficient to coat the electrode portion with a drag-resistant thin film such as titanium nitride or silicon nitride.In addition, in this example, the operation of polarizing the piezoelectric ceramics is Although necessary, once the polarization process is performed, there is no need for applied voltage thereafter.

第11図(a)(b)は実施例Bの第3の具体例を示す
図である。第11図(a)は未動作時の部分断面図、第
11図(b)は動作時の一瞬の状態を示している。本例
でも第2の具体例と同様に、ステータ基材131として
圧電セラミクスを用いている。第2の具体例と異なる点
は、第2の具体例では分極によるスタテックな変形を用
いているのに対し1本例では分極後、電極132,13
3間に交流電圧を印加し、超音波41i!!7をさせる
ことによってロータ140を浮上させ、これよってギャ
ップ部Gを形成し、牽擦力を減するようにした点である
。なお超音波振動させる部分は周辺部に限られるもので
はなく、圧電セラミクス全面に亙り超音波振動させても
良い。
FIGS. 11(a) and 11(b) are diagrams showing a third specific example of Example B. FIG. 11(a) is a partial cross-sectional view when not in operation, and FIG. 11(b) shows a momentary state during operation. In this example, piezoelectric ceramics are used as the stator base material 131, similarly to the second specific example. The difference from the second specific example is that the second specific example uses static deformation due to polarization, whereas in this example, after polarization, the electrodes 132, 13
An alternating current voltage is applied between 3 and ultrasonic wave 41i! ! 7, the rotor 140 is levitated, thereby forming a gap G and reducing the drag force. Note that the portion subjected to ultrasonic vibration is not limited to the peripheral portion, and the entire surface of the piezoelectric ceramic may be subjected to ultrasonic vibration.

第12図は実施例Bにおける第4の具体例を示す図であ
る0本例は、着磁した保持力の大きな磁石を用いて磁気
浮上を行なう例である。ステータとしては、例えばBa
フエライ1〜41を表面研磨した後、スパッタ、電子ビ
ーム蒸着等により、第2図に示す様な電極配置になる様
に、ストライプ状電極152を形成する。その後スパッ
タやゾルゲル方等を用いて、脱磁しない様にPZT、B
aTiO3、PbTiO3等の高誘電率薄膜を形成する
。又、ロータ160としては、ロータ基材161に抗磁
力の大きな磁石を用い、ステータ150とロータ160
とが磁気反発する様に同極を対向させて配置する。又、
磁石どして希土類金属系の磁石を用いる時は、表面に薄
いガラス板や結晶化ガラス、セラミクス等の薄膜を接着
し、その上に電極や高誘電率層を設ければ良い。
FIG. 12 is a diagram showing a fourth specific example in Example B. This example is an example in which magnetic levitation is performed using a magnetized magnet with a large coercive force. As a stator, for example, Ba
After the surfaces of the ferrites 1 to 41 are polished, striped electrodes 152 are formed by sputtering, electron beam evaporation, etc. so that the electrodes are arranged as shown in FIG. After that, using sputtering or sol-gel method, PZT, B, etc. are used to prevent demagnetization.
A high dielectric constant thin film such as aTiO3 or PbTiO3 is formed. Further, as the rotor 160, a magnet with a large coercive force is used for the rotor base material 161, and the stator 150 and the rotor 160 are
Place the same poles facing each other so that they magnetically repel. or,
When using a rare-earth metal magnet as a magnet, a thin glass plate, crystallized glass, ceramics, or other thin film may be adhered to the surface, and electrodes or a high dielectric constant layer may be provided on the surface.

第13図は実施例Bにおける第5の具体例を示す図であ
る。本例は、液中で使用可能な如く構成した静電モータ
の例であり、特に液体ヘリウム温度や液体窒素温度の雰
囲気中でも利用しうる静電モータの例である。図は液体
窒素中に静電モータを入れた・状態を示している。ステ
ータ150としては、第4の具体例と同様の磁石151
を用い、その上に磁石151が絶縁体の時はそのまま、
導電性を有している場合は絶縁板(図示していない)を
介して、その上にアレイ状″f4[fストライプ152
を形成し、更に高誘電率層153を付与する。一方ロー
タ170の方は液体窒素中で超電導を示す高温超電導酸
化物、例えばYBa2Cu307− セラミクス171
に絶縁材174を貼り、その上に電極172.高誘電率
層173を設ける。
FIG. 13 is a diagram showing a fifth specific example in Example B. This example is an example of an electrostatic motor configured so that it can be used in liquid, and in particular, an example of an electrostatic motor that can be used even in an atmosphere of liquid helium temperature or liquid nitrogen temperature. The figure shows the electrostatic motor placed in liquid nitrogen. As the stator 150, a magnet 151 similar to the fourth specific example is used.
, and when the magnet 151 is an insulator,
If it has conductivity, an array of "f4 [f stripes 152
is formed, and a high dielectric constant layer 153 is further provided. On the other hand, the rotor 170 is made of high-temperature superconducting oxide that exhibits superconductivity in liquid nitrogen, such as YBa2Cu307-ceramics 171.
An insulating material 174 is pasted on the electrode 172. A high dielectric constant layer 173 is provided.

超電導セラミクス171は臨界温度的90に以下でマイ
スナー効果を示し、磁石151による磁気に反発する。
The superconducting ceramic 171 exhibits the Meissner effect below a critical temperature of 90, and is repelled by the magnetism of the magnet 151.

その結果、ステータ150とロータ170との間に斥力
が働くことになる。これが浮上刃となり、I’l擦力が
減少することになる。
As a result, a repulsive force acts between stator 150 and rotor 170. This becomes a floating blade, and the I'l friction force decreases.

第14図は実施例Bにおける第6の具体例を示す図であ
る。本例はステータ180の表面とロータ190の表面
との間200に、MoS2  (硫化モリブデン)の様
な、潤滑性の良い粉末を入れなり、グリースの様な潤滑
材を薄く介在させた例である。
FIG. 14 is a diagram showing a sixth specific example in Example B. In this example, a powder with good lubricity such as MoS2 (molybdenum sulfide) is placed between the surface of the stator 180 and the surface of the rotor 190 200, and a lubricant such as grease is interposed thinly. .

以上の説明では1、電極への電圧印加経路については殆
ど触れなかったので、以下に示す。先ず、第3図および
第4図のステータ側に配しなA1、A2、・・・・・・
・・・A6に電圧を逐次切換え入力する為のリード線は
6本接続され、ロータ■は全電極同一の1極になるよう
に並列接続し、摺動電極に導かれた後、摺動バネ端子5
5に導かれる。
In the above explanation, 1. The voltage application route to the electrodes was hardly mentioned, so it will be described below. First, A1, A2, etc. arranged on the stator side in Figs. 3 and 4.
...Six lead wires are connected to A6 to sequentially switch and input the voltage, and the rotor ■ is connected in parallel so that all electrodes have the same single pole, and after being led to the sliding electrode, the sliding spring terminal 5
5.

又第9図に於いては全てのステータ側電極919−2.
・・・に対し、それぞれリード線111112、・・・
が取付けである。ロータ側は第7図と同様である。第3
の例〜第6の例は第1の例(第7図)とリード線の取比
しは同じである。
Also, in FIG. 9, all stator side electrodes 919-2.
For..., lead wires 111112,...
is the installation. The rotor side is the same as that shown in FIG. Third
Examples 1 to 6 have the same lead wire ratio as the first example (FIG. 7).

又、ロータとステータ間の相対的なずれについては、も
ともと静電力はずれを自動的になくする方向に鋤く為、
大きなモータトルクを必要しないという考えに立つ場合
は、ハウジングを被せるだけで良い。ス、そのままでは
ずれてしまう程、トルク出力が必要な場合は、ガイドを
設け、ガイドとロータとの間にボルトを挟み、ずれを防
止するという構造にすれば良い。
In addition, regarding the relative misalignment between the rotor and stator, since the electrostatic force is originally plowed in a direction that automatically eliminates the misalignment,
If you do not need a large motor torque, just cover it with a housing. If the torque output is required to the extent that the rotor will come off, a guide may be provided and a bolt may be inserted between the guide and the rotor to prevent the rotor from coming off.

本発明のうち回転型の静電モータに於いては、ロータ側
め電極数を18本、ステータ側の′f4極グループを6
組としたが、この本数は1この組合わせに限るものでは
ない。
In the rotary electrostatic motor of the present invention, the number of electrodes on the rotor side is 18, and the number of 4-pole groups on the stator side is 6.
However, the number is not limited to 1 and this combination.

以上のように、実施例Bによれば、電極面に垂直な方向
に働く吸引力と増擦係数の積によって表される摩擦力を
:$4衰させる手段を設けなので、耐久性が良く、安定
した回転、移動が得られる靜モータを提供できる。
As described above, according to Example B, since a means is provided to attenuate the frictional force expressed by the product of the attraction force acting in the direction perpendicular to the electrode surface and the friction increase coefficient by $4, the durability is good. We can provide a silent motor that provides stable rotation and movement.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、超音波モータの
特徴を備え、かつステータと移動子との間の@振力を低
減でき、効率のよい作動が期待できる静電モータを提供
できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electrostatic motor that has the characteristics of an ultrasonic motor, can reduce the vibration force between the stator and the moving element, and can be expected to operate efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)(b)〜第6図は本発明の実施例Aを示す
図で、第1図(a)(b)〜第4図は第1の具体例を示
す図、第5図および第6図は第2の具体例を示す図であ
る。第7図〜第14図は本発明の実施例Bを示す図で、
第7図は第1の具体例を示す図、第8図〜第10図は第
2の具体例を示す図、第11図(a)(b)は第3の具
体例を示す図、第12図は第4の具体例を示す図、第1
3図は第5の具体例を示す図、第14図は第6の具体例
を示す図である。第15図〜第18図は従来技術を示す
図である。 出願人代理人 弁理士 坪井 淳 第 1 図(a) 第2図 第1 図(b) 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第15 図 第 図 第13図 第16 図 第17図
1(a), (b) to 6 are diagrams showing Embodiment A of the present invention, FIGS. 1(a), (b) to 4 are diagrams showing the first specific example, and FIG. The figure and FIG. 6 are diagrams showing a second specific example. 7 to 14 are diagrams showing Example B of the present invention,
FIG. 7 shows the first specific example, FIGS. 8 to 10 show the second specific example, FIGS. 11(a) and 11(b) show the third specific example, and FIGS. Figure 12 is a diagram showing the fourth specific example;
FIG. 3 is a diagram showing a fifth specific example, and FIG. 14 is a diagram showing a sixth specific example. FIGS. 15 to 18 are diagrams showing the prior art. Applicant's representative Patent attorney Jun Tsuboi Figure 1 (a) Figure 2 Figure 1 (b) Figure Figure 15 Figure 13 Figure 16 Figure 17

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ステータと、このステータの一方の面に所定の間
隔でストライプ状に設けたステータ電極と、上記ステー
タに対向するように配設された移動子と、上記ステータ
電極の間隔と異なる間隔で上記移動子のステータ対向面
にストライプ状に設けた移動子電極と、上記ステータ電
極と移動子電極とが直接には接触しないように上記ステ
ータと移動子とを離間した状態に保持する離間保持手段
とからなることを特徴とする静電モータ。
(1) A stator, stator electrodes provided in stripes at predetermined intervals on one surface of the stator, a mover disposed to face the stator, and stator electrodes provided at intervals different from the intervals between the stator electrodes. Separation holding means for holding the stator and the mover in a separated state so that the mover electrodes provided in stripes on the surface of the mover facing the stator do not come into direct contact with the stator electrodes and the mover electrodes. An electrostatic motor comprising:
(2)ステータと、このステータの一方の面に等間隔で
ストライプ状に設けたステータ電極と、このステータ電
極を挟んで上記ステータに設けられた誘電体薄膜と、上
記ステータに対向するように設けられた移動子と、上記
ステータ電極と互いに完全に重なり合わない電極を有す
るように上記移動子のステータ対向面にストライプ状に
設けられた移動子電極と、この移動子電極と上記ステー
タに設けられた誘電体薄膜との間に設けられた摩擦力減
衰手段とからなることを特徴とする静電モータ。
(2) A stator, stator electrodes provided in stripes at equal intervals on one surface of the stator, a dielectric thin film provided on the stator with the stator electrodes in between, and a dielectric thin film provided opposite the stator. a mover electrode provided in stripes on a surface of the mover facing the stator so as to have electrodes that do not completely overlap each other with the stator electrode; 1. An electrostatic motor comprising: a frictional force damping means provided between a dielectric thin film and a dielectric thin film.
(3)請求項1に記載の静電モータにおいて、離間保持
手段が低摩擦性を有するLB膜(ラングミュア・ブロジ
ェット膜)からなることを特徴とする静電モータ。
(3) The electrostatic motor according to claim 1, wherein the separation holding means is made of an LB film (Langmuir-Blodgett film) having low friction properties.
JP18217388A 1988-07-21 1988-07-21 Electrostatic motor Pending JPH0232768A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18217388A JPH0232768A (en) 1988-07-21 1988-07-21 Electrostatic motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18217388A JPH0232768A (en) 1988-07-21 1988-07-21 Electrostatic motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0232768A true JPH0232768A (en) 1990-02-02

Family

ID=16113621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18217388A Pending JPH0232768A (en) 1988-07-21 1988-07-21 Electrostatic motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0232768A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63253884A (en) * 1986-10-16 1988-10-20 アメリカン テレフォン アンド テレグラフ カムパニー Static motor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63253884A (en) * 1986-10-16 1988-10-20 アメリカン テレフォン アンド テレグラフ カムパニー Static motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Trimmer et al. Harmonic electrostatic motors
CA2218876C (en) Elastomeric micro electro mechanical systems
US6381104B1 (en) Write/read head supporting mechanism, and write/read system
US7161765B2 (en) Write/read head supporting mechanism, and write/read system
JP5501254B2 (en) Ultrasonic motor
JP3857020B2 (en) Piezoelectric actuator and information storage device
US6891309B2 (en) Actuator having organic molecular layers
EP0890216A1 (en) Piezoelectric actuator or motor, method therefor and method for fabrication thereof
JPS63253884A (en) Static motor
Flynn Piezoelectric ultrasonic micromotors
JP2005532778A (en) High precision control of electromechanical motor
JP2721638B2 (en) Electrostatic actuator
JPH0653563A (en) Magnetic actuator
JP3290569B2 (en) Thin-film magnetic head slider
CN104883089B (en) Electrostatic force-driven miniature ultrasonic motor
JPH0232768A (en) Electrostatic motor
CN107306097B (en) Using the micro machine of multi-layer annular piezoelectric ceramics
JP2002518620A (en) Piezoelectric-motor device
Baginsky et al. Electrostatic micromotor based on ferroelectric ceramics
US20020163281A1 (en) Thin film motors
JP2001026000A (en) Structural body including organic molecular film, and its use
Yoon et al. Piezoelectric ultrasonic motor by co-extrusion process
Jones et al. Adaptive devices for precise position control
JPH03103085A (en) Manufacture of dielectric movable element for power generator using electrostatic force
JP3636353B2 (en) Thin film piezoelectric transformer