JPH03270682A - 静電アクチュエータ - Google Patents

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。

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。

［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。静電力は電磁力にくらべて発
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。

前者では、基板上に電極を相毎に積層する構造とし、異
なる相が交差する点で短絡しないようにしであるが、積
層の厚さ分だけ固定子と可動子電極との距離が大きくな
るため、静電力の発生が低下する。

また後者では、固定子電極パターンを同心円状に形成し
、電極の径を各相毎に変えて同一平面上に形成しており
、前者の欠点を除いているが、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、各相毎の出力がバランスしないという欠点
が依然としてあった。

これらに対して、本出願人は特願平１−１３３５５４号
で、可動子に対向する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
く連続して連結した静電アクチュエータを提案している
。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、異なる相の電極が多数隣接していたり、連続
した電極により一方向に給電を行っているため、パター
ンの製作過程で、ゴミの付着やその他の原因により短絡
・断線が発生すれば、所望の給電が行えないといった致
命的な欠点を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、上
記短絡・断線によるパターン製作過程への影響を軽減し
、歩留まりを向上できる静電アクチュエータを提供する
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各相が同一ピッ
チで多数個づつ配列した電極群からなり、前記各相相互
の電極群間を所定のピッチすらして複数組形成した静電
アクチュエータである。

また、前記固定子の表面の前記電極群の両端を、前記電
極群の内の１電極より幅の広い電極で接続したものであ
る。

［作用］ 上記手段により、固定子電極パターン上で異なる相の電
極が隣接する数が、同相の電極が隣接する数より少なく
なり、異なる相の電極パターン間で短絡が発生しにくく
なる。

また、各相毎の電極群の両端の接続に使用される電極パ
ターンが断線しにくくなり、各電極群には、その両端か
ら並列に２方向から給電され、断線の影響は受けにくく
なる。

［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ＰＺＴ
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、長平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−置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、その両端をその電極より４〜５
倍以上幅の広い各相の連結電極１１．１１’　Ｓ　１１
”で並列に接続されて、Ｒ相電極群８１ＳＳ相電極群８
１’、Ｔ相電極群８１”を形成し、それら電極群が長手
方向に所定のピッチずらして、Ｒ，Ｓ、　Ｔ相の順に複
数組設けられている。Ｒ相の給電ロアには長手方向の一
方の辺縁部に伸びるＲ相給電電極９が接続され、さらに
複数のＲ相電極群８１の連結電極１１に接続されている
。Ｓ相の給電ロア゛には長平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招電極群８１’　
の連結電極１１’　に接続されている。Ｔ相の給電ロア
”には長平方向の前記Ｒ相と同じ方の辺縁部にＴ相給電
電極９“が接続され、さらに長平方向辺縁部が交互に伸
びながら複数のＴ招電極群８１”の連結電極１１”に接
続される。

固定子３．３゛の各相電極群８１，８１’　、８１”の
電極８．８’　、８”の間隔のピッチは、第２図（ｂ）
に示す可動子２の可動子電極ＩＯのものと等しく、また
、可動子電極１０の長手方向の電極配置長の範囲におい
て対向する各相についての電極８．８’　、８”の総数
が等しくなるように、さらに各相電極群８Ｌ　８１’　
、８１”の数が少なくとも２つ以上になるように配置さ
れる。

また、第３図は第２の実施例を示す固定子３の電極パタ
ーンで、Ｓ招電極群８１’　を１個単独に給電するよう
にＳ相給電ロア°を２個設けたものである。

このパターンは、小ストロークのリニア形の静電アクチ
ュエータに適用することができて、Ｔ招電極群８１”に
よる静電力が可動子全体に長平方向に平均して発生する
ように第２図（ａ）の電極パターンの両端のＴ招電極群
８１”を中心部の３か所のＴ招電極群８１”にまとめて
配置させることにより、異なる相の電極群が相隣り合う
箇所を減少させて電極を高密度化することが可能である
。

以上説明した、第１図の本実施例の静電アクチュエータ
ｌは固定子３．３°の各相給電ロア、７′７゛に３相電
源（図示せず）を接続し、ＲＳＳ。

Ｔ相（あるいはＲＳＴＳＳ相）の相順で電源を順次切替
えることにより、各相毎に固定子の電極８゜８°、８”
と可動子電極ｌＯの間に静電力を発生させ、可動子を駆
動することができる。

以上、３相のリニア形静電アクチュエータについて述べ
たが、多相のリニア形静電アクチュエータ、さらに回転
形静電アクチュエータについても同様に適用できる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、電極パターンの製作過
程におけるゴミ付着等による短絡・断線の影響を著しく
軽減することができ、電極パターンの製作過程における
歩留まりが向上し、製作時間が短くコストの低い静電ア
クチュエータを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す斜視図、第２図（ａ）、
（ｂ）はそれぞれ固定子、可動子の電極パターンの説明
図、第３図は他の実施例の固定子の電極パターンの説明
図である。 ｌ・・・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、８１・・・Ｒ相電極群、８１゛　・・・Ｓ相電極群
、８１”・・・Ｔ相電極群、９・・・Ｒ相給電電極、９
°・・・Ｓ相給電電極、９”・・・Ｔ相給電電極、１０
・・・可動子電極、１１・・・Ｒ相連結電極、１１’　
・・・Ｓ相連結電極、１１”・・・Ｔ相連結電極 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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各相が同一ピ
   ッチで多数個づつ配列した電極群からなり、前記各相相
   互の電極群間を所定のピッチずらして複数組形成したこ
   とを特徴とする静電アクチュエータ。 ２、前記固定子の表面の前記電極群の両端を、前記電極
   群の内の１電極より幅の広い電極で接続した請求項１記
   載の静電アクチュエータ。