JPH09233858A - 静電アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電アクチュエータを構成する移動子と固定
子の間に、特定の傾斜（スキュー）を持たせることによ
り、移動子と固定子との位置関係による推力の変動を低
減し、制御性の向上を図ることができる静電アクチュエ
ータを提供する。 【解決手段】 第１部材と第２部材とを具備し、該第１
部材と第２部材はともに絶縁部材中に所定ピッチで３相
の電極を埋め込んで構成される静電アクチュエータにお
いて、第１部材の電極１と第２部材の電極２との位置関
係を特定の傾斜をつけて配置し、推力の変動を抑制する
ようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄型のフィルムを
利用した静電アクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の先行技術として
は、例えば、以下に示すようなものがあった。図１７に
示すように、静電アクチュエータは、第１部材２０１と
第２部材３０１と呼ばれる、３相からなる等ピッチの平
行帯状電極２０３，３０３を埋め込んだ絶縁部材のフィ
ルム２０２，３０２からなり、それをそれぞれの帯状電
極２０３，３０３が平行になるように重ね合わせること
により構成されていた。

【０００３】一つの簡単な駆動方法として、本願の発明
者等は、図１８に示すように、第１部材２０１と、第２
部材３０１のそれぞれの３相電極２０３ａ，２０３ｂ，
２０３ｃと、３０３ａ，３０３ｂ，３０３ｃとが互いに
逆順になるように、３相交流４０１を印加する方式を提
案した〔例えば、特開平６−７８５９９号公報（米国特
許第５，４４８，１２４号）参照〕。

【０００４】これにより、３相交流の変化に伴い、それ
ぞれの３相電極では電位分布が変化し、静電気力により
移動子が駆動されることになる。ここでは、移動子・固
定子は同等なものであるが、便宜上、固定されている側
を固定子、駆動される側を移動子と呼ぶ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】静電アクチュエータ
は、上記したような電圧印加により駆動されるが、３相
交流の位相の変化に対して推力の発生は一定ではなく、
大きな変動が生じる。このため、一定周波数の印加に対
して一定速度の駆動が得られず、図１９に示すように、
電極ピッチ毎に速度変化を伴う駆動となってしまい、十
分に滑らかな駆動が得られないといった問題があった。

【０００６】また、これに伴い、位置制御が困難になっ
てしまう。従って、静電アクチュエータの容易な駆動方
法である３相交流を逆順に接続する駆動方法は、制御性
の低いものとなるといった問題があった。本発明は、上
記問題点を除去し、静電アクチュエータを構成する移動
子と固定子の間に、特定の傾斜（スキュー）を持たせる
ことにより、移動子と固定子との位置関係による推力の
変動を低減し、制御性の向上を図ることができる静電ア
クチュエータ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】

〔１〕第１部材と第２部材とを具備し、それらの第１部
材（固定子）と第２部材（移動子）はともに、絶縁部材
中に所定ピッチで３相の電極を埋め込んで構成される静
電アクチュエータにおいて、第１部材の電極と第２部材
の電極との位置関係を特定の傾斜をつけて配置し、推力
の変動を抑制するようにしたものである。

【０００８】このように、静電アクチュエータを構成す
る移動子と固定子の間に、特定の傾斜（スキュー）を持
たせることにより、移動子と固定子との位置関係による
推力の変動を低減し、制御性の向上を図ることができ
る。 〔２〕上記〔１〕記載の静電アクチュエータにおいて、
前記第１部材と第２部材は平板からなり、前記第１部材
の電極は直線状平行帯状電極を有し、前記第２部材の電
極は前記第１部材の電極に対して傾斜する直線状平行帯
状電極を有し、リニア駆動を行うようにしたものであ
る。

【０００９】このように、静電アクチュエータを構成す
る平板からなる移動子と固定子の間に、特定の傾斜（ス
キュー）を持たせることにより、移動子と固定子との位
置関係によるリニア駆動における推力の変動を低減し、
制御性の向上を図ることができる。 〔３〕上記〔１〕記載の静電アクチュエータにおいて、
前記第１部材の電極は直線状平行帯状電極を有し、前記
第２部材の電極は前記第１部材の電極に対して傾斜する
山の形状をなす平行帯状電極を有し、リニア駆動を行う
ようにしたものである。

【００１０】このように、静電アクチュエータを構成す
る平板からなる移動子と固定子の間に、山の形状をなす
特定の傾斜（スキュー）を持たせることにより、移動子
と固定子との位置関係によるリニア駆動における推力の
変動を低減し、制御性の向上を図ることができる。 〔４〕上記〔３〕記載の静電アクチュエータにおいて、
前記第２部材の電極はへの字もしくはＶ形の平行帯状電
極を有し、リニア駆動を行うようにしたものである。

【００１１】このように、静電アクチュエータを構成す
る平板からなる移動子と固定子の間に、への字もしくは
Ｖ形の形状をなす特定の傾斜（スキュー）を持たせるこ
とにより、移動子と固定子との位置関係によるリニア駆
動における推力の変動を低減し、制御性の向上を図るこ
とができる。 〔５〕上記〔３〕記載の静電アクチュエータにおいて、
前記第２部材の電極はＷ形の平行帯状電極を有し、リニ
ア駆動を行うようにしたものである。

【００１２】このように、静電アクチュエータを構成す
る平板からなる移動子と固定子の間に、Ｗ形の形状をな
す特定の傾斜（スキュー）を持たせることにより、移動
子と固定子との位置関係によるリニア駆動における推力
の変動を低減し、制御性の向上を図ることができる。 〔６〕上記〔１〕記載の静電アクチュエータにおいて、
前記第１部材の電極は直線状平行帯状電極を有し、前記
第２部材の電極は中央部分は直線部からなり、この直線
部の両側に前記第１部材の電極と交差する山の形状部か
らなる平行帯状電極を有し、リニア駆動を行うようにし
たものである。

【００１３】このように、静電アクチュエータを構成す
る平板からなる移動子と固定子の間に、直線部の両側に
山の形状部からなる特定の傾斜（スキュー）を持たせる
ことにより、移動子と固定子との位置関係によるリニア
駆動における推力の変動を低減し、制御性の向上を図る
ことができる。 〔７〕上記〔１〕記載の静電アクチュエータにおいて、
第１部材と第２部材のうち少なくとも一方は円板からな
り、前記部材の一方の電極は前記部材の中心部から延び
る放射状帯状電極を有し、もう一方の部材の電極は前記
部材の中心部からから延びる前記部材の電極に対して傾
斜する直線からなる放射状平行帯状電極を有し、移動子
と固定子の間に、第１部材の電極と斜行する直線からな
る放射状帯状電極を有し、回転駆動を行うようにしたも
のである。

【００１４】したがって、特定の傾斜（スキュー）を持
たせることにより、移動子と固定子との位置関係による
回転駆動における推力の変動を低減し、制御性の向上を
図ることができる。 〔８〕上記〔１〕記載の静電アクチュエータにおいて、
前記第１部材の電極は放射状帯状電極を有し、前記第２
部材の電極は前記第１部材の電極と交差する山の形状を
なす放射状帯状電極を有し、回転駆動を行うようにした
ものである。

【００１５】したがって、特定の傾斜（スキュー）を持
たせることにより、移動子と固定子との位置関係による
回転駆動における推力の変動を低減し、制御性の向上を
図ることができる。

〔９〕上記〔８〕記載の静電アクチュエータにおいて、
前記第２部材の電極はへの字もしくはＶ形の放射状帯状
電極を有し、回転駆動を行うようにしたものである。

【００１６】したがって、特定の傾斜（スキュー）を持
たせることにより、移動子と固定子との位置関係による
回転駆動における推力の変動を低減し、制御性の向上を
図ることができる。 〔１０〕上記〔８〕記載の静電アクチュエータにおい
て、前記第２部材の電極はＷ形の放射状帯状電極を有
し、回転駆動を行うようにしたものである。

【００１７】したがって、特定の傾斜（スキュー）を持
たせることにより、移動子と固定子との位置関係による
回転駆動における推力の変動を低減し、制御性の向上を
図ることができる。 〔１１〕上記〔１〕記載の静電アクチュエータにおい
て、前記第１部材と第２部材のうち少なくとも一方は円
板からなり、前記第１の電極は前記円板の中心部から延
びる放射状帯状電極を有し、前記第２部材の電極は波形
の放射状帯状電極を有し、回転駆動を行うようにしたも
のである。

【００１８】したがって、特定の傾斜（スキュー）を持
たせることにより、移動子と固定子との位置関係による
回転駆動における推力の変動を低減し、制御性の向上を
図ることができる。 〔１２〕上記〔１〕記載の静電アクチュエータにおい
て、前記第１部材と第２部材のうち少なくとも一方は円
板からなり、前記第１の電極は前記円板の中心部から延
びる放射状帯状電極を有し、前記第２部材の電極は前記
第１部材の電極に対して傾斜する曲線からなる放射状帯
状電極を有し、回転駆動を行うようにしたものである。

【００１９】したがって、特定の傾斜（スキュー）を持
たせることにより、移動子と固定子との位置関係による
回転駆動における推力の変動を低減し、制御性の向上を
図ることができる。 〔１３〕上記〔１〕記載の静電アクチュエータにおい
て、前記第１部材は円筒体からなり、前記第２部材は前
記円筒体の第１部材に対応して同心円状に配置される円
筒体からなり、前記第１部材の電極は螺旋状電極を有
し、前記第２部材の電極は前記第１部材の電極に対して
傾斜する螺旋状電極を有し、リニア駆動を行うようにし
たものである。

【００２０】このように、静電アクチュエータを構成す
る円筒からなる固定子と円筒体からなる移動子の間に固
定子の電極と交差する曲線からなる放射状帯状電極を設
けて、特定の傾斜（スキュー）を持たせることにより、
移動子と固定子との位置関係によるリニア駆動における
推力の変動を低減し、制御性の向上を図ることができ
る。

【００２１】〔１４〕上記〔１〕記載の静電アクチュエ
ータにおいて、前記第１部材は円柱体からなり、前記第
２部材は前記円筒体の第１部材に対応した同心円状に配
置される円筒体からなり、前記第１部材の電極は螺旋状
電極を有し、前記第２部材の電極は前記第１部材の電極
に対して傾斜する波形の螺旋状電極を有し、リニア駆動
を行うようにしたものである。

【００２２】このように、静電アクチュエータを構成す
る円筒体からなる固定子と円筒体からなる移動子の間
に、固定子の電極と交差する波形の螺旋状電極を設け
て、特定の傾斜（スキュー）を持たせることにより、移
動子と固定子との位置関係によるリニア駆動における推
力の変動を低減し、制御性の向上を図ることができる。 〔１５〕上記〔１〕から〔１４〕のうちいずれか１項記
載の静電アクチュエータにおいて、電極は３相を除く多
相としたものである。

【００２３】したがって、電極に印加する交流を３相に
代えて３相を除く多相によって駆動することにより、推
力の変動を低減し、制御性の向上を図ることができる。 〔１６〕上記〔１〕から〔６〕のうちいずれか１項又は
〔１５〕項記載の静電アクチュエータにおいて、１組の
平板からなる静電アクチュエータを複数段に積層して、
リニア駆動を行うようにしたものである。

【００２４】したがって、各段における平板からなる静
電アクチュエータの推力の変動を低減し、制御性の向上
を図り得る高出力のリニア駆動型の静電アクチュエータ
を提供することができる。 〔１７〕上記〔７〕から〔１２〕のうちいずれか１項又
は〔１５〕項記載の静電アクチュエータにおいて、１組
の円板からなる静電アクチュエータを複数段に積層し
て、回転駆動を行うようにしたものである。

【００２５】したがって、各段における円板からなる静
電アクチュエータの推力の変動を低減し、制御性の向上
を図り得る高出力の回転駆動型の静電アクチュエータを
提供することができる。 〔１８〕上記〔１３〕から〔１５〕のうちいずれか１項
記載の静電アクチュエータにおいて、１組の円筒状の静
電アクチュエータを複数段に積層して、リニア駆動を行
うようにしたものである。

【００２６】したがって、各段における円筒状静電アク
チュエータの推力の変動を低減し、制御性の向上を図り
得る高出力のリニア駆動型の静電アクチュエータを提供
することができる。 〔１９〕上記〔１〕から〔１８〕のうちいずれか１項記
載の静電アクチュエータにおいて、スキュー値を１．５
に設定するようにしたものである。

【００２７】このように、スキュー値を１．５に設定す
ることにより、推力の変動が少なく、かつ、常に推力は
最大値を発生させることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の原理を示
す静電アクチュエータの構成図、図２はその静電アクチ
ュエータのスキュー値と推力の関係を表す図である。本
発明は３相交流を逆順に接続する駆動方法を用いること
により、従来課題となっていた３相交流の位相変化に対
する推力の変動を低減し、制御性の向上を図るものであ
る。従来、固定子電極と移動子電極は平行な状態で駆動
していたが、これを傾斜させた状態で駆動する。

【００２９】この傾斜の決定にあたっては、電極の位置
関係と３相交流の各電極への印加状況の全てにわたって
の状態での推力とモーメントの解析によって行われる。
この傾斜の表し方は、移動子の一本の電極に注目して、
その電極の一方の端からもう一方の端までの間に固定子
の電極をどれだけ跨がせるかを指標にすることで、電極
の幅やピッチによらず相対的な位置関係を一様に表すこ
とができる。この値をスキュー値と定義する。

【００３０】解析の結果スキュー値が、１．５、４．
３、７．４、１０．４、…（以降ほぼ３．０毎）の時に
推力の変動が減少することが分かった。また、スキュー
値が、４．３、７．４、１０．４、１３．４、…（以
降、ほぼ３．０毎）の時に、その傾斜付近で安定するよ
うにモーメントが働くことがモーメントの解析で分かっ
ている。

【００３１】そこで、図１に示すように、固定子電極１
と移動子電極２とに傾斜をつけて、配置したときの移動
子の進行方向は、固定子軸線３と移動子軸線４とする
と、Ａの方向である。また、スキュー値と推力の関係は
図２に表されている。図２において、横軸はスキュー値
（Ｓｋｅｗ Ｆａｃｔｏｒ）、左縦軸はモータの推力を
示し、電極平行配置時の引上げ推力を１．０としてい
る。右縦軸はモータの推力のリプル率（％）を示してい
る。

【００３２】図２において、ａはリプル率、ｂは推力の
最大値、ｃは推力の最小値を示している。リプル率ａの
小さいところが推力変動の小さいところである。推力の
最小値ｃはスキュー値１．５の時は平行な時より大きな
値をとる。推力の最小値ｃは常に発生させ得る最小限の
力と言える。スキュー値が増えるに従い、安定傾斜点で
の推力の最小値は低下していく。これにより、スキュー
値１．５の状態を利用することで推力変動が少なく、ま
た、常に出せる力は最大値をとることができる。

【００３３】安定傾斜点ではないスキュー値１．５を利
用するには、Ｖ字もしくはへの字形の電極を利用するこ
とで実現できる。このスキュー値の時は平行電極の傾斜
配置だけでは電極が平行になるようにモーメントが働い
てしまう。このモーメントを打ち消すように線対称に電
極を配置することで、スキュー値１．５で安定させるこ
とができる。

【００３４】ここで、本発明の静電アクチュエータとし
ては、平板型のリニアモータ、円板型の回転モータ、円
筒型のリニアモータなどとして実施することができる。
以下、それらのモータについて順を追って詳細に説明す
る。図３は本発明の第１実施例を示す平板型の静電リニ
アモータの構成図であり、図３（ａ）はその静電リニア
モータの移動子の平面図、図３（ｂ）はその静電リニア
モータの固定子の平面図、図３（ｃ）はその静電リニア
モータの固定子と移動子を重ね合わせた状態を示す拡大
平面図である。

【００３５】図３（ｂ）に示すように、第１部材として
の平板からなる固定子１１は、絶縁部材１２中に等ピッ
チの３相の平行帯状電極１３を埋め込んで構成される。
また、図３（ａ）に示すように、第２部材としての平板
からなる移動子１４は、絶縁部材１５中に等ピッチの傾
斜を有する３相の平行帯状電極１６を埋め込んで構成さ
れる。

【００３６】そこで、図３（ｃ）に示すように、固定子
１１上に移動子１４を重ね合わせると、３相の平行帯状
電極１３に対して３相の平行帯状電極１６は傾斜（スキ
ュー）することになる。これにより、上記したように、
静電リニアモータは、固定子と移動子の電極を平行に配
置した時より推力変動の少ない滑らかなリニア駆動が得
られる。

【００３７】また、スキュー値が１．５の時には常に発
生させ得る最低限の力が最大になる（図２参照）。図４
は本発明の第２実施例を示す平板型の静電リニアモータ
の構成図であり、図４（ａ）はその静電リニアモータの
移動子の平面図、図４（ｂ）はその静電リニアモータの
固定子の平面図、図４（ｃ）はその静電リニアモータの
固定子と移動子を重ね合わせた状態を示す拡大平面図で
ある。

【００３８】図４（ｂ）に示すように、第１部材として
の平板からなる固定子２１は、絶縁部材２２中に等ピッ
チの３相の平行帯状電極２３を埋め込んで構成される。
また、図４（ａ）に示すように、第２部材としての平板
からなる移動子２４は、絶縁部材２５中に、への字もし
くはＶ形で等ピッチの３相の平行帯状電極２６を埋め込
んで構成される。

【００３９】そこで、図４（ｃ）に示すように、固定子
２１上に移動子２４を重ね合わせると、３相の平行帯状
電極２３に対して、３相の平行帯状電極２６は傾斜（ス
キュー）することになる。図５は本発明の第３実施例を
示す平板型の静電リニアモータの構成図である。この実
施例においては、固定子は図示していないが、図３及び
図４と同様であり、第１部材としての固定子が、絶縁部
材中に等ピッチの３相の平行帯状電極を埋め込んで構成
される。

【００４０】つまり、図５に示すように、第２部材とし
ての平板からなる移動子３１は、絶縁部材３２中にＷ形
で等ピッチの３相の平行帯状電極３３を埋め込んで構成
される。そこで、固定子上に移動子３１を重ね合わせる
と、固定子の平行帯状電極に対して、３相の平行帯状電
極３３は傾斜（スキュー）することになる。

【００４１】図６は本発明の第４実施例を示す平板型の
静電リニアモータの構成図である。この実施例において
も、固定子は図示していないが、図３及び図４と同様で
あり、第１部材としての固定子が、絶縁部材中に等ピッ
チの３相の平行帯状電極を埋め込んで構成される。つま
り、図６に示すように、第２部材としての移動子３４
は、絶縁部材３５中に直線部３６ａと、その両側に形成
される山の形状部３６ｂ，３６ｃを形成する。

【００４２】そこで、固定子上に移動子３４を重ね合わ
せると、固定子の平行帯状電極に対して、３相の平行帯
状電極３６は傾斜（スキュー）することになる。すなわ
ち、山の形状部３６ｂにスキュー部Ａ，Ｂ、山の形状部
３６ｃにスキュー部Ｃ，Ｄが形成される。図７は本発明
の第５実施例を示す円板型の静電回転型モータの構成図
であり、図７（ａ）はその静電回転型モータの移動子の
平面図、図７（ｂ）はその静電回転型モータの固定子の
平面図である。

【００４３】図７（ｂ）に示すように、第１部材として
の円板からなる固定子４１は、絶縁部材４２中に放射状
で等ピッチの３相の帯状電極４３を埋め込んで構成され
る。また、図７（ａ）に示すように、第２部材としての
円板からなる回転子４４が絶縁部材４５中に略放射状で
等ピッチの傾斜を有する３相の帯状電極４６を埋め込ん
で構成される。

【００４４】そこで、固定子４１上に回転子４４を重ね
合わせると、３相の帯状電極４３に対して３相の帯状電
極４６は傾斜（スキュー）することになる。これによ
り、上記したように、静電リニアモータは、固定子と回
転子の電極を平行に配置した時より推力変動の少ない滑
らかな回転駆動が得られる。また、スキュー値が１．５
の時には常に発生させ得る最低限の力が最大になる（図
２参照）。

【００４５】なお、上記実施例では、第１部材としての
固定子４１は円板として示したが、必ずしも円板でなく
とも矩形板などでもよいことは言うまでもない。このこ
とは、以下の実施例の円板回転型モータにおいても同様
である。図８は本発明の第６実施例を示す円板型の静電
回転型モータの構成図であり、図８（ａ）はその静電回
転型モータの回転子の平面図、図８（ｂ）はその静電回
転型モータの固定子の平面図である。

【００４６】図８（ｂ）に示すように、第１部材として
の円板からなる固定子５１は、絶縁部材５２中に放射状
で等ピッチの３相の帯状電極５３を埋め込んで構成され
る。また、図８（ａ）に示すように、第２部材としての
円板からなる回転子５４は、絶縁部材５５中にへの字も
しくはＶ形の放射状で等ピッチの３相の帯状電極５６を
埋め込んで構成される。

【００４７】そこで、固定子５１上に回転子５４を重ね
合わせると、３相の帯状電極５３に対して３相の帯状電
極５６は傾斜（スキュー）することになる。図９は本発
明の第７実施例を示す円板型の静電回転型モータの構成
図であり、図９（ａ）はその静電回転型モータの回転子
の平面図、図９（ｂ）はその静電回転型モータの固定子
の平面図である。

【００４８】図９（ｂ）に示すように、第１部材として
の円板からなる固定子６１は、絶縁部材６２中に放射状
で等ピッチの３相の帯状電極６３を埋め込んで構成され
る。また、図９（ａ）に示すように、第２部材としての
円板からなる回転子６４が絶縁部材６５中にＷ形で等ピ
ッチの３相の帯状電極６６を埋め込んで構成される。そ
こで、固定子６１上に回転子６４を重ね合わせると、３
相の帯状電極６３に対して３相の帯状電極６６は傾斜
（スキュー）することになる。

【００４９】図１０は本発明の第８実施例を示す円板型
の静電回転型モータの構成図であり、図１０（ａ）はそ
の静電回転型モータの回転子の平面図、図１０（ｂ）は
その静電回転型モータの固定子の平面図である。図１０
（ｂ）に示すように、第１部材としての円板からなる固
定子７１は、絶縁部材７２中に放射状で等ピッチの３相
の帯状電極７３を埋め込んで構成される。また、図１０
（ａ）に示すように、第２部材としての円板からなる回
転子７４が絶縁部材７５中に波形からなる３相の帯状電
極７６を埋め込んで構成される。

【００５０】そこで、固定子７１上に回転子７４を重ね
合わせると、３相の帯状電極７３に対して３相の帯状電
極７６は傾斜（スキュー）することになる。図１１は本
発明の第９実施例を示す円板型の静電回転型モータの構
成図であり、図１１（ａ）はその静電リニアモータの回
転子の平面図、図１１（ｂ）はその静電リニアモータの
固定子の平面図である。

【００５１】図１１（ｂ）に示すように、第１部材とし
ての円板からなる固定子８１は、絶縁部材８２中に放射
状で等ピッチの３相の帯状電極８３を埋め込んで構成さ
れる。また、図１１（ａ）に示すように、第２部材とし
ての円板からなる回転子８４が絶縁部材８５中に曲線状
からなる３相の帯状電極８６を埋め込んで構成される。

【００５２】そこで、固定子８１上に回転子８４を重ね
合わせると、３相の帯状電極８３に対して３相の帯状電
極８６は傾斜（スキュー）することになる。なお、図６
に対応するように、円板状の回転子の電極を形成する、
つまり回転子の電極は、中央部分は直線部からなり、こ
の直線部の両側に山の形状部からなる放射状帯状電極を
有し、回転駆動を行うように構成してもよい。

【００５３】図１２は本発明の第１０実施例を示す円筒
型の静電リニアモータの構成図であり、図１２（ａ）は
その静電リニアモータの回転子の斜視図、図１２（ｂ）
はその静電リニアモータの固定子の斜視図である。図１
２（ｂ）に示すように、第１部材としての円筒体からな
る固定子９１は、絶縁部材９２中に等ピッチの３相の螺
旋状電極９３を埋め込んで構成される。また、図１２
（ａ）に示すように、固定子９１の径より僅かに径が大
きい円筒体からなる第２部材としての移動子９４が、絶
縁部材９５中に螺旋状電極９３に対して傾斜を有する３
相の螺旋状電極９６を埋め込んで構成される。

【００５４】そこで、固定子９１上に移動子９４を重ね
合わせると、３相の螺旋状電極９３に対して３相の螺旋
状電極９６は傾斜（スキュー）することになる。図１３
は本発明の第１１実施例を示す円筒型の静電リニアモー
タの構成図であり、図１３（ａ）はその静電リニアモー
タの移動子の斜視図、図１３（ｂ）はその静電リニアモ
ータの固定子の斜視図である。

【００５５】図１３（ｂ）に示すように、第１部材とし
ての円筒体からなる固定子１０１は、絶縁部材１０２中
に等ピッチの３相の螺旋状電極１０３を埋め込んで構成
される。また、図１３（ａ）に示すように、固定子１０
１の径より僅かに径が大きい円筒体からなる第２部材と
しての移動子１０４が、絶縁部材１０５中に波形の３相
の螺旋状電極１０６を埋め込んで構成される。

【００５６】そこで、固定子１０１上に移動子１０４を
重ね合わせると、３相の螺旋状電極１０３に対して３相
の螺旋状電極１０６は傾斜（スキュー）することにな
る。図１４は本発明の第１２実施例を示す平板積層型の
静電リニアモータの構成図であり、上記した平板型の静
電アクチュエータを積層した構造を有する。図１４に示
すように、上記した平板型の静電アクチュエータの固定
子１１１上に、移動子１１２を少なくとも一部を重ね合
わせて、それらの組を多段に積層する。

【００５７】このように構成することにより、移動子１
１２は、推力変動の少ない滑らかな、かつ高いトルクを
出力することができ、推力変動の少ない滑らかなリニア
駆動を行うことができる。図１５は本発明の第１３実施
例を示す円筒積層型の静電回転型モータの構成図であ
り、上記した円板型の静電アクチュエータを積層した構
造を有する。

【００５８】図１５に示すように、上記した円板型の静
電アクチュエータにおける固定子１２１上に回転子１２
２を少なくとも一部を重ね合わせて、それらの組を多段
に積層する。このように構成することにより、推力変動
の少ない滑らかな、かつ高い回転トルクを出力すること
ができる。

【００５９】なお、この第１３実施例においては、固定
子１１１は円板でなく矩形をしているが、円形やその他
の形状であってもよい。図１６は本発明の第１４実施例
を示す円筒積層型の静電リニアモータの構成図であり、
円筒型の静電アクチュエータを積層した構造を有する。
図１６に示すように、円筒型の静電アクチュエータにお
ける固定子１３１上に移動子１３２を少なくとも一部を
重ね合わせて、それらの組を多段に積層する。

【００６０】このように構成することにより、移動子１
３２は、推力変動の少ない滑らかな、かつ高いトルクを
出力可能な静電リニアモータを得ることができる。な
お、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それら
を本発明の範囲から排除するものではない。

【００６１】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、静電アクチュエー
タを構成する移動子と固定子の間に、特定の傾斜（スキ
ュー）を持たせることにより、移動子と固定子との位置
関係による推力の変動を低減し、制御性の向上を図るこ
とができる。

【００６２】（２）請求項２記載の発明によれば、静電
アクチュエータを構成する平板からなる移動子と固定子
の間に、特定の傾斜（スキュー）を持たせることによ
り、移動子と固定子との位置関係によるリニア駆動にお
ける推力の変動を低減し、制御性の向上を図ることがで
きる。 （３）請求項３記載の発明によれば、静電アクチュエー
タを構成する平板からなる移動子と固定子の間に、山の
形状をなす特定の傾斜（スキュー）を持たせることによ
り、移動子と固定子との位置関係によるリニア駆動にお
ける推力の変動を低減し、制御性の向上を図ることがで
きる。

【００６３】（４）請求項４記載の発明によれば、静電
アクチュエータを構成する平板からなる移動子と固定子
の間に、への字もしくはＶ形の形状をなす特定の傾斜
（スキュー）を持たせることにより、移動子と固定子と
の位置関係によるリニア駆動における推力の変動を低減
し、制御性の向上を図ることができる。 （５）請求項５記載の発明によれば、静電アクチュエー
タを構成する平板からなる移動子と固定子の間に、Ｗ形
の形状をなす特定の傾斜（スキュー）を持たせることに
より、移動子と固定子との位置関係によるリニア駆動に
おける推力の変動を低減し、制御性の向上を図ることが
できる。

【００６４】（６）請求項６記載の発明によれば、静電
アクチュエータを構成する平板からなる移動子と固定子
の間に、直線部の両側に山の形状部からなる特定の傾斜
（スキュー）を持たせることにより、移動子と固定子と
の位置関係によるリニア駆動における推力の変動を低減
し、制御性の向上を図ることができる。 （７）請求項７記載の発明によれば、第１部材と第２部
材のうち少なくとも一方は円板からなり、前記部材の一
方の電極は前記部材の中心部から延びる放射状帯状電極
を有し、もう一方の部材の電極は前記部材の中心部から
から延びる前記部材の電極に対して傾斜する直線からな
る放射状平行帯状電極を有し、移動子と固定子の間に、
第１部材の電極と斜行する直線からなる放射状帯状電極
を設けて、特定の傾斜（スキュー）を持たせることによ
り、移動子と固定子との位置関係による回転駆動におけ
る推力の変動を低減し、制御性の向上を図ることができ
る。

【００６５】（８）請求項８記載の発明によれば、前記
第１部材の電極は放射状帯状電極を有し、前記第２部材
の電極は前記第１部材の電極と交差する山の形状をなす
放射状帯状電極を設けて、特定の傾斜（スキュー）を持
たせることにより、移動子と固定子との位置関係による
回転駆動における推力の変動を低減し、制御性の向上を
図ることができる。

【００６６】（９）請求項９記載の発明によれば、前記
第２部材の電極はへの字もしくはＶ形の放射状帯状電極
を設けて、特定の傾斜（スキュー）を持たせることによ
り、移動子と固定子との位置関係による回転駆動におけ
る推力の変動を低減し、制御性の向上を図ることができ
る。 （１０）請求項１０記載の発明によれば、前記第２部材
の電極はＷ形の放射状帯状電極を設けて、特定の傾斜
（スキュー）を持たせることにより、移動子と固定子と
の位置関係による回転駆動における推力の変動を低減
し、制御性の向上を図ることができる。

【００６７】（１１）請求項１１記載の発明によれば、
前記第１部材と第２部材のうち少なくとも一方は円板か
らなり、前記第１の電極は前記円板の中心部から延びる
放射状帯状電極を有し、前記第２部材の電極は波形の放
射状帯状電極を設け、特定の傾斜（スキュー）を持たせ
ることにより、移動子と固定子との位置関係による回転
駆動における推力の変動を低減し、制御性の向上を図る
ことができる。

【００６８】（１２）請求項１２記載の発明によれば、
前記第１部材と第２部材のうち少なくとも一方は円板か
らなり、前記第１の電極は前記円板の中心部から延びる
放射状帯状電極を有し、前記第２部材の電極は前記第１
部材の電極に対して傾斜する曲線からなる放射状帯状電
極を設け、特定の傾斜（スキュー）を持たせることによ
り、移動子と固定子との位置関係による回転駆動におけ
る推力の変動を低減し、制御性の向上を図ることができ
る。

【００６９】（１３）請求項１３記載の発明によれば、
前記第１部材は円筒体からなり、前記第２部材は前記円
筒体の第１部材に対応して同心円状に配置される円筒体
からなり、前記第１部材の電極は螺旋状電極を有し、前
記第２部材の電極は前記第１部材の電極に対して傾斜す
る螺旋状電極を有し、特定の傾斜（スキュー）を持たせ
ることにより、移動子と固定子との位置関係によるリニ
ア駆動における推力の変動を低減し、制御性の向上を図
ることができる。

【００７０】（１４）請求項１４記載の発明によれば、
前記第１部材は円筒体からなり、前記第２部材は前記円
筒体の第１部材に対応した同心円状に配置される円筒体
からなり、前記第１部材の電極は螺旋状電極を有し、前
記第２部材の電極は前記第１部材の電極に対して傾斜す
る波形の螺旋状電極を設け、特定の傾斜（スキュー）を
持たせることにより、移動子と固定子との位置関係によ
るリニア駆動における推力の変動を低減し、制御性の向
上を図ることができる。

【００７１】（１５）請求項１５記載の発明によれば、
電極に印加する交流を３相に代えて３相を除く多相によ
って駆動することにより、推力の変動を低減し、制御性
の向上を図ることができる。 （１６）請求項１６記載の発明によれば、各段における
平板からなる静電アクチュエータの推力の変動を低減
し、制御性の向上を図り得る高出力のリニア駆動型の静
電アクチュエータを提供することができる。

【００７２】（１７）請求項１７記載の発明によれば、
各段における円板からなる静電アクチュエータの推力の
変動を低減し、制御性の向上を図ることができる高出力
の回転駆動型の静電アクチュエータを提供することがで
きる。 （１８）請求項１８記載の発明によれば、各段における
円筒状静電アクチュエータの推力の変動を低減し、制御
性の向上を図り得る高出力のリニア駆動型の静電アクチ
ュエータを提供することができる。

【００７３】（１９）請求項１９記載の発明によれば、
スキュー値を１．５に設定することにより、推力の変動
が少なく、かつ、常に推力は最大値を発生させることが
できる。このように、本発明によれば、推力の変動を低
減し、トルクリプルの少ない静電アクチュエータを得る
ことができ、構成が簡単であるにもかかわらず、その効
果は著大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す静電アクチュエータの構成
図である。

【図２】本発明の静電アクチュエータのスキュー値と推
力の関係を表す図である。

【図３】本発明の第１実施例を示す平板型の静電リニア
モータの構成図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す平板型の静電リニア
モータの構成図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す平板型の静電リニア
モータの構成図である。

【図６】本発明の第４実施例を示す平板型の静電リニア
モータの構成図である。

【図７】本発明の第５実施例を示す円板型の静電回転型
モータの構成図である。

【図８】本発明の第６実施例を示す円板型の静電回転型
モータの構成図である。

【図９】本発明の第７実施例を示す円板型の静電回転型
モータの構成図である。

【図１０】本発明の第８実施例を示す円板型の静電回転
型モータの構成図である。

【図１１】本発明の第９実施例を示す円板型の静電回転
型モータの構成図である。

【図１２】本発明の第１０実施例を示す円筒型の静電リ
ニアモータの構成図である。

【図１３】本発明の第１１実施例を示す円筒型の静電リ
ニアモータの構成図である。

【図１４】本発明の第１２実施例を示す平板積層型の静
電リニアモータの構成図である。

【図１５】本発明の第１３実施例を示す円板積層型の静
電回転型モータの構成図である。

【図１６】本発明の第１４実施例を示す円筒積層型の静
電リニアモータの構成図である。

【図１７】従来の静電アクチュエータの構成図である。

【図１８】従来の静電アクチュエータの電極を示す斜視
図である。

【図１９】従来の静電アクチュエータの移動子の位置変
化を示す図である。

【符号の説明】

１１，２１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１
０１，１１１，１２１，１３１ 固定子 １２，１５，２２，２５，３２，３５，４２，４５，５
２，５５，６２，６５，７２，７５，８２，８５，９
２，９５，１０２，１０５ 絶縁部材 １３，１６，２３，２６，３３，３６ ３相の平行帯
状電極 １４，２４，３１，３４，９４，１０４，１１２，１３
２ 移動子 ４４，５４，６４，７４，８４，１２２ 回転子 ３６ａ 直線部 ３６ｂ，３６ｃ 山の形状部 ４３，４６，５３，５６，６３，６６，７３，７６，８
３，８６ ３相の帯状電極 ９３，９６，１０３，１０６ ３相の螺旋状電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新野 俊樹 東京都練馬区南大泉５−10−18 (72)発明者 坂 高寿 神奈川県川崎市多摩区三田４−12−２ ミ ーツハウストラウム 102号

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１部材と第２部材とを具備し、該第１
   部材と第２部材はともに絶縁部材中に所定ピッチで３相
   の電極を埋め込んで構成される静電アクチュエータにお
   いて、 第１部材の電極と第２部材の電極との位置関係を特定の
   傾斜をつけて配置し、推力の変動を抑制することを特徴
   とする静電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の静電アクチュエータにお
   いて、前記第１部材と第２部材は平板からなり、前記第
   １部材の電極は直線状平行帯状電極を有し、前記第２部
   材の電極は前記第１部材の電極に対して傾斜する直線状
   平行帯状電極を有し、リニア駆動を行うことを特徴とす
   る静電アクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の静電アクチュエータにお
   いて、前記第１部材の電極は直線状平行帯状電極を有
   し、前記第２部材の電極は前記第１部材の電極に対して
   傾斜する山の形状をなす平行帯状電極を有し、リニア駆
   動を行うことを特徴とする静電アクチュエータ。
4. 【請求項４】 請求項３記載の静電アクチュエータにお
   いて、前記第２部材の電極はへの字もしくはＶ形の平行
   帯状電極を有し、リニア駆動を行うことを特徴とする静
   電アクチュエータ。
5. 【請求項５】 請求項３記載の静電アクチュエータにお
   いて、前記第２部材の電極はＷ形の平行帯状電極を有
   し、リニア駆動を行うことを特徴とする静電アクチュエ
   ータ。
6. 【請求項６】 請求項１記載の静電アクチュエータにお
   いて、前記第１部材の電極は直線状平行帯状電極を有
   し、前記第２部材の電極は中央部分は直線部からなり、
   該直線部の両側に前記第１部材の電極と交差する山の形
   状部からなる平行帯状電極を有し、リニア駆動を行うこ
   とを特徴とする静電アクチュエータ。
7. 【請求項７】 請求項１記載の静電アクチュエータにお
   いて、前記第１部材と第２部材のうち少なくとも一方は
   円板からなり、前記部材の一方の電極は前記部材の中心
   部から延びる放射状帯状電極を有し、もう一方の部材の
   電極は前記部材の中心部から延びる前記部材の電極に対
   して傾斜する直線からなる放射状平行帯状電極を有し、
   回転駆動を行うことを特徴とする静電アクチュエータ。
8. 【請求項８】 請求項１記載の静電アクチュエータにお
   いて、前記第１部材の電極は放射状帯状電極を有し、前
   記第２部材の電極は前記第１部材の電極と交差する山の
   形状をなす放射状帯状電極を有し、回転駆動を行うこと
   を特徴とする静電アクチュエータ。
9. 【請求項９】 請求項８記載の静電アクチュエータにお
   いて、前記第２部材の電極はへの字もしくはＶ形の放射
   状帯状電極を有し、回転駆動を行うことを特徴とする静
   電アクチュエータ。
10. 【請求項１０】 請求項８記載の静電アクチュエータに
    おいて、前記第２部材の電極はＷ形の放射状帯状電極を
    有し、回転駆動を行うことを特徴とする静電アクチュエ
    ータ。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の静電アクチュエータに
    おいて、前記第１部材と第２部材のうち少なくとも一方
    は円板からなり、前記第１の電極は前記円板の中心部か
    ら延びる放射状帯状電極を有し、前記第２部材の電極は
    波形の放射状帯状電極を有し、回転駆動を行うことを特
    徴とする静電アクチュエータ。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の静電アクチュエータに
    おいて、前記第１部材と第２部材のうち少なくとも一方
    は円板からなり、前記第１の電極は前記円板の中心部か
    ら延びる放射状帯状電極を有し、前記第２部材の電極は
    前記第１部材の電極に対して傾斜する曲線からなる放射
    状帯状電極を有し、回転駆動を行うことを特徴とする静
    電アクチュエータ。
13. 【請求項１３】 請求項１記載の静電アクチュエータに
    おいて、前記第１部材は円筒体からなり、前記第２部材
    は前記円筒体の第１部材に対応して同心円状に配置され
    る円筒体からなり、前記第１部材の電極は螺旋状電極を
    有し、前記第２部材の電極は前記第１部材の電極に対し
    て傾斜する螺旋状電極を有し、リニア駆動を行うことを
    特徴とする静電アクチュエータ。
14. 【請求項１４】 請求項１記載の静電アクチュエータに
    おいて、前記第１部材は円筒体からなり、前記第２部材
    は前記円筒体の第１部材に対応した同心円状に配置され
    る円筒体からなり、前記第１部材の電極は螺旋状電極を
    有し、前記第２部材の電極は前記第１部材の電極に対し
    て傾斜する波形の螺旋状電極を有し、リニア駆動を行う
    ことを特徴とする静電アクチュエータ。
15. 【請求項１５】 請求項１から１４のうちいずれか１項
    記載の静電アクチュエータにおいて、電極は３相を除く
    多相としたことを特徴とする静電アクチュエータ。
16. 【請求項１６】 請求項１から６のうちいずれか１項又
    は１５項記載の静電アクチュエータにおいて、１組の平
    板からなる静電アクチュエータを複数段に積層して、リ
    ニア駆動を行うことを特徴とする静電アクチュエータ。
17. 【請求項１７】 請求項７から１２のうちいずれか１項
    又は１５項記載の静電アクチュエータにおいて、１組の
    円板からなる静電アクチュエータを複数段に積層して、
    回転駆動を行うことを特徴とする静電アクチュエータ。
18. 【請求項１８】 請求項１３から１５のうちいずれか１
    項記載の静電アクチュエータにおいて、１組の円筒状の
    静電アクチュエータを複数段に積層して、リニア駆動を
    行うことを特徴とする静電アクチュエータ。
19. 【請求項１９】 請求項１から１８のうちいずれか１項
    記載の静電アクチュエータにおいて、スキュー値を１．
    ５に設定することを特徴とする静電アクチュエータ。