JPH0698566A - 静電アクチュエータ - Google Patents
静電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH0698566A JPH0698566A JP27090692A JP27090692A JPH0698566A JP H0698566 A JPH0698566 A JP H0698566A JP 27090692 A JP27090692 A JP 27090692A JP 27090692 A JP27090692 A JP 27090692A JP H0698566 A JPH0698566 A JP H0698566A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mover
- electrode
- stator
- electrodes
- elastic body
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】大きい駆動力と大きいストロークをもつ静電ア
クチュエータを得る。 【構成】フレーム（１１）上に一定の間隔をもうけて対
向させた平面状の電極（１２、１３）が取付けられた固
定子（１）と、固定子のフレームに取付けられ、電極面
に対して略垂直方向に変位する第一の弾性体（２）と、
この弾性体に固定され固定子の電極面にそれぞれ対向
し、一定のギャップをもって取り付けられた電極（３
１、３２）を有する第一の可動子（３）と、第一の可動
子の電極面と平行方向に変位する第二の弾性体（４２）
で支持され、第二の弾性体とは反対の端面に第一の可動
子の電極面と直角方向に取付けられた電極（４１）を有
する第二の可動子（４）と、第二の可動子の電極と一定
間隔をもって対向させた電極（５１）を有する移動体
（５）とを備えた構成とし、移動体は第一の可動子
（３）の駆動パターンと第二の可動子（４）の駆動パタ
ーンとを同期して駆動する。
クチュエータを得る。 【構成】フレーム（１１）上に一定の間隔をもうけて対
向させた平面状の電極（１２、１３）が取付けられた固
定子（１）と、固定子のフレームに取付けられ、電極面
に対して略垂直方向に変位する第一の弾性体（２）と、
この弾性体に固定され固定子の電極面にそれぞれ対向
し、一定のギャップをもって取り付けられた電極（３
１、３２）を有する第一の可動子（３）と、第一の可動
子の電極面と平行方向に変位する第二の弾性体（４２）
で支持され、第二の弾性体とは反対の端面に第一の可動
子の電極面と直角方向に取付けられた電極（４１）を有
する第二の可動子（４）と、第二の可動子の電極と一定
間隔をもって対向させた電極（５１）を有する移動体
（５）とを備えた構成とし、移動体は第一の可動子
（３）の駆動パターンと第二の可動子（４）の駆動パタ
ーンとを同期して駆動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微小機構の直線駆動源
として用いられる静電アクチュエータに関する。
として用いられる静電アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術］従来の静電力を用いた直線
駆動の静電アクチュエータは接線力で駆動するものが殆
どである。その一例を図４に示す。図において７はシリ
コンからなる基板、８は一方にくし状の電極８１をもつ
第一の固定子、９は電極８１に対向する方向にくし状の
電極９１をもつ第二の固定子、１０は可動子、２０、２
１は可動子１０をばね２０１、２１２によって支持する
固定部材である。このアクチュエータを駆動するには、
固定子の電極と可動子の電極間に電圧を印加する。ま
ず、電極８１と１０１間に電圧を印加すると可動子１０
は、発生した接線力により第一の固定子側に移動する。
反対に電極９１と１０２間に電圧を印加すると、可動子
１０は同様に接線力により第二の固定子側に移動する。 【０００３】
駆動の静電アクチュエータは接線力で駆動するものが殆
どである。その一例を図４に示す。図において７はシリ
コンからなる基板、８は一方にくし状の電極８１をもつ
第一の固定子、９は電極８１に対向する方向にくし状の
電極９１をもつ第二の固定子、１０は可動子、２０、２
１は可動子１０をばね２０１、２１２によって支持する
固定部材である。このアクチュエータを駆動するには、
固定子の電極と可動子の電極間に電圧を印加する。ま
ず、電極８１と１０１間に電圧を印加すると可動子１０
は、発生した接線力により第一の固定子側に移動する。
反対に電極９１と１０２間に電圧を印加すると、可動子
１０は同様に接線力により第二の固定子側に移動する。 【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の静電
気力の接線力を利用した場合、駆動力が極めて小さく、
十分な出力が得られないという問題があった。また、弾
性支持を用いると、移動範囲は駆動力と弾性体の反発力
との釣合いにより限られるため、十分なストロークが得
られないという問題があった。そこで、本発明は駆動力
が極めて大きく、ストロークの大きい静電アクチュエー
タを提供することを目的とする。
気力の接線力を利用した場合、駆動力が極めて小さく、
十分な出力が得られないという問題があった。また、弾
性支持を用いると、移動範囲は駆動力と弾性体の反発力
との釣合いにより限られるため、十分なストロークが得
られないという問題があった。そこで、本発明は駆動力
が極めて大きく、ストロークの大きい静電アクチュエー
タを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、フレーム上に一定の間隔をもうけて対
向させた平面状の電極が取付けられた固定子と、前記固
定子のフレームに取付けられ、電極面に対して略垂直方
向に変位する第一の弾性体と、この弾性体に固定され前
記固定子の電極面にそれぞれ対向し、一定のギャップを
もって取り付けられた電極を有する第一の可動子と、前
記第一の可動子の電極面と平行方向に変位する第二の弾
性体で支持され、前記第二の弾性体とは反対の端面に第
一の可動子の電極面と直角方向に取付けられた電極を有
する第二の可動子と、前記第二の可動子の電極と一定間
隔をもって対向させた電極を有する移動体とを備えた構
成とし、この移動体は第一の可動子の駆動パターンと第
二の可動子の駆動パターンとを同期して駆動する。
め、本発明では、フレーム上に一定の間隔をもうけて対
向させた平面状の電極が取付けられた固定子と、前記固
定子のフレームに取付けられ、電極面に対して略垂直方
向に変位する第一の弾性体と、この弾性体に固定され前
記固定子の電極面にそれぞれ対向し、一定のギャップを
もって取り付けられた電極を有する第一の可動子と、前
記第一の可動子の電極面と平行方向に変位する第二の弾
性体で支持され、前記第二の弾性体とは反対の端面に第
一の可動子の電極面と直角方向に取付けられた電極を有
する第二の可動子と、前記第二の可動子の電極と一定間
隔をもって対向させた電極を有する移動体とを備えた構
成とし、この移動体は第一の可動子の駆動パターンと第
二の可動子の駆動パターンとを同期して駆動する。
【０００５】
【作用】上記手段により、移動体と第二の可動子とを電
極面間の静電吸引力により吸着した状態で、第一の可動
子と固定子との電極面間の静電吸引力により移動させ、
つぎに、移動体と第二の可動子とを離し、第一の可動子
の電圧を断って元の位置に戻す、この工程を繰り返すの
で、単位体積当たりの出力が大きく、かつ、ストローク
の大きい静電アクチュエータが得られる。
極面間の静電吸引力により吸着した状態で、第一の可動
子と固定子との電極面間の静電吸引力により移動させ、
つぎに、移動体と第二の可動子とを離し、第一の可動子
の電圧を断って元の位置に戻す、この工程を繰り返すの
で、単位体積当たりの出力が大きく、かつ、ストローク
の大きい静電アクチュエータが得られる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の正断面図、図２は図１の側断面図で
ある。図において、１はフレーム１１の両端の垂直部に
電極１２、１３を対向させて設けた固定子、２は第一の
弾性体で、フレーム１１の底面の両端に固定された板ば
ねからなる。３は板ばね２の上に固定された第一の可動
子で、両端に電極１２、１３とそれぞれ対向させて設け
た電極３１、３２を設けている。４は第二の弾性体４２
を介して第一の可動子の上に設けられた第二の可動子
で、表面に電極４１を有している。５は移動体で第二の
可動子の電極４１との対向面に電極５１を有する。６は
軸受である。また、全ての電極表面は絶縁体膜で覆われ
ている。ＳＷ１は移動体５と第二の可動子とを静電気力
で吸着するための電極４１と電極５１間の電圧を印加す
るスイッチ、ＳＷ２は可動子３を正（図面右）方向に駆
動するための電極１２、３１間に電圧を印加するスイッ
チ、ＳＷ３は可動子３を負方向に駆動するための電極１
３、３２間に電圧を印加するスイッチである。本発明の
動作を、図３に示すスイッチのｏｎ／ｏｆｆパターンを
参照して説明する。まず、正（右）方向へ駆動する場合
はつぎのステップで行う。 （イ）初期状態のＳＷはすべてｏｆｆであり、いずれの
電極にも電圧は加わらない。 （ロ）ＳＷ１をｏｎにすると電極４１と５１間に電圧が
加えられ、第二の可動子４の第二の弾性体４２は伸長し
て移動体５に電極面と垂直方向の静電気力により吸着す
る。 （ハ）この状態でＳＷ２をｏｎにすると、電極１２と３
１に電圧が加えられ、電極面と垂直方向の静電気力によ
り第一の可動子３は右方向に吸引され、電極１２と３１
のギャップＧだけ変位するので、吸着されている移動体
５も一緒に右方向へＧだけ移動する。 （ニ）ＳＷ１をｏｆｆにして第二の可動子４と移動体５
の吸着を解除する。 （ホ）ＳＷ２をｏｆｆにすると第一の可動子３に固定し
た第二の可動子４は元の位置にもどる。 （イ）から（ホ）を繰り返すことにより移動子を連続的
に正方向へ駆動することができる。つぎに、負（左）方
向への駆動はＳＷ２の代わりにＳＷ３を用いることでま
ったく同様に実現できる。 なお、本実施例では第一の弾性体２は板ばねを配置した
が、第一の弾性体の種類はコイルばね等でもよく、固定
の位置は第一の可動子３の側面でもよい。また、第二の
弾性体４２も第一の可動子４の側面に板ばねを用いても
よい。さらに、第一の可動子が固定子と分離した際に生
じる振動を防止するために、制動用の電極を第一の可動
子および固定子の双方にもうけてもよい。
る。図１は本発明の正断面図、図２は図１の側断面図で
ある。図において、１はフレーム１１の両端の垂直部に
電極１２、１３を対向させて設けた固定子、２は第一の
弾性体で、フレーム１１の底面の両端に固定された板ば
ねからなる。３は板ばね２の上に固定された第一の可動
子で、両端に電極１２、１３とそれぞれ対向させて設け
た電極３１、３２を設けている。４は第二の弾性体４２
を介して第一の可動子の上に設けられた第二の可動子
で、表面に電極４１を有している。５は移動体で第二の
可動子の電極４１との対向面に電極５１を有する。６は
軸受である。また、全ての電極表面は絶縁体膜で覆われ
ている。ＳＷ１は移動体５と第二の可動子とを静電気力
で吸着するための電極４１と電極５１間の電圧を印加す
るスイッチ、ＳＷ２は可動子３を正（図面右）方向に駆
動するための電極１２、３１間に電圧を印加するスイッ
チ、ＳＷ３は可動子３を負方向に駆動するための電極１
３、３２間に電圧を印加するスイッチである。本発明の
動作を、図３に示すスイッチのｏｎ／ｏｆｆパターンを
参照して説明する。まず、正（右）方向へ駆動する場合
はつぎのステップで行う。 （イ）初期状態のＳＷはすべてｏｆｆであり、いずれの
電極にも電圧は加わらない。 （ロ）ＳＷ１をｏｎにすると電極４１と５１間に電圧が
加えられ、第二の可動子４の第二の弾性体４２は伸長し
て移動体５に電極面と垂直方向の静電気力により吸着す
る。 （ハ）この状態でＳＷ２をｏｎにすると、電極１２と３
１に電圧が加えられ、電極面と垂直方向の静電気力によ
り第一の可動子３は右方向に吸引され、電極１２と３１
のギャップＧだけ変位するので、吸着されている移動体
５も一緒に右方向へＧだけ移動する。 （ニ）ＳＷ１をｏｆｆにして第二の可動子４と移動体５
の吸着を解除する。 （ホ）ＳＷ２をｏｆｆにすると第一の可動子３に固定し
た第二の可動子４は元の位置にもどる。 （イ）から（ホ）を繰り返すことにより移動子を連続的
に正方向へ駆動することができる。つぎに、負（左）方
向への駆動はＳＷ２の代わりにＳＷ３を用いることでま
ったく同様に実現できる。 なお、本実施例では第一の弾性体２は板ばねを配置した
が、第一の弾性体の種類はコイルばね等でもよく、固定
の位置は第一の可動子３の側面でもよい。また、第二の
弾性体４２も第一の可動子４の側面に板ばねを用いても
よい。さらに、第一の可動子が固定子と分離した際に生
じる振動を防止するために、制動用の電極を第一の可動
子および固定子の双方にもうけてもよい。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
極面と垂直方向の静電力の吸引力を用い、吸着と分離を
繰り返して移動するので、駆動力が大きく、かつストロ
ークも大きい静電アクチュエータを提供できる効果があ
る。
極面と垂直方向の静電力の吸引力を用い、吸着と分離を
繰り返して移動するので、駆動力が大きく、かつストロ
ークも大きい静電アクチュエータを提供できる効果があ
る。
【図１】本発明の静電アクチュエータの正断面図であ
る。
る。
【図２】図１における側断面図である。
【図３】本発明の静電アクチュエータを駆動するスイッ
チのｏｎ／ｏｆｆパターンである。
チのｏｎ／ｏｆｆパターンである。
【図４】従来の静電アクチュエータの平面図である。
１ 固定子 １１ フレーム １２、１３、３１、３２、４１、５１ 電極 ２ 第一の弾性体 ３ 第一の可動子 ４ 第二の可動子 ４２ 第二の弾性体 ５ 移動体 ６ 軸受 ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３ スイッチ Ｇ 電極１２と３１、１３と３２とのギャップ
Claims (2)
- 【請求項１】フレーム上に一定の間隔をもうけて対向さ
せた平面状の電極が取付けられた固定子と、前記固定子
のフレームに取付けられ、電極面に対して略垂直方向に
変位する第一の弾性体と、この弾性体に固定され前記固
定子の電極面にそれぞれ対向し、一定のギャップをもっ
て取り付けられた電極を有する第一の可動子と、前記第
一の可動子の電極面と平行方向に変位する第二の弾性体
で支持され、前記第二の弾性体とは反対の端面に第一の
可動子の電極面と直角方向に取付けられた電極を有する
第二の可動子と、前記第二の可動子の電極と一定間隔を
もって対向させた電極を有する移動体とからなることを
特徴とする静電アクチュエータ。 - 【請求項２】フレーム上に一定の間隔をもうけて対向さ
せた平面状の電極が取付けられた固定子と、前記固定子
のフレームに取付けられ、電極面に対して略垂直方向に
変位する第一の弾性体と、この弾性体に固定され前記固
定子の電極面にそれぞれ対向し、一定のギャップをもっ
て取り付けられた電極を有する第一の可動子と、前記第
一の可動子の電極面と平行方向に変位する第二の弾性体
で支持され、前記第二の弾性体とは反対の端面に第一の
可動子の電極面と直角方向に取付けられた電極を有する
第二の可動子と、前記第二の可動子の電極と一定間隔を
もって対向させた電極を有する移動体とを備え、第一の
可動子の駆動パターンと第二の可動子の駆動パターンと
を同期させて駆動することを特徴とする静電アクチュエ
ータの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27090692A JPH0698566A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27090692A JPH0698566A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 静電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0698566A true JPH0698566A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=17492638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27090692A Pending JPH0698566A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 静電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0698566A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11341835A (ja) * | 1998-05-25 | 1999-12-10 | Nec Corp | マイクロアクチュエータとその製造方法 |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP27090692A patent/JPH0698566A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11341835A (ja) * | 1998-05-25 | 1999-12-10 | Nec Corp | マイクロアクチュエータとその製造方法 |
| US6265806B1 (en) | 1998-05-25 | 2001-07-24 | Nec Corporation | Semiconductor microactuator with an improved platform structure and method of forming the same |
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