JPH0646577A - 並列駆動静電型アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は回転運動をする微小機械に用いる並
列駆動静電型アクチュエータに関するもので、同一の外
径で比較した場合に、より大きな単位長当たりのトルク
が得られることを目的とする。 【構成】 ロータ１１ａとステータ１２ａ，ロータ１１
ｂとステータ１２ｂ，及びロータ１１ｃとステータ１２
ｃにより各静電型ウォブルモータ、すなわち運動伝達部
を形成し、、かつロータ１１ａ〜１１ｃはシャフト１３
と接触するよう構成しているため、、各静電型ウォブル
モータが回転すると当該回転運動がシャフト１３に伝達
され、シャフト１３は回転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転運動をする微小機械
に用いる並列駆動静電型アクチュエータに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、オーディオ・ビジュアル機器、事
務機器、コンピュータ周辺機器そして医療機器の小型化
が進むにつれて、微小なアクチュエータの開発に対する
要求が益々大きくなってきている。

【０００３】以下、従来の静電型ウォブルモータについ
て説明する。図４は従来の静電力を用いた静電型ウォブ
ルモータを示す斜視図であり、図５はその一部であるＡ
を拡大したものであり、坂田稔 他、”ワブルモータ実
用化の検討”、ロボティクス・メカトロニクス講演会’
９０、Ｖｏｌ．Ｂ、１９９０、ｐｐ３６５−３７０に記
載されている。

【０００４】図４において、１はロータ、２はステー
タ、３はケース、４は導線であり、駆動回路（図示せ
ず）へ接続されている。図５において、ロータ１はアル
ミニューム５と硬質アルマイト膜６をテフロン樹脂７で
コーティングした絶縁膜８からなっており、ステータ２
は分割された電極９と電極９とケース３間の絶縁のため
の絶縁膜１０からなる。

【０００５】以上のように構成された静電型ウォブルモ
ータについて、以下その動作について図６を用いて説明
する。図６は電極９に印加されるパルス状の駆動電圧を
示したものである。駆動電圧の印加方法は、どの瞬間に
も１つの電極にだけ駆動電圧が印加されているシングル
モードと、ある瞬間には２つ以上の電極にまたがって駆
動電圧が印加されているオーバレイモードの２種類があ
る。ここでは電極数６極、オーバレイ電極数２極のオー
バレイモードについて説明する。

【０００６】図６において、波形Ａは、周期Ｔ、パルス
幅ｔの駆動電圧であり、波形ＢからＦまでは順にｔ／２
だけ位相がずれており、波形ＡからＦまでで１周期を形
成する。

【０００７】波形ＡからＦまでを連続的にスイッチング
して駆動電圧を電極９に印加することによって、ロー
タ、ステータ間に発生する静電引力によって、回転が維
持される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成では、静電型ウォブルモータの径が小さくなるほど発
生する単位長さ当たりのトルクが小さくなり、トルクを
大きくするためには、長さを長くする必要があり、モー
タの径は小さくなるが長さが長いため、必ずしも全体と
しては小さくならないという課題を有していた。

【０００９】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、同一の外径のとき、１個の静電型ウォブルモー
タよりも、内接する３個以上の静電型ウォブルモータを
並列運転することによって、より大きなトルクを発生さ
せることの可能な静電型ウォブルモータを提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、複数個の静電型ウォブルモータ、回転を伝
達するためのギアあるいはローラ、１個のシャフトによ
って回転アクチュエータを構成している。

【００１１】

【作用】本発明は上記構成によって、同一の外径の１個
の静電型ウォブルモータに比較して、より大きなトルク
を発生することが可能となる。

【００１２】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第
１の実施例における並列駆動静電型アクチュエータの概
略図である。図１において、１１ａ〜１１ｃはロータ、
１２ａ〜１２ｃはステータ、１３はシャフトであり、１
１ａと１２ａ、１１ｂと１２ｂ、１１ｃと１２ｃによっ
て、それぞれ静電型ウォブルモータが構成される。それ
ぞれの静電型ウォブルモータのロータ１１はシャフト１
３と接触しており、それぞれの静電型ウォブルモータが
回転することによって、回転運動がシャフト１３に伝達
されて、シャフト１３が回転する。

【００１３】一般に、静電型ウォブルモータにおいて
は、ウォブルモータの直径が小さくなるにつれて、ウォ
ブルモータの単位長当たりのトルクも小さくなる。ウォ
ブルモータの直径が同一であるときに、トルクを増大化
するためには、直径の小さいウォブルモータを複数個用
いて並列駆動することが考えられる。直径がａのウォブ
ルモータを１個用いたときと、直径がｂのウォブルモー
タをｎ個用いたときの単位長当たりのトルクの大小を表
１に示す。トルクの大きさは、ウォブルモータが１個の
ときのトルクで基準化されているものとする。ここで、
ウォブルモータの単位長当たりのトルクは直径が小さく
なるにつれて、１次の関係で小さくなるものとし、図２
に示すように、直径がａの円に直径がｂの円が内接して
いる場合を考える。このとき、直径ａとｂの間には式
（１）の関係が成り立つ。

【００１４】 ａ＝（１＋１／ｓｉｎ（π／ｎ））ｂ （１）

【００１５】

【表１】

【００１６】（実施例１）表１において、ウォブルモー
タの個数ｎが２の場合には、図１のシャフトに相当する
ものを設けることが困難であること、あるいは、設けた
としても、構造的に不安定であるため、実用的には意味
を持たない。（表１）から、トルクが１より大きくなる
のは、ウォブルモータの個数ｎが３以上の場合であり、
このとき、１個のウォブルモータよりも、直径を小さく
して複数個のウォブルモータを用いることが有利となる
ことがわかる。また、ウォブルモータの個数ｎに対し
て、トルクは単調に増加しているので、個数ｎを多くす
るほど大きなトルクが得られることになる。

【００１７】（実施例２）以下、本発明の第２の実施例
について図面を参照しながら説明する。

【００１８】図３は本発明の第２の実施例における並列
駆動静電型アクチュエータの斜視図である。図３におい
て、図１の構成と異なるのは、運動伝達機構であるロー
タ１１とシャフト１３の一部あるいは全部がギアで構成
されていることである。ロータ１１からシャフト１３へ
の運動伝達機構がローラであるか、ギアであるかの違い
だけであり、本質的な動作については、第１の実施例と
全く同一であるためその動作は割愛する。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明は、３個以上の静電
型ウォブルモータ、運動伝達機構とシャフトからなり、
同一の直径の場合を比較したとき、１個の静電型ウォブ
ルモータよりも、大きな単位長あたりのトルクが得られ
る並列駆動静電型ウォブルモータを実現するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における並列駆動静電型
アクチュエータによる同ウォブルモータの斜視図

【図２】本発明の第１の実施例における多自由度アクチ
ュエータの製作方法を示す図

【図３】本発明の第２の実施例における並列駆動静電型
アクチュエータによる同ウォブルモータの斜視図

【図４】従来の静電型ウォブルモータの一部破断斜視図

【図５】同要部の部分拡大図

【図６】従来の静電型ウォブルモータに印加される駆動
電圧の波形図

【符号の説明】

１１ａ、１１ｂ、１１ｃ ロータ １２ａ、１２ｂ、１２ｂ ステータ １３ シャフト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 邦彦 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも複数個の静電型アクチュエー
   タと、シャフトそして前記静電型アクチュエータの回転
   運動をシャフトに伝達する運動伝達部とからなり、全て
   の前記静電型アクチュエータの運動伝達部は、前記シャ
   フトの円周上に配置されている並列駆動静電型アクチュ
   エータ。
2. 【請求項２】 ３個以上の静電型アクチュエータからな
   る請求項１記載の並列駆動静電型アクチュエータ。
3. 【請求項３】 運動伝達部がローラあるいはギアからな
   る請求項１記載の並列駆動静電型アクチュエータ。
4. 【請求項４】 静電型アクチュエータが静電型ウォブル
   モータからなる請求項１記載の並列駆動静電型アクチュ
   エータ。