JPH05276766A - 静電モータ及びその駆動方法 - Google Patents

静電モータ及びその駆動方法

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JPH05276766A
JPH05276766A JP4224058A JP22405892A JPH05276766A JP H05276766 A JPH05276766 A JP H05276766A JP 4224058 A JP4224058 A JP 4224058A JP 22405892 A JP22405892 A JP 22405892A JP H05276766 A JPH05276766 A JP H05276766A
Authority
JP
Japan
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switches
dielectric
electrodes
stator
electrode
Prior art date
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Application number
JP4224058A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Kabei
信之 壁井
Kiichi Tsuchiya
喜一 土屋
Tomohiro Murayama
知寛 村山
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、柔軟な出力特性を有し、任意の曲面
に配置でき、かつ可動子と固定子との間の摩擦の影響を
なくそうとするものである。 【構成】複数の電極(3-1〜3-10) が配列された固定子
(1) と、この固定子(1) 上に載置された可撓性の誘電体
(10)と、各電極(3-1〜3-10) への電圧印加を走査する電
源走査手段(5-1〜5-10,6)、例えば各電極(3-1〜3-10)
に各スイッチ(5-1〜5-10) を介して電源(6) を接続しも
のを備え、固定子(1) に配列された各電極(3-1〜3-10)
に対して各スイッチ(5-1〜5-10) をオン状態として電圧
印加を走査する。このとき誘電体(10)は、電圧の印加に
よる静電力によって電極に吸引され、電圧印加がなくな
ると誘電体(10)の弾性力により電極(3-1〜3-10) から剥
離する。従って、誘電体(10)の剥離した部分は電圧印加
の走査に応じて移動する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボット、精密
機械、自動車機器部品、家庭電化製品、オフィスオート
メーション機器、医用福祉機器等の機械の駆動に用いる
静電モータ及びその駆動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】産業用ロボット、精密機械、自動車機器
部品、家庭電化製品、オフィスオートメーション機器、
医用福祉機器等の機械の駆動には、磁気力を用いた例え
ば回転型モータやリニアモータ、ステッピングモータ等
が利用されたり、又静電力を用いた静電モータのアクチ
ュエータが利用されている。
【0003】しかしながら、磁気力を用いた回転型モー
タ等では、モータ単体でコンプライアンスを持たせると
は困難であり、最近要求されているマニプレータ等に適
用する空気圧機器のような任意の方向で回転位置に応答
性よく駆動させることが困難である。又、電磁型のリニ
アモータでは任意の曲面に配置することは困難であり、
この場合にはチェーンやベルト等を用いることになる。
【0004】一方、静電力を用いた静電モータでは、こ
のモータをマイクロ化した場合に可動子と固定子との間
の摩擦が大きい駆動に困難であり、極端な場合には摩擦
により駆動しないことがある。又、マニプレータの動作
では長い期間に亘って物体を把持することが多く、この
場合に静電モータを適用したとすれば、この静電モータ
にはできるだけ少ないエネルギで可動子をロックした状
態を保つことが要求される。しかしながら、静電モータ
では可動子をロックした状態を保つことは難しい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】以上のように磁気力を
用いた回転型モータ等ではモータ単体でコンプライアン
スを持たせることは困難であり、又静電モータではマイ
クロ化した場合に可動子と固定子との間の摩擦が大きな
問題となる。
【0006】そこで本発明は、柔軟な出力特性を有し、
任意の曲面に配置でき、かつ可動子と固定子との間の摩
擦の影響をなくすことができる静電モータ及びその駆動
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の電極が
配列された固定子と、この固定子上に載置された可撓性
の誘電体と、各電極への電圧印加を走査する電源走査手
段とを備えて上記目的を達成しようとする静電モータで
ある。
【0008】又、本発明は、複数の電極を固定子に配置
するとともにこの固定子上に可撓性の誘電体を配置した
静電モータにおいて、各電極に各スイッチを介して電源
を接続し、これらスイッチのうち少なくとも1つのスイ
ッチをオン状態とし、かつこのオン状態のスイッチを走
査して各電極に対して電圧を印加して上記目的を達成し
ようとする静電モータの駆動方法である。
【0009】
【作用】このような手段を備えたことにより、固定子に
配列された複数の電極に対して電源走査手段、例えば各
電極に各スイッチを介して電源を接続し、このオン状態
のスイッチを走査して各電極に対して電圧を印加する。
このとき誘電体は、電圧の印加による静電力によって電
極に吸引され、電圧印加がなくなると誘電体の弾性力に
より電極から剥離する。従って、誘電体の剥離した部分
が電圧印加の走査に応じて移動する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【0011】先ず、実施例を具体的に説明する前に静電
モータの基本動作原理について図1を参照して説明す
る。固定子1は支持体2及びこの支持体2上に配列され
た複数の電極3−1〜3−8から成っている。この固定
子1上には可動子としての可撓性の誘電体4が載置され
ている。
【0012】又、各電極3−1〜3−8にはそれぞれス
イッチ5−1〜5−8が接続され、これらスイッチ5−
1〜5−8におけるa端子が直流電源6の+電極に接続
されるとともにb端子が同電源6のアースに接続されて
いる。これらスイッチ5−1〜5−8は、例えば2つの
スイッチづつb端子に接続して走査するようになってい
る。
【0013】かかる構成において例えばスイッチ5−1
をa端子に接続すると、電極3−1には+電圧が加わ
り、この+電圧による静電力により電極3−1の部位の
誘電体4は電極3−1に吸引される。又、スイッチ5−
1をb端子に接続すると、電極3−1はアースに接続さ
れ電荷がなくなり、誘電体4の弾性力により電極3−1
の部位の誘電体4は電極3−1から剥離する。
【0014】従って、例えば3つのスイッチ5−3〜5
−4をそれぞれb端子に接続すると、各電極3−3〜3
−4はアースに接続され、電荷がなくなり、誘電帯4の
弾性力により各電極3−3〜3−4の部位の誘電体4は
これら電極3−3〜3−4から剥離する。
【0015】従って、3つのスイッチのb端子への接続
を走査させる、例えばスイッチ5−3〜5−4をそれぞ
れb端子に接続し、次にスイッチ5−4〜5−5をb端
子に接続し、次にスイッチ5−5〜5−6をb端子に接
続すれば、誘電体4の剥離した部分7は矢印(イ)方向
に示すように移動する。又、スイッチのb端子への接続
を逆方向に走査すれば、誘電体4の剥離部分7は矢印
(イ)方向とは逆方向に移動する。
【0016】次に図2により静電モータの原理について
説明する。なお、図1に示す部分と同一部分には同一符
号を付してその詳しい説明は省略する。固定子1には電
極3−1〜3−18が配列され、これら電極3−1〜3−
18にはそれぞれスイッチ5−1〜5−18が接続されてい
る。
【0017】かかる構成において、例えば各スイッチ5
−4〜5−7及び各スイッチ5−11〜5−14をそれぞれ
b端子に接続すると、各電極3−4〜3−7及び各電極
3−11〜3−14はそれぞれアースに接続され電荷がなく
なり、誘電帯4の弾性力により各電極3−4〜3−7及
び各電極3−11〜3−14の部位の誘電体4はこれら電極
3−4〜3−7及び各電極3−11〜3−14からそれぞれ
剥離する。これにより、各剥離した部分8、9はスイッ
チの走査方向に応じて移動する。以下、本発明の第1実
施例について説明する。なお、図1に示す部分と同一部
分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。
【0018】図3は静電モータの構成図である。固定子
1には電極3−1〜3−10が配列され、これら電極3−
1〜3−10にはそれぞれスイッチ5−1〜5−10が接続
されている。この場合、各スイッチ5−1〜5−10のう
ちスイッチ5−2と5−3及びスイッチ5−6と5−7
とがb端子に接続されている。従って、各電極3−2〜
3−3及び各電極3−6〜3−7にはそれぞれアースに
接続され電荷がなくなり、誘電帯4の弾性力により各電
極3−2〜3−3及び各電極3−6〜3−7の部位の誘
電体4はこれら電極3−2〜3−3及び各電極3−6〜
3−7からそれぞれ剥離する。そして、これら剥離した
誘電体4の部分10、11上には移動体12が載置され
ている。この移動体12の底部には誘電体4の剥離部分
10、11の湾曲形状と嵌合する凹部13、14が形成
されている。
【0019】従って、例えばスイッチ5−2〜5−3及
びスイッチ5−6〜5−7の各組のスイッチをそれぞれ
b端子に接続し、次にスイッチ5−3〜5−4及びスイ
ッチ5−7〜5−8をb端子に接続し、次にスイッチ5
−4〜5−5及びスイッチ5−8〜5−9をb端子に接
続して走査すれば、誘電体4の剥離部分10、11はそ
れぞれ矢印(イ)方向に示すように移動する。これら剥
離部分10、11の移動に伴って移動体12は矢印
(イ)方向に示すように移動する。又、スイッチのb端
子への接続を逆方向に走査すれば、移動体12は矢印
(イ)方向とは逆方向に移動する。これにより、移動体
12の移動を取り出すことによってアクチュエータとし
て駆動できる。次に本発明の第2実施例について図4を
参照して説明する。
【0020】固定子20は円筒に形成された支持体21
及びこの支持体21の外周上に配列された複数の電極2
2−1〜22−18から成っている。この固定子20の
外周には可動子としての可撓性の誘電体23が密着され
ている。
【0021】又、各電極22−1〜22−18にはそれ
ぞれスイッチ24−1〜24−18が接続され、これら
スイッチ24−1〜24−18におけるa端子が直流電
源25の+電極に接続されるとともにb端子が同電源2
5のアースに接続されている。これらスイッチ24−1
〜24−18は、例えば2つのスイッチづつb端子に接
続して走査するようになっている。
【0022】かかる構成であれば、各スイッチ24−1
〜24−18のb端子への接続を走査することにより上
記の如く誘電体23の剥離部分が形成される。図4は各
スイッチ22−1〜22−18の走査中の状態を示して
おり、例えばスイッチ24−1、24−5、24−6、
24−10、24−14、24−15がそれぞれb端子
に接続され、これらスイッチ24−1、24−5、…2
4−15に対応した部分で誘電体23の剥離部分26〜
29が生じている。従って、各スイッチ24−1〜24
−18のb端子への接続を時計回り方向に走査すれば、
各剥離部分26〜29は各スイッチ24−1〜24−1
8の走査に応じて時計回り方向に移動する。又、各スイ
ッチ24−1〜24−18のb端子への接続を反時計回
り方向に走査すれば、各剥離部分26〜29は反時計回
り方向に移動する。
【0023】従って、各剥離部分26〜29に対して円
筒状の回転体を設ければ、回転モータとして動作でき
る。又、各剥離部分26〜29により形成された各空間
部に流体を満たしてシールし、かつこれら剥離部分26
〜29と対応する4つの流路を配置すれば、各流体を移
動させてその流路を変更することに用いられる。次に本
発明の第3実施例について図5を参照して説明する。
【0024】固定子30は円筒に形成された支持体31
及びこの支持体31の内周に配列された複数の電極32
−1〜32−16から成っている。この固定子30の内
周面には可動子としての可撓性の誘電体33が密着され
ている。
【0025】又、各電極32−1〜32−16にはそれ
ぞれスイッチ34−1〜34−16が接続され、これら
スイッチ34−1〜34−16におけるa端子が直流電
源35の+電極に接続されるとともにb端子が同電源2
5のアースに接続されている。なお、これらスイッチ3
4−1〜34−16においてa端子及びb端子は隣合う
スイッチ34−1〜34−16同士で共用している。そ
して、これらスイッチ34−1〜34−16は、所定間
隔をおいて例えば2つのスイッチがb端子に接続されて
走査するようになっている。
【0026】かかる構成であれば、各スイッチ34−1
〜34−16のb端子への接続を走査することにより上
記の如く誘電体33の剥離部分36〜39が走査方向に
応じて移動する。図5は走査中、例えばスイッチ34−
4、34−5、…34−16がそれぞれb端子に接続さ
れ、これらスイッチ34−4、34−5、…34−16
に対応した部分で誘電体33の剥離部分36〜39が生
じている状態である。
【0027】従って、各スイッチ34−1〜34−16
のb端子への接続を時計回り方向に走査すれば、各剥離
部分36〜39は各スイッチ34−1〜34−16の走
査に応じて時計回り方向に移動し、又各スイッチ34−
1〜34−16のb端子への接続を反時計回り方向に走
査すれば、各剥離部分36〜39は反時計回り方向に移
動する。従って、上記同様に各剥離部分36〜39に対
して形状を合わせた回転体40を設ければ、回転モータ
として動作できる。次に本発明の第4実施例について図
6を参照して説明する。
【0028】各固定体40、50が対向配置され、これ
ら固定体40、50はそれぞれ支持体41、51及びこ
れら支持体41、51の対向面に配置された複数の電極
42−1〜42−10、52−1〜52−10から成っ
ている。そして、これら電極42−1〜42−10、5
2−1〜52−10にはそれぞれスイッチ43−1〜4
3−10、53−1〜53−10が接続され、これらス
イッチ43−1〜43−10、53−1〜53−10の
a端子が電源44の+電極に接続され、b端子が電源4
4のアースに接続されている。又、各電極42−1〜4
2−10、52−1〜52−10はそれぞれ薄膜の絶縁
体45、54により被膜されている。そして、これら固
定体40、50との間に可撓性の誘電体46が配置さ
れ、この誘電体46が変形して両固定体40、50に接
触するようになっている。
【0029】かかる構成であれば、上記実施例と同様に
各スイッチ43−1〜43−10のb端子接続への走査
を行うとともに、これらスイッチ43−1〜43−10
の走査によるb端子接続位置に応動して他方の各スイッ
チ52−1〜52−10のb端子への接続を走査する。
これにより、誘電体46の各変形部分47〜49は各固
定体40、50との間を図面上左右に移動する。この場
合、各変形部分47〜49は、各スイッチ43−1〜4
3−10、52−1〜52−10の走査方向をそれぞれ
任意に行って個別に移動方向を設定できる。
【0030】従って、各変形部分47〜49の移動を取
り出すことによってアクチュエータとして動作できる。
又、各固定体40、50の両側面をシールするととも
に、そのシール体に流体出入口55〜58を形成し、か
つ各固定体40、50と誘電体46とで囲まれる各領域
に流体を流入させれば、誘電体46の各変形部分47〜
49を移動させることによって流体の方向切替え弁とし
て作用させることができる。次に本発明の第5実施例に
ついて図7を参照して説明する。
【0031】円筒状の固定子60及びこの固定子70の
内部に挿入されるピストン用の固定子70が備られてい
る。このうち一方の固定子60は支持体61とこの支持
体61の内周に配置された円筒状の各電極62−1〜6
2−nとを有し、かつその内周に薄膜の絶縁体63が施
されている。そして、これら電極62−1〜62−nに
はそれぞれスイッチ64−1〜64−nが接続されてい
る。
【0032】他方の固定子70は支持体71とこの支持
体71の外周に配置された円筒状の各電極72−1〜7
2−nとを有し、かつその外周に薄膜の絶縁体73が施
されている。そして、これら電極72−1〜72−nに
はそれぞれスイッチ74−1〜74−nが接続されてい
る。そして、これらスイッチ64−1〜64−n及び7
4−1〜74−nはそのa端子が電源65の+電極に接
続されるとともにb端子は電源65の−電極に接続され
ている。又、固定体60の内面及び固定体70の外面に
対して接触して可撓性体66が設けられている。
【0033】一方、固定体60の端部には互いに逆方向
の一対の逆止弁67、68が設けられている。そして、
これら逆止弁67、68を通して流体が可撓性体66で
囲まれる部分69に流入出するようになっている。
【0034】かかる構成であれば、上記実施例と同様に
各スイッチ64−1〜64−nのb端子接続への走査を
行うとともに、これらスイッチ64−1〜64−nの走
査によるb端子接続位置に応動して他方の各スイッチ7
4−1〜74−10のb端子への接続を走査する。これ
により、可撓性体66の各固定子60、70に対する接
触面積が共に増減する。しかして、固定体70は矢印
(ロ)方向にピストンと同様に移動する。この固定体7
0のピストン移動により可撓性体66で囲まれる部分6
9内の流体は一対の逆止弁67、68を通して流入出す
る。
【0035】このように上記各実施例においては、固定
子に配列された複数の電極に対して+−電極の電圧を走
査し、このときに静電力によって変形した誘電体を移動
させるようにしたので、誘電体は変形するだけで固定体
に対して移動することなく摩擦を生ぜずにアクチュエー
タとして動作でき、かつその移動は任意の力で移動させ
ることができ、いわゆるコンプライアンスを持たせるこ
とができる。そして、誘電体の移動を停止してその状態
を保持する場合でも少ないエネルギーでよい。又、任意
の曲面に対して設けることができ、さらにベルトコンベ
アと同一の作用を行せることができる。又、上記実施例
のように流体の移送ができるとともに流体の切替え弁と
して作用でき、さらに誘電体の移動を応用してポンプと
して作用できる。なお、本発明は上記各実施例に限定さ
れるものでなくその要旨を変更しない範囲で変形しても
よい。
【0036】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、柔
軟な出力特性を有し、任意の曲面に配置でき、かつ可動
子と固定子との間の摩擦の影響をなくすことができる静
電モータ及びその駆動方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る静電モータの動作原理を説明する
ための図。
【図2】同静電モータの駆動原理を説明するための図。
【図3】本発明に係る静電モータの第1実施例を示す構
成図。
【図4】同静電モータの第2実施例を示す構成図。
【図5】同静電モータの第3実施例を示す構成図。
【図6】同静電モータの第4実施例を示す構成図。
【図7】同静電モータの第5実施例を示す構成図。
【符号の説明】
1…固定子、2…支持体、3−1〜3−8…電極、4…
誘電体、5−1〜5−8…スイッチ、6…電源、12…
移動体。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の電極が配列された固定子と、この
    固定子上に載置された可撓性の誘電体と、前記各電極へ
    の電圧印加を走査する電源走査手段とを具備したことを
    特徴とする静電モータ。
  2. 【請求項2】 複数の電極を固定子に配置するとともに
    この固定子上に可撓性の誘電体を配置した静電モータに
    おいて、 前記各電極に各スイッチを介して電源を接続し、これら
    スイッチのうち少なくとも1つのスイッチをオン状態と
    し、かつこのオン状態の前記スイッチを走査して前記各
    電極に対して電圧を印加することを特徴とする静電モー
    タの駆動方法。
JP4224058A 1992-01-31 1992-08-24 静電モータ及びその駆動方法 Pending JPH05276766A (ja)

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JP1585692 1992-01-31

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2727583A1 (fr) * 1994-11-29 1996-05-31 Commissariat Energie Atomique Moteur electrostatique et son procede de realisation

Cited By (2)

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FR2727583A1 (fr) * 1994-11-29 1996-05-31 Commissariat Energie Atomique Moteur electrostatique et son procede de realisation
WO1996017430A1 (fr) * 1994-11-29 1996-06-06 Commissariat A L'energie Atomique Moteur electrostatique et son procede de realisation

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