JPH04207981A - 静電気力を利用した動力発生装置 - 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、静電モータや静電アクチュエータのような静
電気力を利用した動力発生装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の動力発生装置としては種々の形式のもの
が提案されており、例えば、特開昭６２−４４０７９号
公報には、対を成して対向して配列された固定子電極の
間に回転子又は直線運動子を設け、固定子電極と回転子
又は直線運動子との間の静電誘導により電気的エネルギ
を機械的回転又は直線運動エネルギに或いは機械的回転
又は直線運動エネルギを電気的エネルギに変換する装置
が開示されている。

また所定の間隔をおいて複数の電極を備えた固定子の電
極配設面に対して一定の間隔をおいて岨対向に移動可能
な誘電体材料から成る可動子を設け、固定子の電極に順
次電圧を印加して電極より発生する電界の移動により可
動子を動かすように構成された静電アクチュエータや静
電モータは、例えば特開昭６３−９５８５８号、特開昭
６３−９５８５９号、特開昭６３−９５８６０号の各公
報に記載されているように公知である。

このような公知の装置においては添附図面の第３図に示
すように、所定の間隔をおいて複数の電極Ａｔ〜Ａ５を
備えた固定子Ａに対して、所定の間隔の複数の電極Ｂ［
〜Ｂ４を備えた可動子Ｂかそれぞれの電極を対向させて
設けられており、固定子Ａと可動子Ｂとの間には液体誘
電体Ｃか充填されている。

図示状態において固定子の電極Ａ２と可動子Ｂの電極Ｂ
２との間に電圧を印加すると、発生される静電気力によ
りこれら二つの電極か引き合い、それにより可動子Ｂは
図面の左方向へ移動し、固定子の電極Ａ２と可動子Ｂの
電Ｉ！ｆｆ１Ｂ２とか向かい合う位置間で移動する。こ
の状態では固定子の電１４Ａ３と可動子Ｂの電極Ｂ３と
か半分向かい合うことになり、続いて電圧印加を電極＾
２と電極Ｂ２との間から電極Ａ３と電極Ｂ３との間へ切
換えることにより可動ｒ−Ｂは更に左方向へ移動する。

このようにして固定子−Ａと可動子Ｂにおける一部向い
合っている相の電極間に順次電圧を印加することにより
可動子Ｂは動かされ得る。

この場合、電極間に作用する静電吸引力は、Ｆ−ε、・
εｏＳＶ２／２ｄ２ て表わされ、二こてε、は液体誘電体Ｃの比誘電率、ε
。は真空の誘電率、Ｓは電極面積、■は電極間の印加電
圧、ｄは電極間距離である。

この式かられかるように、電極間に作用する静電吸引力
は電極間の誘電体の誘電率か大きく影響し、空気（ε、
−１）の場合には実際に装置を動かすために必要なトル
クが得られないので、実際には誘電率の大きな液体誘電
体Ｃか使用され、高トルク化を実現するようにしている
。

［発明が解決しようとする課題］ このように上述のような従来提案された公知の装置にお
いては高トルク化を達成するため固定子と＋＋Ｊ動子と
の間は高誘電率の液体誘電体で充填され、固定子及び可
動子の各電極は直接液体誘電体と接触している。

ところで、通常、誘電率の大きな物質は化学的には安定
度か低く、高電界を印加すると、分解や反応が起こり易
いことか知られている。そのため、上述のように固定子
及び可動子の各電極か直接液体誘電体と接触している構
造では、装置の動作時に高電界の印加により液体誘電体
が分解したり電極材料との間で反応が起こり、電極が腐
蝕し、その結果、長期間安定して作動させることができ
ないという問題があり、従って、実用的な静電アクチュ
エータや静電モータは実現されてない。

そこで、本発明は、このような問題点を解決して高誘電
率の液体誘電体を用いても十分安定に作動させることの
できる静電気力を利用した動力発生装置を提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の第１の発明によ
る静電気力を利用した動力発生装置は、多数の電極を備
えた固定子基板と、固定子基板の各電極に対して所定の
相χ・１位置関係をもって配列した多数の電極を備え、
固定子基板の各電極との間の静電誘導により動く可動子
基板とを間隔をおいて対向させて配置し、固定子基板と
可動子基板との間の隙間に高誘電率の液体誘電体を充填
し、また固定子基板の各電極及び可動子基板の各電極の
表面をそれぞれ有機絶縁膜で被覆したことを特徴として
いる。

また、本発明の第２の発明による静電気力を利用した動
力発生装置は、それぞれ多数の電極を備えた二つの固定
子基板を間隔をおいて対向させて設け、これら二つの固
定子基板間に、各固定子基板における隣接電極間隔とは
異なる間隔て交互に配列した誘電率の異なる二種類の誘
電体から成り、各固定子基板の各電極との間の静電誘導
により動く可動子を配置し、各固定子基板と可動子との
間の隙間に高誘電率の液体誘電体を充填し、また各固定
子基板の電極表面を有機絶縁膜で被覆したことを特徴と
している。

「作　　用Ｊ 以上のように構成した本発明による静電気力を利用した
動力発生装置においては、本発明の第１の発明における
固定子基板及び可動子基板の各電極並びに本発明の第２
の発明における各固定子基板の各電極は、有機絶縁膜に
より高誘電率の液体誘電体との直接接触が避けられ、従
って動作中に高誘電率の液体誘電体の分解か生しても電
極材料との反応は避けられ、各電極は長期間腐蝕せずに
保持され得る。

［実　施　例］ 以下添附図面の第１図及び第２図を参照して本発明の実
施例について説明する。

第１図には、本発明を静電リニヤモータとして実施した
例の構成の要部を概略的に示し、１は図面の左右に長く
延在し互いに間隔をおいて対向して設けられた固定子基
板で、各固定子基板１の対向面には所定の間隔を置いて
多数の電極２が固定子基板１の長手方向に沿って突設さ
れている。二つの固定子基板１の間にはそれぞれの固定
−ｒ・基板１と対向して１■動子を成す直線運動子３か
各固定子基板１に対して相対直線運動できるように配置
されており、直線運動子３は、固定子基板〕の各々にお
ける隣接電極間隔とは異なる所定の間隔て誘電率の異な
る二種類の誘電体４．５を交互に配列して成っている。

各固定子基板１における各電極２は図示してない駆動電
源にそれぞれ接続され、予定の順序て電圧を印加てきる
ようにされている。

各固定子基板１の各電極２の表面上には有機絶縁膜６か
形成され、この有機絶縁膜膜６の形成は蒸着重合法、電
着法或いはスプレー法等の適当な成膜法により行われ得
る。

また、各固定子基板１と直線運動子３との間には符号７
て示すように高誘電率もつ液体誘電体か充填されている
。

第２図には本発明の別の実施例を示し、この例では左右
に長く延在した固定子基板８に対向して可動子基板９が
配置され、可動子基板つと対向している固定子基板８の
面には所定の間隔を置いて多数の電極１０か長手方向に
沿って突設されている。

また、固定子基数８と対向した可動子基板９の面には、
固定子基板８における隣接電極間隔とは異なる所定の間
隔て多数の電極１１が突設されている。そして固定子基
板８及び可動子基板９の各電極１Ｏ１１１の表面上には
第１図の実施例の場合と同様に有機絶縁膜１２か蒸着重
合法、電着法或いはスプレー法等の適当な成膜法により
形成されている。

また固定子基板８と可動子基板９との間には高誘電率の
液体誘電体Ｉ３か充填されている。

ところで、上述のように通常誘電率の高い物質は高電界
内では分解してしまうことが知られているか、本発明者
らは既存の様々な液体誘電体を本発明に従って構成した
静電モータやアクチュエータに使用してその時の誘電率
及び絶縁耐圧の測定と発生トルクの測定を行った結果、
液体誘電体としてトリクレジルホスフェイト（比誘電率
６．５）以上の比誘電率をもつプロピレンカーボネート
（比誘電率６．９）や０−ニトロアニソール（比誘電率
３０．０）等の高誘電率の物質を使用しても長期間安定
して作動できることか確認された。

このように構成された図示装置の動作においては、各固
定子基板におけるそれぞれの電極に電圧を所定の順序で
順次印加することによって、直線運動子３（第１図）及
び可動子基板９（第２図ンは図面の左方向又は右方向へ
動がされ得る。

ところで、図示実施例では直線運動を得る静電リニアモ
ータについて説明してきたが、当然本発明は、回転運動
を得る回転モータや従来技術として挙げた公開公報に記
載されたような種々の静電アクチュエータ又はエネルギ
変換装置にも同等に適用できる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の第１の発明では、固
定子基板及び可動子基板に設けられた各電極を有機絶縁
膜で被覆し、また第２の発明では対向して設けられた二
つの固定子基板の各電極を有機絶縁膜て被覆しているの
で、従来使用できなかった高い誘電率をもつ液体誘電体
を使用して＋万丈用に供せる程度の大きなトルクを発生
させることかでき、しかち電極の腐蝕を伴わすに長時間
安定して動作させることかできる等の効果か得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による動力発生装置の要部を
示す概略線図、第２図は本発明の別の実施例による動力
発生装置の要部を示す概略線図、第３図は従来の装置の
一例を示す概略線図である。 図　　　中 １：固定子基板 ２、電極 ３：直線運動子 ４・誘電体 ５、誘電体 ６、有機絶縁膜 ７　液体誘電体 ８：固定子基数 ９：可動子基板 ［０，固定子基板上の電極 １置可動子基板上の電極 １２　　有機絶縁膜 １３　　液体誘電体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数の電極を備えた固定子基板と、固定子基板の各
   電極に対して所定の相対位置関係をもって配列した多数
   の電極を備え、固定子基板の各電極との間の静電誘導に
   より動く可動子基板とを間隔をおいて対向させて配置し
   、固定子基板と可動子基板との間の隙間に高誘電率の液
   体誘電体を充填し、また固定子基板の各電極及び可動子
   基板の各電極の表面をそれぞれ有機絶縁膜で被覆したこ
   とを特徴とする静電気力を利用した動力発生装置。 ２、それぞれ多数の電極を備えた二つの固定子基板を間
   隔をおいて対向させて設け、これら二つの固定子基板間
   に、各固定子基板における隣接電極間隔とは異なる間隔
   で交互に配列した誘電率の異なる二種類の誘電体から成
   り、各固定子基板の各電極との間の静電誘導により動く
   可動子を配置し、各固定子基板と可動子との問の隙間に
   高誘電率の液体誘電体を充填し、また各固定子基板の電
   極表面を有機絶縁膜で被覆したことを特徴とする静電気
   力を利用した動力発生装置。