JPH03169278A - 静電アクチュエータ - Google Patents
静電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH03169278A JPH03169278A JP30979089A JP30979089A JPH03169278A JP H03169278 A JPH03169278 A JP H03169278A JP 30979089 A JP30979089 A JP 30979089A JP 30979089 A JP30979089 A JP 30979089A JP H03169278 A JPH03169278 A JP H03169278A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrodes
- moving element
- stator
- mover
- stators
- 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
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 abstract 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 241001414489 Hyas Species 0.000 description 1
- 229910001219 R-phase Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Non-Mechanical Conveyors (AREA)
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、マイクロロポッ1・やマイクロザージェリな
どに使用できる静電アクヂコエータの制御に関する。
どに使用できる静電アクヂコエータの制御に関する。
[従来の技術]
静電アクチコエー夕は、所定のピッヂで複数個の固定子
電極を配列した固定子と、この固定子に対向させ固定子
電極に対し適切な位置関係に配列した可動子電極を設(
ノて強誘電体部と低誘電体部を形成した可動子とをそな
え、前記固定子電極を順次に充電あるいは放電させ、強
誘電体で構成された可動子電極を静電力によって吸引移
動させるようにしており、たとえば特開昭62−4.4
079号などに示されている。
電極を配列した固定子と、この固定子に対向させ固定子
電極に対し適切な位置関係に配列した可動子電極を設(
ノて強誘電体部と低誘電体部を形成した可動子とをそな
え、前記固定子電極を順次に充電あるいは放電させ、強
誘電体で構成された可動子電極を静電力によって吸引移
動させるようにしており、たとえば特開昭62−4.4
079号などに示されている。
しかし、静電アクチュエータの発生トルクは、電磁アク
ヂコエータに較べると非常に小さく、このため、固定子
と可動子を非接触で支持させて接触摺動をな<4゛よう
1こずることか望ましく、本出願人は先に、可動rと固
定子との対向而に圧縮空気を吹き出させたり、永久磁石
などにより磁気的あろい(J電気的に反発または吸引作
用を発生さ0て、可動rを両111+1の固定子間1こ
非接触状態で保持させるギャップ保持機構と、非接触の
ため可動子の12動方向を保つために移動方向に沿って
静電吸引電極を設ζノで可動子を吸引し、所定の移動方
向以外への逸走を防ぐ移動方向保持機構とを設(」た静
電アクチコエー夕を提案した。
ヂコエータに較べると非常に小さく、このため、固定子
と可動子を非接触で支持させて接触摺動をな<4゛よう
1こずることか望ましく、本出願人は先に、可動rと固
定子との対向而に圧縮空気を吹き出させたり、永久磁石
などにより磁気的あろい(J電気的に反発または吸引作
用を発生さ0て、可動rを両111+1の固定子間1こ
非接触状態で保持させるギャップ保持機構と、非接触の
ため可動子の12動方向を保つために移動方向に沿って
静電吸引電極を設ζノで可動子を吸引し、所定の移動方
向以外への逸走を防ぐ移動方向保持機構とを設(」た静
電アクチコエー夕を提案した。
[発明が解決しようとする課Mj
しかるに、この種のアクチュエータにおいては小形化が
重要な課題であり、とくに可動子を小形軽量化する必要
かある。したがって、推力発生用の静電電極のほかに、
可動子を非接触状態に保持するためのギャップ保持機構
と、非接触の可動子を拘束して移動方向を規制する移動
方向保持機構を設lチること(よ、小形化、微細化を妨
げろ要因になっている。
重要な課題であり、とくに可動子を小形軽量化する必要
かある。したがって、推力発生用の静電電極のほかに、
可動子を非接触状態に保持するためのギャップ保持機構
と、非接触の可動子を拘束して移動方向を規制する移動
方向保持機構を設lチること(よ、小形化、微細化を妨
げろ要因になっている。
3
[課題を解決するための手段j
このため、可動子の両側に固定子を配置させ、両側の固
定子電極と可動子市極相17′間の静電吸弓力により推
力を発生ざせるとともに、同じ電極によって両側の静電
吸引力を甲衡さυてi’iJ動子を非接触状態に保持さ
せるようにして43り、たどえは、固定子に設けた各電
極のすべてにバイアス電圧を印加して平衡した静電力を
発生させ、可動子を非接触状態に支持させるとともに、
必要な電極に躯動用の電圧を重畳ずることによって推力
を発生させるようにしている。
定子電極と可動子市極相17′間の静電吸弓力により推
力を発生ざせるとともに、同じ電極によって両側の静電
吸引力を甲衡さυてi’iJ動子を非接触状態に保持さ
せるようにして43り、たどえは、固定子に設けた各電
極のすべてにバイアス電圧を印加して平衡した静電力を
発生させ、可動子を非接触状態に支持させるとともに、
必要な電極に躯動用の電圧を重畳ずることによって推力
を発生させるようにしている。
なお、この駆動用電圧はバイアス電圧の(VTI)倍以
]二にすることが望ましい。また、ギ−1・ップを適正
に保持させるため、固定子ど可動子との間に設lノノと
ギャップセンザの検出値?こよりハイアス電圧を制御す
るようにしてある。
]二にすることが望ましい。また、ギ−1・ップを適正
に保持させるため、固定子ど可動子との間に設lノノと
ギャップセンザの検出値?こよりハイアス電圧を制御す
るようにしてある。
[作用]
したがって、可動子に推力を発生させる電極によって、
可動子を非接触状態に保持させるどともに、可動子の{
2動方向を現制し、別個のギャップ保持機構や移動方向
保持機構が不要になり、微細化がiiJ能になる。
可動子を非接触状態に保持させるどともに、可動子の{
2動方向を現制し、別個のギャップ保持機構や移動方向
保持機構が不要になり、微細化がiiJ能になる。
1実施例コ
これを図に示す実施例について説明ずろ。
Iはカラスなどの絶縁体からなる固定子で、可動子2と
対向する而に、アルミニウムなどで形成した複数の固定
子電極11を可動子2の移動方向に一定のピッチで配列
させており、一方側部にギヤップセンザ電極I2を設け
ていろ。可動子2は板状の単結晶シリコンの絶縁支持体
で構成し、エッヂンク処理により固定子との対向面にア
ルミニウムなどで作られた強誘電体の可動子電極21を
前記固定T−電極11と所定の位置関係に配列させてあ
る。22(J可動子電極相互を短絡する接続片、23(
』両面の可動子電極を連結する電極結合部、2イはキャ
ップセンザ電極+2iこ対向して設けたギヤップセンザ
ターケットてあろ。
対向する而に、アルミニウムなどで形成した複数の固定
子電極11を可動子2の移動方向に一定のピッチで配列
させており、一方側部にギヤップセンザ電極I2を設け
ていろ。可動子2は板状の単結晶シリコンの絶縁支持体
で構成し、エッヂンク処理により固定子との対向面にア
ルミニウムなどで作られた強誘電体の可動子電極21を
前記固定T−電極11と所定の位置関係に配列させてあ
る。22(J可動子電極相互を短絡する接続片、23(
』両面の可動子電極を連結する電極結合部、2イはキャ
ップセンザ電極+2iこ対向して設けたギヤップセンザ
ターケットてあろ。
L側固定子の固定子電極I+と可動子電極21との11
X]にハイアス電厘E。1を、下側固定子の固定r↑l
iFI”: I Iと1す動子電棒21との問にハイア
ス電4 圧E。2を印加して、可動子2の両面に吸引力を完生さ
せ、この吸引力が平衡して可動子両面のギャップd1・
d2が一定になるように、ギヤップセンザ電極I2とギ
ヤップセンザターゲッ1・24の検出値?こより前記バ
イアス電圧を調整するととも7こ、各固定子電極に順次
に駆動用電圧を重畳させ、駆動用電圧を荷電した電極と
所定の位置関係にある可動子電極を吸引し、推力を発生
させる。
X]にハイアス電厘E。1を、下側固定子の固定r↑l
iFI”: I Iと1す動子電棒21との問にハイア
ス電4 圧E。2を印加して、可動子2の両面に吸引力を完生さ
せ、この吸引力が平衡して可動子両面のギャップd1・
d2が一定になるように、ギヤップセンザ電極I2とギ
ヤップセンザターゲッ1・24の検出値?こより前記バ
イアス電圧を調整するととも7こ、各固定子電極に順次
に駆動用電圧を重畳させ、駆動用電圧を荷電した電極と
所定の位置関係にある可動子電極を吸引し、推力を発生
させる。
これを3相駆動の場合を示す第2図について説明する。
なお、上下の固定子について(J、同様であるため、上
{II1の固定子Iと可動子2についてのみ説明する。
{II1の固定子Iと可動子2についてのみ説明する。
第2図の状態からR相が荷電され、可動子2が距離X移
動した際の各相の静電エネルギーを求める。
動した際の各相の静電エネルギーを求める。
固定子1と可動子2のギャップをd,、可動子2の半分
の厚さをhとし、ギャップd.の誘電率をε、可動子絶
縁体の誘電率をε1、電極郎の誘電率をε,とする。ま
た、電極の幅をa、長さを1)、rz相−S{−rlf
,−おIf ;S固定了電イ韻と可動TT[i p4の
電なった部分の幅をa。、各相の固定子電極IIとT’
lT動子電極21間に印加するバイアス電圧を1Σ。、
駆動用電圧をRとする。
の厚さをhとし、ギャップd.の誘電率をε、可動子絶
縁体の誘電率をε1、電極郎の誘電率をε,とする。ま
た、電極の幅をa、長さを1)、rz相−S{−rlf
,−おIf ;S固定了電イ韻と可動TT[i p4の
電なった部分の幅をa。、各相の固定子電極IIとT’
lT動子電極21間に印加するバイアス電圧を1Σ。、
駆動用電圧をRとする。
R相の固定子電極IIと可動子電極21間に印加ずる電
IJF. v ++ +j、ハイアス電圧E。に駆動用
電圧Eを加えた値(Eo十E)であり、S相・T相の囚
定子電極I1と可動子電極21間に印加される電圧Vs
ないしV,は、バイアス電圧E。のみである。
IJF. v ++ +j、ハイアス電圧E。に駆動用
電圧Eを加えた値(Eo十E)であり、S相・T相の囚
定子電極I1と可動子電極21間に印加される電圧Vs
ないしV,は、バイアス電圧E。のみである。
■(相にJ’; +:lろ固定子と可動了の=lノデン
ザ容量CR(x)は 他相ら同様に 7 (a−a。)bε hε/εl al〕ε hε/ 5 p aabε したがって、 静電エネルギーはそれぞれの相に おいて 推力F(x)は、靜雷エネルギーをXで微分することに
よー・て得られるので、(1)(2)(3)式を微分し
て、その総和を求めろと、 X ( (Eo十E) 2 2Eo’) ”’
”’ (4)(4)式より推力F(χ)が正であるため
の駆動電圧Ei:li, E〉(仔−J)Eo でな(Jればならないことがイつかる。
ザ容量CR(x)は 他相ら同様に 7 (a−a。)bε hε/εl al〕ε hε/ 5 p aabε したがって、 静電エネルギーはそれぞれの相に おいて 推力F(x)は、靜雷エネルギーをXで微分することに
よー・て得られるので、(1)(2)(3)式を微分し
て、その総和を求めろと、 X ( (Eo十E) 2 2Eo’) ”’
”’ (4)(4)式より推力F(χ)が正であるため
の駆動電圧Ei:li, E〉(仔−J)Eo でな(Jればならないことがイつかる。
8
これζこよー》で、静電アクチュエータは、X方向に一
定の推力が得られる。
定の推力が得られる。
この吸引力Fp(x)は、静電ユ゛ネルギー=をギャッ
プd,で微分することによって得られる。したかー〕で
、(].02X3)式をd,で微分し7て、その総和を
求めると、 移動粗離Xによqて吸引力は変化−4る結果となるが、
この変化が、との稈度のオーダかを例をとって示すと、 a[l−・−0.25a、Iコ/d+=50、ε/ε.
−I/10、ε/ε,−0、E = Eoとすると、 X−0 とX −’ +l il oのF,,(x)
の比串+J.、約1 + 7.7となる。
プd,で微分することによって得られる。したかー〕で
、(].02X3)式をd,で微分し7て、その総和を
求めると、 移動粗離Xによqて吸引力は変化−4る結果となるが、
この変化が、との稈度のオーダかを例をとって示すと、 a[l−・−0.25a、Iコ/d+=50、ε/ε.
−I/10、ε/ε,−0、E = Eoとすると、 X−0 とX −’ +l il oのF,,(x)
の比串+J.、約1 + 7.7となる。
このように、吸引力は移動距MXによって異なるが、J
:下の電極で同時に吸引−aるため、その力の差は小さ
い。
:下の電極で同時に吸引−aるため、その力の差は小さ
い。
したがって、可動子を非接触状態に浮上保持させるため
には、ギャップdl−d,をキャップセンザにより検出
して、Eoの値を変えることで達戊できる。
には、ギャップdl−d,をキャップセンザにより検出
して、Eoの値を変えることで達戊できる。
これを実現するための回路を第3図に模式的に示す3,
ギャップの変動に応じた電汀((]o+−d+)と、ブ
リバイアス電圧ICo1を加算1,ノ.・ハイアス電I
1:.を各相の固定子電極に5え、このハイアス電圧E
0を利用して駆動電圧Eを となるようにし、 各相に順次に切り換えて重骨さ Uる。
リバイアス電圧ICo1を加算1,ノ.・ハイアス電I
1:.を各相の固定子電極に5え、このハイアス電圧E
0を利用して駆動電圧Eを となるようにし、 各相に順次に切り換えて重骨さ Uる。
したがって、第2図の場合(」、
VR= (Eo+E)” R31/R30V5−Eo−
R3l/R3o VT=EO−R31/R30 が、それぞれの固定子電極に与えられる。
R3l/R3o VT=EO−R31/R30 が、それぞれの固定子電極に与えられる。
なお、実施例では直線移動するアクチュエータについて
説明しているが、回転形の静電アクチュエー夕について
も同様に適用できる。
説明しているが、回転形の静電アクチュエー夕について
も同様に適用できる。
「発明の効果コ
このように本発明においては、固定子と可動子を非接触
状態で移動させる静電アクチ一エー夕において、可動子
の両側に固定子が配置され、可動子両側で静電吸引力に
よる推力あるいは回転トルクを発生させるとともに、両
側の静電吸引力を平衡させることにより、同一の電極で
駆動用推力の発生と、非接触状態によるギャップの保持
および移動方向の規制を行わせることができ、別個に非
接触保持のための電極などの機構を必要とせず、全体の
構造が簡単になり、微細化が可能になる効果が得られる
。
状態で移動させる静電アクチ一エー夕において、可動子
の両側に固定子が配置され、可動子両側で静電吸引力に
よる推力あるいは回転トルクを発生させるとともに、両
側の静電吸引力を平衡させることにより、同一の電極で
駆動用推力の発生と、非接触状態によるギャップの保持
および移動方向の規制を行わせることができ、別個に非
接触保持のための電極などの機構を必要とせず、全体の
構造が簡単になり、微細化が可能になる効果が得られる
。
また、すべての電極にバイアス電圧を与え、駆4
動用電圧を所要の電極に重畳させるようにすることによ
り、非接触状態を確実安定にすることができる。
り、非接触状態を確実安定にすることができる。
第1図は本発明の実施例を示す一部の分解斜視図、第2
図は固定子と可動子の関係を示す説明図、第3図は印加
電圧の模式図である。 lは固定子、2は可動子、11は固定子電極、12はギ
ヤップセンザ電極、21は可動子電極、22は接続片、
23は電極結合部、24はギヤ・ソプセンサターゲット
である。
図は固定子と可動子の関係を示す説明図、第3図は印加
電圧の模式図である。 lは固定子、2は可動子、11は固定子電極、12はギ
ヤップセンザ電極、21は可動子電極、22は接続片、
23は電極結合部、24はギヤ・ソプセンサターゲット
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 複数個の固定子電極を所定のピッチで配列した固定
子と、前記ピッチに関連したピッチで固定子電極に対向
させた可動子電極を設けた可動子とをそなえ、固定子電
極と可動子電極間の静電力により可動子に推力を与える
静電アクチュエータにおいて、 可動子の両側に固定子が配置され、可動子両側で静電吸
引力により推力を発生させるとともに、可動子両側の静
電吸引力を平衡させて可動子を非接触状態に保持させる
ことを特徴とする静電アクチュエータ。 2 前記両側の固定子電極のすべてにバイアス電圧を与
えて可動子を非接触状態に保持させ、この固定子電極に
順次駆動用電圧を加えて推力を発生させる特許請求の範
囲第1項記載の静電アクチュエータ。 3 前記駆動用電圧がバイアス電圧の(√2−1)倍以
上である特許請求の範囲第2項記載の静電アクチュエー
タ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30979089A JPH03169278A (ja) | 1989-11-28 | 1989-11-28 | 静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30979089A JPH03169278A (ja) | 1989-11-28 | 1989-11-28 | 静電アクチュエータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03169278A true JPH03169278A (ja) | 1991-07-22 |
Family
ID=17997273
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30979089A Pending JPH03169278A (ja) | 1989-11-28 | 1989-11-28 | 静電アクチュエータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03169278A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5523639A (en) * | 1993-11-25 | 1996-06-04 | Fujitsu Limited | Electrostatic actuator having ferroelectrics in which residual dielectric polarization is formed |
US6531804B2 (en) * | 2000-10-06 | 2003-03-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrostatic actuator |
US6680558B2 (en) * | 2000-09-28 | 2004-01-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrostatic actuator and method of driving the same |
CN104058256A (zh) * | 2013-03-18 | 2014-09-24 | 株式会社延原表 | 利用静电悬浮的基板移送装置 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4061043A (en) * | 1976-03-29 | 1977-12-06 | John Callender Stiles | Electrostatic rate gyroscope |
-
1989
- 1989-11-28 JP JP30979089A patent/JPH03169278A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4061043A (en) * | 1976-03-29 | 1977-12-06 | John Callender Stiles | Electrostatic rate gyroscope |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5523639A (en) * | 1993-11-25 | 1996-06-04 | Fujitsu Limited | Electrostatic actuator having ferroelectrics in which residual dielectric polarization is formed |
US6680558B2 (en) * | 2000-09-28 | 2004-01-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrostatic actuator and method of driving the same |
US6750591B2 (en) | 2000-09-28 | 2004-06-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of driving an electrostatic actuator |
US6774534B2 (en) | 2000-09-28 | 2004-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrostatic actuator and method of driving the same |
US6531804B2 (en) * | 2000-10-06 | 2003-03-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Electrostatic actuator |
CN104058256A (zh) * | 2013-03-18 | 2014-09-24 | 株式会社延原表 | 利用静电悬浮的基板移送装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5015906A (en) | Electrostatic levitation control system for micromechanical devices | |
Yamaguchi et al. | Distributed electrostatic micro actuator | |
JPH03169278A (ja) | 静電アクチュエータ | |
CN107907992A (zh) | 正应力电磁驱动的快速偏转反射镜作动机构及作动方法 | |
US10753744B2 (en) | MEMS out of plane actuator | |
WO2006082807A1 (ja) | 等価容量型アクチュエータの駆動装置 | |
EP3376162B1 (en) | Mems out of plane actuator | |
US20190360526A1 (en) | Halbach-array levitating passive magnetic bearing configuration | |
US6937121B2 (en) | Magnetic actuator | |
US5473957A (en) | System for generating controllable reference environment and steerable translational force from interaction therewith | |
JP2839526B2 (ja) | 静電形アクチュエータ | |
Mayberry et al. | Towards electrostatic levitation of rotating machines | |
JPH07143763A (ja) | 静電アクチュエータおよびその駆動方法 | |
JPH06113563A (ja) | 静電アクチュエータ | |
JP2850413B2 (ja) | 静電アクチュエータ | |
JPH06261569A (ja) | 静電力による支持機構 | |
JP3021460B2 (ja) | 静電アクチュエータ | |
JPH02101972A (ja) | 微少量移動ステージ | |
JPH05224751A (ja) | 静電式アクチュエータ | |
Yamamoto et al. | Development of electrostatic levitation motor for vacuum condition | |
JP2701467B2 (ja) | 静電気浮遊物体の位置制御方法 | |
Yasui et al. | Non-Contact Levitation control System for Electrostatic Motor | |
JPS6254983A (ja) | トランスデユ−サ | |
JPH0591761A (ja) | 静電アクチユエータ | |
JPH0433564A (ja) | 3相駆動方式リニアブラシレス直流モータ |