JPH07322646A - 静電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定子の線状電極に印加する電圧の制御を簡
単に行うことにより、線状電極に電圧を供給する駆動装
置を小型化する。 【構成】 駆動装置３Ａから固定子２Ａに２相の電圧を
印加して移動子１Ａを動かす。駆動装置３ＡからＡ相の
線状電極群（線状電極２１ａ，２１ａ，…）には正電圧
＋Ｖ、Ｂ相の線状電極群（線状電極２１ｂ，２１ｂ，
…）には負電荷−Ｖを印加して、固定子２Ａと移動子１
Ａとの間に静電力を発生させ、固定子２Ａ上で移動子１
Ａを移動させる。このとき、Ｃ相の線状電極群（線状電
極群２１ｃ，２１ｃ，…）は接地する。このように、３
相用の固定子２Ａに２相の電圧を印加して移動子１Ａを
動かすことにより、駆動装置は、電圧１相分の制御が少
なくなった分制御が簡単になるとともに、その分だけス
イッチ素子等を少なくできるので、小型になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、産業用機械等の駆動
源として用いられるマイクロマシンやロボットに好適な
静電アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業用機械等の駆動源として用い
られるマイクロマシンやロボットの小型化が進んでい
る。このため、小さな体積で大きな力を出せる静電アク
チュエータの研究が盛んに行われている。同静電アクチ
ュエータは、静電力、すなわち電荷と電荷との間の吸引
力や反発力を利用して、電気エネルギを機械エネルギに
変換するものである。同静電アクチュエータは、構造が
簡単な上に、小型化・軽量化が容易であり、原理的に
は、小型化すればするほど単位体積当たりに発生できる
力が大きくなるという特性を持っている。

【０００３】従来の同静電アクチュエータとしては、例
えば特開平２ー２８５９７８号公報に記載されたものが
存在する。同静電アクチュエータは、３つの異なる相順
に所定のピッチで配線された線状電極を有する固定子
と、この固定子上に上記線状電極と絶縁されて載置され
るとともに、抵抗体からなる移動子とから構成され、各
相の線状電極に３種類の電圧（正電圧＋Ｖ，負電圧−
Ｖ，ゼロ電圧０Ｖ）を順次印加することにより、固定子
と移動子との間に静電力を発生させて移動子を移動させ
るものである。したがって、このような固定子上の線状
電極に電圧を印加する駆動装置は、１相分の線状電極に
３種類の電圧（正電圧＋Ｖ，負電圧−Ｖ，ゼロ電圧０
Ｖ）を印加する必要があるので、例えば正電圧＋Ｖ，負
電圧−Ｖ，ゼロ電圧０Ｖのそれぞれをスイッチング素子
で切り替えて線状電極に印加するように構成されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記静
電アクチュエータでは、例えば固定子上の３相の線状電
極にそれぞれ３種類の電圧（正電圧＋Ｖ，負電圧−Ｖ，
ゼロ電圧０Ｖ）を印加する場合、駆動装置に３相分の合
計９個のスイッチング素子が必要となるとともに、合計
９個のスイッチング素子をオン・オフ制御するのに複雑
な制御が必要になるという欠点がある。また、３相分の
合計９個のスイッチング素子が必要になるとともに、制
御が複雑になるため、回路が大きくなり、駆動装置が大
きくなると言う不都合もある。

【０００５】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、移動子や固定子に配列される線状電極に電圧を
印加する駆動装置の制御をを簡単にするとともに、その
駆動装置を小型化できる静電アクチュエータを提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の静電アクチュエータは、３相の線状
電極が相順に繰り返して配列されるとともに、上記３相
の線状電極のうち、１相の線状電極が接地されてなる固
定子と、高抵抗率の抵抗体層又は／及び誘電体層を有す
る移動可能な移動子と、上記固定子に２相の電圧を印加
して上記固定子と上記移動子との間に静電力を発生させ
る駆動手段とを備えてなることを特徴としている。

【０００７】また、請求項２記載の静電アクチュエータ
は、３相の線状電極が相順に繰り返して配列されるとと
もに、上記３相の線状電極のうち、１相の線状電極が接
地されてなる固定子と、３相の線状電極が相順に繰り返
して配列されるとともに、上記３相の線状電極のうち、
１相の線状電極が接地されてなる移動子と、上記固定子
又は／及び移動子の線状電極に２相の電圧を印加して上
記固定子と移動子との間に静電力を発生させる駆動手段
とを備えてなることを特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の静電アクチュエータ
は、任意の一の方向に３相の相順で繰り返して配列され
た第１の線状電極と、上記一の方向に略直交する他の方
向に３相の相順で繰り返して配列された第２の線状電極
とが配列されるとともに、少なくとも上記第１又は第２
の線状電極のうち、１相の線状電極が接地されてなる固
定子と、高抵抗率の抵抗体層又は／及び誘電体層を有す
る移動可能な移動子と、上記固定子の上記１相の線状電
極が接地された残りの第１又は／及び第２の線状電極に
２相の電圧を印加して上記固定子と上記移動子との間に
静電力を発生させる駆動手段とを備えてなることを特徴
としている。

【０００９】さらにまた、請求項４記載の発明は、任意
の一の方向に３相の相順で繰り返して配列された第１の
線状電極と、上記一の方向に略直交する他の方向に３相
の相順で繰り返して配列された第２の線状電極とが配列
されるとともに、少なくとも上記第１又は第２の線状電
極のうち、１相の線状電極が接地されてなる固定子と、
任意の一の方向に３相の相順で繰り返して配列された第
３の線状電極と、上記一の方向に略直交する他の方向に
３相の相順で繰り返して配列された第４の線状電極とが
配列されるとともに、少なくとも上記第３又は第４の線
状電極のうち、１相の線状電極が接地されてなる移動子
と、上記固定子の上記１相の線状電極が接地された残り
の第１又は／及び第２の線状電極に２相の電圧を印加す
るとともに、上記移動子の上記１相の線状電極が接地さ
れた残りの第３又は／及び第４の線状電極に２相の電圧
を印加して上記固定子と上記移動子との間に静電力を発
生させる駆動手段とを備えてなることを特徴としてい
る。

【００１０】

【作用】上記請求項１記載の構成において、駆動手段
は、３相の線状電極のうち、１相の線状電極が接地され
た固定子の線状電極に、２相の電圧を印加する。そし
て、固定子と移動子との間に静電力を発生させ、移動子
を移動させる。このような構成によれば、駆動手段が２
相の電圧を固定子に印加することにより、移動子を移動
させることができるので、３相の場合、従来では線状電
極に電圧を印加する駆動手段にスイッチング素子が合計
９個必要であったが、この発明では、２相で移動子を動
かすことができるのでスイッチング素子が６個で充分で
あるとともに、そのスイッチング素子をオン・オフする
制御が９個のスイッチング素子をオン・オフするのに比
べて、制御が簡単になる。したがって、駆動装置の回路
構成を簡単にできるとともに、駆動装置を小型化でき
る。

【００１１】また、請求項２記載の構成において、駆動
手段は、３相の線状電極のうち、１相の線状電極が接地
された固定子又は／及び移動子の線状電極に、２相の電
圧を印加する。そして、固定子と移動子との間に静電力
を発生させ、移動子を移動させる。このような構成によ
れば、駆動手段が２相の電圧を固定子及び移動子に印加
することにより、移動子を移動させることができるの
で、線状電極に電圧を印加する駆動手段のスイッチング
素子を上記請求項１記載の構成のものよりも減らすこと
ができるとともに、スイッチング素子が少なくなった分
だけ制御が簡単になる。したがって、駆動装置の回路構
成を簡単にできるとともに、駆動装置を小型化できる。

【００１２】また、請求項３記載の構成において、駆動
手段は、３相の線状電極のうち、１相の線状電極が接地
された固定子の第１又は／及び第２の線状電極に、２相
の電圧を印加する。そして、固定子と移動子との間に静
電力を発生させ、移動子を移動させる。このような構成
によれば、駆動手段が２相の電圧を固定子に印加するこ
とにより、移動子を移動させることができるので、線状
電極に電圧を印加する駆動手段のスイッチング素子を上
記請求項２記載の構成のものよりも減らすことができる
とともに、スイッチング素子が少なくなった分だけ制御
が簡単になる。したがって、駆動装置の回路構成を簡単
にできるとともに、駆動装置を小型化できる。

【００１３】さらにまた、請求項４記載の構成におい
て、駆動手段は、３相の線状電極のうち、１相の線状電
極が接地された固定子の第１又は／及び第２の線状電極
と、３相の線状電極のうち、１相の線状電極が接地され
た移動子の第３又は／及び第４の線状電極とに、２相の
電圧を印加する。そして、固定子と移動子との間に静電
力を発生させ、移動子を移動させる。このような構成に
よれば、駆動手段が２相の電圧を固定子に印加すること
により、移動子を移動させることができるので、線状電
極に電圧を印加する駆動手段のスイッチング素子を上記
請求項３記載の構成のものよりも減らすことができると
ともに、スイッチング素子が少なくなった分だけ制御が
簡単になる。したがって、駆動装置の回路構成を簡単に
できるとともに、駆動装置を小型化できる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。 ◇第１実施例 図１は、この発明の第１実施例である静電アクチュエー
タの全体構成を模式的に示す斜視図、図２は、同静電ア
クチュエータの断面図である。この例の静電アクチュエ
ータ２５は、移動子１Ａと、固定子２Ａと、駆動装置
（駆動手段）３Ａとから概略構成されている。移動子１
Ａは、例えば、カーボン等の導電性不純物を添加ないし
はドーピングすることにより、表面抵抗率が１０¹²〜１
０¹⁵Ω／□に調整された抵抗体層１ａと、ＰＥＴフィル
ム等からなる厚さ１２μｍの絶縁体層１ｂとから構成さ
れ、固定子２Ａ上に接触した状態で載置される。

【００１５】固定子２Ａは、任意の一の方向にかつ相順
に平行に繰り返し配列された３つの相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ
相）の線状電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…と、この線
状電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…を埋めて固定するエ
ポキシ樹脂等の充填材４ａと、この線状電極２１ａ，２
１ｂ，２１ｃ，…を上下面から挟持するＰＥＴ（ポリエ
チレン・テレフタート）等からなる絶縁フィルム２２，
２２とから構成されている。また、上記３つの相の線状
電極のうち、Ｃ相の線状電極は駆動装置３Ａを介して接
地されている。なお、固定子２Ａ内の線状電極について
は、点線で示している。

【００１６】線状電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，…は、
複数の軟化塩化ビニル樹脂等の絶縁被覆を有する導電性
線材（この例では、線径８０μｍの銅線を使用）からな
り、線状電極間のピッチは、ともに１２０μｍに設定さ
れている。なお、線状電極２１ａ（導電性線材２１
ａ’），線状電極２１ｂ（導電性線材２１ｂ’），線状
電極２１ｃ（導電性線材２１ｃ’）は、図１で示すよう
に、２つおきに直列に又は並列に結線されて、各相の固
定子電極群を構成している。すなわち、線状電極２１
ａ，２１ａ，…は、互いに接続されてＡ相の固定子電極
群を、線状電極２１ｂ，２１ｂ，…は、互いに接続され
てＢ相の固定子電極群を、線状電極２１ｃ，２１ｃ，…
は、互いに接続されてＣ相の固定子電極群を構成してい
る。

【００１７】図３は、この静電アクチュエータにおける
駆動装置の概略構成を示す回路ブロック図である。同図
において、制御回路３１は、制御信号により２相のスイ
ッチング回路３３ａ及びスイッチング回路３３ｂをオン
・オフ制御することにより、線状電極２１ａ，２１ａ，
…及び線状電極２１ｂ，２１ｂ，…に正電圧＋Ｖ、負電
圧−Ｖ又はゼロ電圧０Ｖを供給する。この場合、線状電
極２１ａ，２１ａ，…に印加される電圧と線状電極２１
ｂ，２１ｂ，…に印加される電圧とは互いに１８０°位
相がずれている。また、制御回路３１は、スイッチング
回路３３ａ，３３ｂをオン・オフ制御することにより、
固定子２Ａの３相の線状電極を２相の電圧の印加で制御
できるため、スイッチング回路の制御が簡単になる。

【００１８】電源回路３２は、入力端子（ＩＮ）が商用
電源（ＡＣ）に接続されるとともに、入力端子（Ｇ端
子）がアース線ｇを介して接地され、また、出力端子
（＋Ｖ、−Ｖ、０Ｖ）はそれぞれスイッチング回路３３
ａ，３３ｂと接続されている。また、出力端子（Ｇ端
子）は接地線ｇを介してＣ相の線状電極２１ｃ，２１
ｃ，…と接続されるとともに、このＣ相の線状電極２１
ｃ，２１ｃ，…は接地されている。また、電源回路３２
は、整流回路や平滑回路を有し、入力した交流電圧から
正電圧＋Ｖ、負電圧−Ｖ、ゼロ電圧０Ｖの直流電圧に変
換するとともに、変換された正電圧＋Ｖ、負電圧−Ｖ、
ゼロ電圧０Ｖをスイッチング回路３３ａ，３３ｂに供給
する。

【００１９】スイッチング回路３３ａ，３３ｂは、それ
ぞれ例えばトランジスタ等の３個のスイッチング素子か
ら構成され、制御回路３１からの制御信号によりそれぞ
れのスイッチング素子をオン又はオフする。そして、こ
れらのスイッチング素子は、そのオン又はオフにより、
スイッチング回路３３ａに入力された正電圧＋Ｖ、負電
圧−Ｖ、ゼロ電圧０Ｖを線状電極２１ｃ，２１ｃ，…に
供給するとともに、スイッチング回路３３ｂに入力され
た正電圧＋Ｖ、負電圧−Ｖ、ゼロ電圧０Ｖを線状電極２
１ｂ，２１ｂ，…に供給する。

【００２０】次に、この静電アクチュエータの動作につ
いて説明する。図４は、静電アクチュエータの動作を説
明する図である。まず、駆動装置３Ａ（図２）は、線状
電極２１ａ，２１ｂ，…に電圧を印加する。そして、図
４（ａ）では、駆動装置３Ａのスイッチング回路３３ａ
（図３）から線状電極２１ａ，２１ａ，…に正電圧＋
Ｖ、スイッチング回路３３ｂから線状電極２１ｂ，２１
ｂ，…に負電圧−Ｖが印加される。このとき、線状電極
２１ｃ，２１ｃ，…には電圧は印加されない。

【００２１】次に、同図（ｂ）では、移動子１Ａの抵抗
体層１ａ内に電流が流れ、移動子１Ａ（抵抗体層１ａと
絶縁体層１ｂとの境）に対応する線状電極２１ａ，２１
ｂ，…に印加された電圧と逆符号の電荷が誘導されて平
衡状態になる。このとき、移動子１Ａには、図中垂直下
向きの吸引力が働くので、移動子１Ａは、摩擦により固
定子２Ａに保持される。次に、同図（ｃ）に示すよう
に、電圧を印加する線状電極２１ａ，２１ｂ，…をずら
すと、すなわち、駆動装置３Ａのスイッチング回路３３
ａからＡ相の線状電極群（線状電極２１ａ，２１ａ，
…）にゼロ電圧０Ｖ、スイッチング回路３３ｂからＢ相
の線状電極群（線状電極２１ｂ，２１ｂ，…）に正電圧
＋Ｖが印加されると、線状電極２１ａ，２１ｂ，…の電
荷は瞬時に入れ替わるが、移動子１Ａの電荷は、抵抗体
層１ａの抵抗率が高いため時間を要し、電圧を切り替え
た直後は、元の状態を保持する。したがって、移動子１
Ａ・固定子２Ａの異符号の電荷間の吸引力により、移動
子１Ａに対して右向きの駆動力が発生する。しかも、垂
直吸引力が減少ないし反発力となり、摩擦が減少する
上、移動子１Ａの質量が小さいので、この結果、同図
（ｄ）に示すように、移動子１Ａは迅速に１ピッチ分右
に移動する。

【００２２】次に、同図（ｄ）では、線状電極２１ｂ，
２１ｂ，…に印加された正電圧＋Ｖと移動子１Ａに誘導
された逆符号の電荷との間で平衡状態になる。このと
き、移動子１Ａには、図中垂直下向きの吸引力が働くの
で、移動子１Ａは、摩擦により固定子２Ａに保持され
る。次に、同図（ｅ）において、電圧を印加する線状電
極をさらに右にずらすと、すなわち、駆動装置３Ａのス
イッチング回路３３ａからＡ相の線状電極群（線状電極
２１ａ，２１ａ，…）に負電圧−Ｖ、スイッチング回路
３３ｂからＢ相の線状電極群（線状電極２１ｂ，２１
ｂ，…）にゼロ電圧０Ｖが印加されると、線状電極２１
ａ，２１ｂ，…の電荷は瞬時に入れ替わるが、移動子１
Ａの電荷は、抵抗体層１ａの抵抗率が高いため時間を要
し、電圧を切り替えた直後は、元の状態を保持する。こ
のため、移動子１Ａ・固定子２Ａの異符号の電荷間の吸
引力により、移動子１Ａに対し右向きの駆動力が発生す
る。しかも、斜め方向の同符号の電荷による反発力とな
り、摩擦が減少する上、移動子１Ａの質量が小さいの
で、この結果、同図（ｆ）に示すように、移動子１Ａは
更に迅速に１ピッチ分右に迅速に移動する。

【００２３】次に、同図（ｇ）では、電圧を印加する線
状電極をさらに右にずらすと、すなわち、駆動装置３Ａ
のスイッチング回路３３ａからＡ相の線状電極群（線状
電極２１ａ，２１ａ，…）に正電圧＋Ｖ、スイッチング
回路３３ｂからＢ相の線状電極群（線状電極２１ｂ，２
１ｂ，…）に負電圧−Ｖが印加されると、線状電極２１
ａ，２１ｂ，…の電荷は瞬時に入れ替わるが、移動子１
Ａの電荷は、抵抗体層１ａの抵抗率が高いため時間を要
し、電圧を切り替えた直後は、元の状態を保持する。こ
のため、移動子１Ａ・固定子２Ａの異符号の電荷間の吸
引力により、移動子１Ａに対し右向きの駆動力が発生す
る。しかも、上述したように、垂直吸引力は減少ないし
反発力となり、摩擦が減少する上、移動子１Ａの質量が
小さいので、この結果、同図（ｈ）に示すように、移動
子１Ａは更に右に迅速に１ピッチ分移動する。以上の動
作が繰り返され、移動子１Ａは固定子２Ａ上を線状電極
の１ピッチずつ移動する。

【００２４】上記第１実施例の構成によれば、駆動装置
３Ａは、２相の電圧の印加で３相用の移動子１Ａを動か
すことができるのでスイッチング素子が６個で充分であ
るとともに、そのスイッチング素子をオン・オフする制
御が９個のスイッチング素子をオン・オフ制御するのに
比べて、制御が簡単になる。したがって、駆動装置３Ａ
の回路構成を簡単にできるとともに、駆動装置３Ａを小
型化できる。

【００２５】◇第２実施例 次に、この発明の第２実施例について説明する。図５
は、この発明の第２実施例である静電アクチュエータの
全体構成を模式的に示す斜視図、図６は、同静電アクチ
ュエータの断面図である。なお、同図において、図１及
び図２と同一構成部分については、同一の符号を付して
その説明を省略する。この例は、固定子だけでなく、移
動子にも線状電極を設けた点で上記第１実施例と異なっ
ている。この例の静電アクチュエータ４５は、移動子１
Ｂと、固定子２Ａと、駆動装置３Ａ，３Ｂとから概略構
成されている。

【００２６】固定子２Ａは図１のものと構成は同じであ
り、Ｃ相の線状電極２１ｃ，２１ｃ，…は接地されてい
る。移動子１Ｂは、任意の一の方向にかつ相順に平行に
繰り返し配列された３相（Ｄ相、Ｅ相、Ｆ相）の線状電
極１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，…と、この線状電極１１
ｄ，１１ｅ，１１ｆ，…を埋めて固定するエポキシ樹脂
等の充填材４ｂと、この線状電極１１ｄ，１１ｅ，１１
ｆ，…を上下面から挟持するＰＥＴ（ポリエチレン・テ
レフタート）等からなる絶縁フィルム１２，１２とから
構成されている。また、これらの３相の線状電極１１
ｄ，１１ｅ，１１ｆ，…のうち、Ｆ相の線状電極１１
ｆ，１１ｆ，…は駆動装置３Ｂを介して接地されてい
る。

【００２７】線状電極１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，…は、
複数の軟化塩化ビニル樹脂等の絶縁被覆を有する導電性
線材（この例では、線径８０μｍの銅線を使用）からな
り、線状電極間のピッチは、ともに１２０μｍに設定さ
れている。なお、線状電極１１ｄ（導電性線材１１
ｄ’），線状電極１１ｅ（導電性線材１１ｅ’），線状
電極１１ｆ（導電性線材１１ｆ’）は、図５で示すよう
に、２つおきに直列に又は並列に結線されて、各相の固
定子電極群を構成している。すなわち、線状電極１１
ｄ，１１ｄ，…は、互いに接続されてＤ相の固定子電極
群を、線状電極１１ｅ，１１ｅ，…は、互いに接続され
てＥ相の固定子電極群を、線状電極１１ｆ，１１ｆ，…
は、互いに接続されてＦ相の固定子電極群を構成してい
る。また、Ｆ相の線状電極群（線状電極１１ｆ，１１
ｆ，…）は駆動装置３Ｂを介して接地されている。

【００２８】次に、この静電アクチュエータの動作につ
いて説明する。図７及び図８は、静電アクチュエータの
動作を説明する図である。図７（ａ）は、移動子１Ｂ及
び固定子２Ａに電圧が印加されていない状態であり、上
述したように、移動子１ＢのＦ相の線状電極群（線状電
極１１ｆ，１１ｆ，…）と固定子２ＡのＣ相の線状電極
群（線状電極２１ｃ，２１ｃ，…）は接地されている。
次に、同図（ｂ）では、図６の駆動装置３ＡからＡ相と
Ｂ相の線状電極群（線状電極２１ａ，２１ｂ，…）に電
圧が印加されるとともに、駆動装置３ＢからＤ相とＥ相
の線状電極群（線状電極１１ｄ，１１ｅ，…）に電圧が
印加される。すなわち、駆動装置３ＡからＡ相の線状電
極群（線状電極２１ａ，２１ａ，…）に正電圧＋Ｖ、Ｂ
相の線状電極群（線状電極２１ｂ，２１ｂ，…）に負電
圧−Ｖが印加されるとともに、駆動装置３ＢからＤ相の
線状電極群（線状電極１１ｄ，１１ｄ，…）にゼロ電圧
０Ｖ、Ｅ相の線状電極群（線状電極１１ｅ，１１ｅ，
…）に負電圧−Ｖが印加される。

【００２９】このとき、線状電極１１ｅ，１１ｅ，…に
印加された負電圧−Ｖと、線状電極２１ｂ，２１ｂ，…
に印加された負電圧−Ｖとの間に垂直反発力が作用し
て、その垂直反発力により、摩擦が減少するとともに、
線状電極１１ｅ，１１ｅ，…に印加された負電圧−Ｖと
線状電極２１ａ，２１ａ，…に印加された正電圧＋Ｖに
より、吸引力が作用する。そして、移動子１Ｂ・固定子
２Ａ間に移動子１Ｂに対して左向きの駆動力が発生す
る。しかも、垂直反発力により、摩擦が減少する上、移
動子１Ｂの質量が小さいので、この結果、同図（ｃ）に
示すように、移動子１Ｂは迅速に１ピッチ分左に移動す
る。

【００３０】次に、同図（ｄ）では、移動子１Ｂ及び固
定子２Ａともに電圧を印加する線状電極をずらす。すな
わち、駆動装置３ＡからＡ相の線状電極群（線状電極２
１ａ，２１ａ，…）にゼロ電圧０Ｖ、Ｂ相の線状電極群
（線状電極２１ｂ，２１ｂ，…）に正電圧＋Ｖが印加さ
れるとともに、駆動装置３ＢからＤ相の線状電極群（線
状電極１１ｄ，１１ｄ，…）に負電圧−Ｖ、Ｅ相の線状
電極群（線状電極１１ｅ，１１ｅ，…）に正電圧＋Ｖが
印加される。このとき、正電圧＋Ｖが印加されたそれぞ
れの線状電極２１ｂ，２１ｂ，…は、線状電極１１ｅ，
１１ｅ，…の正電圧＋Ｖによる斜め方向の反発力と、線
状電極１１ｄ，１１ｄ，…の負電圧−Ｖとの間の斜め方
向の吸引力により、同図（ｅ）のように、さらに１ピッ
チ分左に移動する。

【００３１】次に、同図（ｆ）では、移動子１Ｂ及び固
定子２Ａともに電圧を印加する線状電極をずらす。すな
わち、駆動装置３ＡからＡ相の線状電極群（線状電極２
１ａ，２１ａ，…）に負電圧−Ｖ、Ｂ相の線状電極群
（線状電極２１ｂ，２１ｂ，…）にゼロ電圧０Ｖが印加
されるとともに、駆動装置３ＢからＤ相の線状電極群
（線状電極１１ｄ，１１ｄ，…）に正電圧＋Ｖ、Ｅ相の
線状電極群（線状電極１１ｅ，１１ｅ，…）にゼロ電圧
０が印加される。このとき、負電圧−Ｖが印加された線
状電極２１ａ，２１ａ，… は、線状電極１１ｄ，１１
ｄ，…に印加された正電圧＋Ｖとの間で斜め方向の吸引
力により、さらに１ピッチ分左に移動して同図（ｇ）と
なる。

【００３２】次に、同図（ｈ）では、移動子１Ｂ及び固
定子２Ａともに電圧を印加する線状電極をずらす。すな
わち、駆動装置３ＡからＡ相の線状電極群（線状電極２
１ａ，２１ａ，…）に正電圧＋Ｖ、Ｂ相の線状電極群
（線状電極２１ｂ，２１ｂ，…）に負電圧−Ｖが印加さ
れるとともに、駆動装置３ＢからＤ相の線状電極群（線
状電極１１ｄ，１１ｄ，…）にゼロ電圧０Ｖ、Ｅ相の線
状電極群（線状電極１１ｅ，１１ｅ，…）に負電圧−Ｖ
が印加される。このとき、線状電極１１ｅ，１１ｅ，…
に印加された負電圧−Ｖと、線状電極２１ｂ，２１ｂ，
…に印加された負電圧−Ｖとの間に垂直反発力が作用し
て、その垂直反発力により、摩擦が減少するとともに、
線状電極１１ｅ，１１ｅ，…に印加された負電圧−Ｖと
線状電極２１ａ，２１ａ，… に印加された正電圧＋Ｖ
により、斜め方向の吸引力が作用するとともに、移動子
１Ｂ・固定子２Ａ間に移動子１Ｂに対して左向きの駆動
力が発生する。しかも、垂直反発力により、摩擦が減少
する上、移動子１Ｂの質量が小さいので、この結果、同
図（ｉ）に示すように、移動子１Ｂは迅速に１ピッチ分
左に移動する。

【００３３】次に、同図（ｊ）では、移動子１Ｂ及び固
定子２Ａともに電圧を印加する線状電極をずらす。すな
わち、駆動装置３ＡからＡ相の線状電極群（線状電極２
１ａ，２１ａ，…）にゼロ電圧０Ｖ、Ｂ相の線状電極群
（線状電極２１ｂ，２１ｂ，…）に正電圧＋Ｖが印加さ
れるとともに、駆動装置３ＢからＤ相の線状電極群（線
状電極１１ｄ，１１ｄ，…）に負電圧−Ｖ、Ｅ相の線状
電極群（線状電極１１ｅ，１１ｅ，…）に正電圧＋Ｖが
印加される。このとき、正電圧＋Ｖが印加された線状電
極２１ｂ，２１ｂ，…は、線状電極１１ｅ，１１ｅ，…
の正電圧＋Ｖによる斜め方向の反発力と、線状電極１１
ｄ，１１ｄ，…の負電圧−Ｖとの間の斜め方向の吸引力
により、同図（ｋ）のように、さらに１ピッチ分左に移
動する。

【００３４】次に、同図（ｌ）では、移動子１Ｂ及び固
定子２Ａともに電圧を印加する線状電極をずらす。すな
わち、駆動装置３ＡからＡ相の線状電極群（線状電極２
１ａ，２１ａ，…）に負電圧−Ｖ、Ｂ相の線状電極群
（線状電極２１ｂ，２１ｂ，…）にゼロ電圧０Ｖが印加
されるとともに、駆動装置３ＢからＤ相の線状電極群
（線状電極１１ｄ，１１ｄ，…）に正電圧＋Ｖ、Ｅ相の
線状電極群（線状電極１１ｅ，１１ｅ，…）にゼロ電圧
０Ｖが印加される。負電圧−Ｖが印加された線状電極２
１ａ，２１ａ，… と正電圧＋Ｖが印加された線状電極
１１ｄ，１１ｄ，…との間に斜め方向の吸引力が作用し
て、同図（ｍ）のようにさらに１ピッチ分左に移動す
る。

【００３５】上記第２実施例の構成によれば、駆動装置
３Ａ，３Ｂは、移動子１Ａ、固定子２Ａの３相用の線状
電極にそれぞれ２相の電圧の印加することにより、移動
子１Ａを動かすことができるので、３相用のものと比較
して、スイッチング素子の数を減らすことができるとと
もに、そのスイッチング素子の制御も簡単になる。した
がって、駆動装置３Ａ，３Ｂの回路構成を簡単にできる
とともに、駆動装置３Ａ，３Ｂを小型化できる。

【００３６】◇第３実施例 次に、この発明の第３実施例について説明する。図９
は、この発明の第２実施例である静電アクチュエータの
全体構成を模式的に示す斜視図である。この例は、固定
子２Ｂが縦方向と横方向に配列された線状電極を有して
おり、移動子を縦方向及び横方向の２次元で制御できる
点が上記第１実施例と異なっている。この例の静電アク
チュエータ５５は、移動子１Ａと、固定子２Ｂと、駆動
装置３Ｃ，３Ｄとから概略構成されている。移動子１Ａ
は、第１実施例で説明したものと同じものである。な
お、この第３実施例である静電アクチュエータは、動作
が２次元になるだけで原理的には第１実施例と同じなの
でその動作説明を省略する。

【００３７】固定子２Ｂは、複数の線状縦電極２１ｕ，
２１ｖ，２１ｗ，…と、複数の線状横電極２１ｘ，２１
ｙ，２１ｚ，…と、これら線状縦電極２１ｕ，２１ｖ，
２１ｗと線状横電極２１ｘ，２１ｙ，２１ｚ，…とが組
み込まれた電極織物組織を有している。また、この電極
織物組織は上述したように充填材で埋めて固定されると
ともに、この電極織物組織は上面側と下面側から挟持す
るポリイミドフィルム等からなる絶縁フィルムにより、
挟持されている。また、線状縦電極２１ｕ，２１ｖ，２
１ｗ，…及び線状横電極２１ｘ，２１ｙ，２１ｚ，…
は、銅などの複数の導電性線材（この例では、線径８０
μｍの銅線を使用）からなるとともに、この導電性線材
の側面を覆う軟化塩化ビニル樹脂等で絶縁被覆されてい
る。また、これらの線状電極間のピッチは、１２０μｍ
に設定されている。

【００３８】電極織物組織は、導電性線材２１ｕ’，２
１ｖ’，２１ｗ’，…が配列されて縦糸となるととも
に、導電性線材２１ｘ’，２１ｙ’，２１ｗ’，…が配
列されて横糸とされ、縦糸・横糸として、１本ずつ互い
違いに平織することにより織り込まれている。線状縦電
極２１ｕ（導電性線材２１ｕ’），線状縦電極２１ｖ
（導電性線材２１ｖ’），線状縦電極２１ｗ（導電性線
材２１ｗ’）は、図９で示すように、２つおきに直列に
又は並列に結線されるとともに、３相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ
相）の固定子電極群を構成している。また、線状横電極
２１ｘ（導電性線材２１ｘ’），線状横電極２１ｙ（導
電性線材２１ｙ’），線状横電極２１ｗ（導電性線材２
１ｗ’）は、同様にして、２つおきに直列に又は並列に
結線されるとともに、３相（Ａ相、Ｂ相、Ｃ相）の固定
子電極群を構成している。

【００３９】すなわち、線状縦電極２１ｕ，２１ｕ，…
は、互いに接続されてＡ相の固定子電極群を、線状電極
２１ｖ，２１ｖ，…は、互いに接続されてＢ相の固定子
電極群を、線状電極２１ｗ，２１ｗ，…は、互いに接続
されてＣ相の固定子電極群を構成するとともに、駆動装
置３Ｃと接続されている。さらに、線状横電極２１ｘ，
２１ｘ，…は、互いに接続されてＡ相の固定子電極群
を、線状電極２１ｙ，２１ｙ，…は、互いに接続されて
Ｂ相の固定子電極群を、線状電極２１ｗ，２１ｗ，…
は、互いに接続されてＣ相の固定子電極群を構成すると
ともに、駆動装置３Ｄと接続されている。

【００４０】これらの固定子電極群のうち、Ｃ相の固定
子電極群２１ｗ，２１ｚは接地されているので、駆動装
置３Ｃ，３Ｄから電圧を印加するのは、Ａ相及びＢ相の
固定子電極群２１ｕ，２１ｖ，２１ｘ，２１ｙである。
上記第３実施例の構成によれば、上記第２実施例の効果
に加えて、固定子が電極織物組織を有するため、固定子
の形状を自由に変えられる。

【００４１】なお、第３実施例の変形例として、固定子
のみならず、移動子も、縦方向と横方向とに線状電極を
有する構成とし、少なくとも縦方向又は横方向の線状電
極のうち、１相の線状電極を設置するようにしても良
い。

【００４２】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述の実
施例では、固定子に電極織物組織を有するものについて
述べたが、これに限らず、固定子及び移動子の両方に電
極織物組織を有するものでも良い。また、固定子や移動
子に組み込まれる電極織物は、被覆された導電性線材と
被覆された導電性線材とを平織したものとして説明した
が、綾織、朱子織の組み合わせ方でもよい。また、固定
子に使用される絶縁物は、ポリイミドに限らず、絶縁ワ
ニス、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、Ｐ
ＥＴ（ポリエチレン・テレフタート）、フッ化樹脂等で
も良い。

【００４３】また、線状電極として利用される導電性線
材は、銅線に限らず、金線、銀線、ステンレス線、ニク
ロム線、アルミニウム線等を用いても良い。また、裸の
導電性線材に限らず、ポリイミド、ポリアミド、ポリエ
ステル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル等の絶縁材料を
用いても良い。

【００４４】また、絶縁フィルムは、ポリイミドフィル
ムに限らず、例えば、ポリプロピレンフィルム、ＰＥＴ
フィルム、ポリイミドフィルム、軟質ポリ塩化ビニルフ
ィルム等の高分子フィルムを用いても良い。また、フィ
ルム間の充填材は、エポキシ樹脂に限らず、ブチルゴ
ム、ブタジエン−スチレンゴム等の合成ゴム、天然ゴ
ム、アクリル系粘着剤、エポキシ系接着剤、塩化ビニル
樹脂等でも良い。また、移動子は、カーボンやウレタン
樹脂に限らず、ポリカーボネート、ＰＶＣ等の高抵抗高
分子材料が用いても良い。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、駆動手段が２相の電圧を固定子の線状電極、移動子
の線状電極、固定子及び移動子の線状電極に印加するこ
とにより、移動子と固定子との間に静電力を発生させる
ようにしたので、線状電極に電圧を印加する駆動手段
（駆動装置）のスイッチング回路等を少なくしたり、そ
のスイッチング回路の制御が簡単になるため、駆動装置
の回路構成を簡単にすることができるとともに、駆動装
置を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例である静電アクチュエー
タの全体構成を模式的に示す斜視図である。

【図２】同静電アクチュエータの断面図である。

【図３】同静電アクチュエータにおける電源駆動装置の
概略構成を示す回路ブロック図である。

【図４】同静電アクチュエータの動作を説明する図であ
る。

【図５】この発明の第２実施例である静電アクチュエー
タの全体構成を模式的に示す斜視図である。

【図６】同静電アクチュエータの断面図である。

【図７】同静電アクチュエータの動作を説明する図であ
る。

【図８】同じく同静電アクチュエータの動作を説明する
図である。

【図９】この発明の第３実施例である静電アクチュエー
タの全体構成を模式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ 移動子 ２Ａ，２Ｂ 固定子 ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 駆動装置（駆動手段） １１ｄ，１１ｅ，１１ｆ 移動子の線状電極 １１ｄ’，１１ｅ’，１１ｆ’ 導電性線材（移動
子線状電極用） ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ， 固定子の線状電極 ２１ａ’，２１ｂ’，２１ｃ’， 導電性線材（固定
子線状電極用） ２１ｕ，２１ｖ，２１ｗ 線状縦電極（第１の線状
電極） ２１ｘ，２１ｙ，２１ｚ 線状横電極（第２の線状
電極） ２１ｕ’，２１ｖ’，２１ｗ’ 導電性線材（線状
縦電極用） ２１ｘ’，２１ｙ’，２１ｚ’ 導電性線材（線状
縦電極用） １ａ 抵抗体層 １ｂ 誘電体層 ２５，４５ 静電アクチュエータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３相の線状電極が相順に繰り返して配列
   されるとともに、前記３相の線状電極のうち、１相の線
   状電極が接地されてなる固定子と、 高抵抗率の抵抗体層又は／及び誘電体層を有する移動可
   能な移動子と、 前記固定子に２相の電圧を印加して前記固定子と前記移
   動子との間に静電力を発生させる駆動手段とを備えてな
   ることを特徴とする静電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 ３相の線状電極が相順に繰り返して配列
   されるとともに、前記３相の線状電極のうち、１相の線
   状電極が接地されてなる固定子と、 ３相の線状電極が相順に繰り返して配列されるととも
   に、前記３相の線状電極のうち、１相の線状電極が接地
   されてなる移動子と、 前記固定子又は／及び移動子の線状電極に２相の電圧を
   印加して前記固定子と前記移動子との間に静電力を発生
   させる駆動手段とを備えてなることを特徴とする静電ア
   クチュエータ。
3. 【請求項３】 任意の一の方向に３相の相順で繰り返し
   て配列された第１の線状電極と、前記一の方向に略直交
   する他の方向に３相の相順で繰り返して配列された第２
   の線状電極とが配列されるとともに、少なくとも前記第
   １又は第２の線状電極のうち、１相の線状電極が接地さ
   れてなる固定子と、 高抵抗率の抵抗体層又は／及び誘電体層を有する移動可
   能な移動子と、 前記固定子の前記１相の線状電極が接地された残りの第
   １又は／及び第２の線状電極に２相の電圧を印加して前
   記固定子と前記移動子との間に静電力を発生させる駆動
   手段とを備えてなることを特徴とする静電アクチュエー
   タ。
4. 【請求項４】 任意の一の方向に３相の相順で繰り返し
   て配列された第１の線状電極と、前記一の方向に略直交
   する他の方向に３相の相順で繰り返して配列された第２
   の線状電極とが配列されるとともに、少なくとも前記第
   １又は第２の線状電極のうち、１相の線状電極が接地さ
   れてなる固定子と、 任意の一の方向に３相の相順で繰り返して配列された第
   ３の線状電極と、前記一の方向に略直交する他の方向に
   ３相の相順で繰り返して配列された第４の線状電極とが
   配列されるとともに、少なくとも前記第３又は第４の線
   状電極のうち、１相の線状電極が接地されてなる移動子
   と、 前記固定子の前記１相の線状電極が接地された残りの第
   １又は／及び第２の線状電極に２相の電圧を印加すると
   ともに、前記移動子の前記１相の線状電極が接地された
   残りの第３又は／及び第４の線状電極に２相の電圧を印
   加して前記固定子と前記移動子との間に静電力を発生さ
   せる駆動手段とを備えてなることを特徴とする静電アク
   チュエータ。