JPH0928088A - 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における移動子の駆動力
の低下を防止と、移動子の作動の円滑性の向上。 【解決手段】 絶縁層（３０）に複数の電極（３１ａ，
３１ｂ，３１ｃ）を配設した固定子（２２）と、絶縁層
（２６）に複数の電極（２７ａ，２７ｂ，２７ｃ）を配
設し、固定子に対して移動可能に対向して配置した移動
子（２１）とを備える。移動子の電極と固定子の電極の
いずれか一方に極性を固定して電圧を印加し、いずれか
他方に周期的に極性を切り替えて電圧を印加し、移動子
の電極と固定子の電極の間に生じる吸引力と反発力によ
り移動子を駆動する。上記移動子及び固定子の電極をそ
れぞれ二つ置きに配設した電極毎に互いに接続して３相
とする。移動子及び固定子のいずか一方の電極に極性を
切り替えて印加する電圧は、１周期の間に印加される電
圧の総和が０となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用のサンバイ
ザー、ムーンルーフ、リアウインド等の遮光装置の駆動
源として好適に使用される静電アクチュエータに関し、
詳しくは、それぞれ絶縁層に複数の電極を設けた固定子
と移動子を備え、固定子の電極と移動子の電極の間に発
生する静電気による吸引力、反発力により移動子を駆動
する静電アクチュエータにおいて、固定子の帯電の防止
と駆動力の有効利用を図ることを目的としてなされたも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の静電アクチュエータとし
て、本出願人は先に実開平７−１６５９９号公報におい
て図１２に示す静電アクチュエータを提案した。この静
電アクチュエータの移動子１は、絶縁層２に電極３ａ，
３ｂ，３ｃ・・・３ａ，３ｂ，３ｃ・・・を配設し、こ
れらの電極３ａ，３ｂ，３ｃを相互に接続して３相（ａ
相，ｂ相，ｃ相）とし、さらにａ相の電極３ａとｂ相の
電極３ｂを相互に接続して２相としている。一方、固定
子４は、絶縁層５に電極６ａ，６ｂ，６ｃを設け、これ
らの電極６ａ，６ｂ，６ｃのうち２つ置きに位置する電
極６ａ，６ｂ，６ｃを相互に接続して３相（Ｕ相，Ｖ
相，Ｗ相）としている。

【０００３】移動子１を駆動する際には、図１３に示す
ように、上記移動子１のａ相及びｂ相の電極３ａ，３ｂ
に対して負（以下、“−”と表記する。）の高電圧を、
ｃ相の電極に対しては正（以下、“＋”と表記する）の
高電圧をそれぞれ固定的に印加する。一方、固定子４に
は、“＋”，“−”の２種類の極性の高電圧を周期的に
切り替えて印加する。すなわち、等時間間隔αの連続す
る３つのステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３からなるサイクルＣ
を繰り返し、かつ、各相のサイクルＣを１ステップ分づ
つ位相をずらして固定子４の電極６ａ，６ｂ，６ｃに対
して電圧を印加する。

【０００４】まず、Ｕ相の電極６ａに対しては、第１ス
テップＳ１は“＋”、第２ステップＳ２は“−”、第３
ステップＳ３は“＋”というパターンで高電圧を印加す
る。また、Ｖ相の電極６ｂ、Ｗ相の電極６ｃに対して
は、それぞれ上記Ｕ相の電極６ａよりも１ステップ、２
ステップ分だけ位相を進めて電圧を印加する。このよう
に高電圧を印加すると、移動子１の電極３ａ〜３ｃと固
定子４の電極６ａ〜６ｃとの間に静電気による吸引力、
反発力が作用し、第１ステップＳ１から第３ステップＳ
３の各ステップ毎に、移動子１は、上記電極３ａ〜３
ｃ，６ａ〜６ｃの間隔（電極間ピッチＰ）だけ図１２中
左側に移動する。

【０００５】しかし、この静電アクチュエータでは、固
定子４の各相の電極６ａ，６ｂ，６ｃに対して印加する
電圧を１回の周期Ｃについてみると、“＋”の電圧を印
加しているのは２ステップ分の時間（２α）であり、
“−”の電圧を印加しているのは１ステップ分の時間で
あり、“＋”の電圧が印加される時間のほうが、“−”
の電圧が印加される時間よりも１ステップ分長い。この
ように１周期Ｃに印加する電圧の極性が“＋”側に偏っ
ていると、固定子４の絶縁層５が“−”の電荷を帯電す
るおそれがある。絶縁層５が帯電すると、高電圧を印加
することにより、固定子４の電極６ａ〜６ｃや移動子１
の電極３ａ〜３ｃに生じる静電気力が、絶縁層５が帯電
した電荷により減殺されてしまうため、移動子４に対す
る駆動力が低下したり、移動子４の作動の円滑性が低下
するという問題がある。

【０００６】これに対して、特開平４−１３３６７４号
公報には、図１４に示すように、固定子８には３相（Ａ
相、Ｂ相、Ｃ相）の電極９ａ，９ｂ，９ｃを設ける一
方、移動子１０には電極を設けず、上記固定子８の電極
９ａ，９ｂ，９ｃに印加された電圧の極性に応じて移動
子１０に電荷が誘導されるようにし、固定子８の電極９
ａ〜９ｃと移動子１０に発生した電荷の間に作用する静
電気力により移動子１０を駆動する構成とした静電アク
チュエータが提案されている。なお、図中１１は、移動
子１０に設けた発熱体であり、この発熱体１１を設け部
分に、固定子８の電極９ａ〜９ｂに印加した高電圧の極
性と反対の極性の電圧が発生する。

【０００７】この静電アクチュエータでは、図１５に示
すように、固定子８に設けた３相の電極に対して、等時
間間隔αの３ステップを１周期Ｃとして、各相の電極９
ａ，９ｂ，９ｃに対して“−”“＋”“０”の順で電圧
を印加するため、１周期Ｃの間に印加される電圧の総和
は“０”となり、固定子８の帯電を防止することができ
る。

【０００８】また、図１６に示すように、固定子の３相
の電極に印加する電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃を同一波形の交流
とし、１周期Ｃの１／３ずつ位相をずらして印加する静
電アクチュエータが提案されている。この静電アクチュ
エータでも、各相の電極に印加される電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ
₃の１周期Ｃでの総和は“０”となるため、固定子の帯
電を防止することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平４
−１３３６７４号公報に記載の静電アクチュエータで
は、各相の電極９ａ，９ｂ，９ｃとも１周期の１／３の
時間は、印加する電圧が“０”となり、この間は、その
相の電極に静電気力が作用しないため、移動子１０に作
用する駆動力が低下してしまうという問題がある。

【００１０】また、上記図１６のように固定子の電極に
交流電圧を印加する場合、例えば、時刻ｔ₁に移動子を
停止させるのであれば、図１３中、一点鎖線で示すよう
に、この時刻ｔ₁以降、各相の電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃を時刻
ｔ₁の時点の電圧に保持する必要がある。この点で交流
電圧を印加する場合は、電圧制御が複雑となるという問
題がある。

【００１１】さらに、上記図１２及び図１４に示す静電
アクチュエータでは、上記のように第１から第３ステッ
プＳ１〜Ｓ３毎に、すなわち電圧の極性を１回切り替え
る度に、移動子１が電極ピッチＰ分移動するが、このよ
うに移動子１の１ピッチＰ分の移動と、電極に印加する
電圧の極性の１回の切替が対応している場合、移動子１
の作動が十分に円滑でないという問題がある。

【００１２】本発明は、上記従来の静電アクチュエータ
における問題を解決し、移動子に対する駆動力を低下さ
せることがなく、かつ、複雑な制御を行うことなく、固
定子の帯電を防止して駆動力の低下を防止すると共に、
移動子の作動の円滑性の向上を図ることを目的としてな
されたものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１は、絶縁層に複
数の電極を配設した固定子と、絶縁層に複数の電極を配
設し、固定子に対して移動可能に対向して配置した移動
子とを備え、上記移動子の電極と固定子の電極のいずれ
か一方に極性を固定して電圧を印加し、いずれか他方に
周期的に極性を切り替えて電圧を印加し、移動子の電極
と固定子の電極の間に生じる吸引力と反発力により移動
子を駆動する静電アクチュエータであって、上記移動子
及び固定子の電極をそれぞれ二つ置きに配設した電極毎
に互いに接続して３相とすると共に、上記移動子及び固
定子のいずか一方の電極に極性を切り替えて印加する電
圧は、１周期の間に印加される電圧の総和が０となるこ
とを特徴とする静電アクチュエータを提供するものであ
る。

【００１４】請求項１の静電アクチュエータでは、固定
子または移動子のいずれか一方に、印加される極性を切
り替えた電圧は、１周期の間に印加される電圧の総和が
０となるようにしているため、極性を切り替えて印加す
る電圧の極性の偏りにより、固定子または移動子が帯電
するのを防止することができる。

【００１５】請求項２は、請求項１において、上記極性
を切り替えて印加する各ステップ毎に、各相の電極に印
加される電圧の総和が０となるようにしている静電アク
チュエータを提供するのものである。

【００１６】この請求項２の静電アクチュエータでは、
極性を切り替えて印加する電圧の各ステップ毎に、各相
の電極に印加される電圧の総和を０としているため、上
記極性を切り替えて印加する電圧の極性の偏りによる帯
電を一層確実に防止することができる。

【００１７】請求項３は、請求項１または請求項２にお
いて、上記極性を切り替えて印加する電圧の複数のステ
ップ毎に、移動子が電極ピッチ分移動することを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の静電アクチュエー
タを提供するものである。

【００１８】請求項３では、上記極性を切り替えて印加
する電圧の複数のステップ毎に、移動子が電極ピッチ分
移動するため、移動子の駆動が円滑である。

【００１９】請求項４は、請求項１から請求項３におい
て、第１の電圧値の正の電圧と、該第１の電圧値よりも
小さい第２の電圧値の正の電圧と、第１の電圧値の負の
電圧と、該第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値の負
の電圧値と、電位０の５種類の間で切り替えて電圧を印
加する構成としていることを特徴とする静電アクチュエ
ータを提供するものである。

【００２０】請求項４では、第１の電圧値の正の電圧
と、該第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値の正の電
圧と、第１の電圧値の負の電圧と、該第１の電圧値より
も小さい第２の電圧値の負の電圧値と、電位０の５種類
の間で電圧を切り替えて電圧を印加するため、移動子の
作動が一層円滑になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて本発明について詳細に説明する。図１及び図２
は、本発明の第１実施形態に係る静電アクチュエータを
示している。この静電アクチュエータは、移動子２１、
固定子２２、制御手段２３、操作スイッチ２４及び高電
圧源２５を備えている。

【００２２】移動子２１は、図２（Ａ）に示すように、
誘電体からなる板状の絶縁層２６の一方の面に、導電性
を有する金属からなり細長い長方形状の複数の電極２７
ａ，２７ｂ，２７ｃ・・・２７ａ，２７ｂ，２７ｃ・・
・を設けている。これらの電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃ
は、２つ置きに位置する電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃ毎
に互いに接続している。このうち電極２７ａは、絶縁層
２６の電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃを設けたほうの面の
一方の側部に設けた給電部２８Ａに接続しており、ａ相
を構成している。また、電極２７ｂは、絶縁層２６の電
極２７ａ，２７ｂ，２７ｃを設けたほうの面の他方の側
部に設けた給電部２８Ｂに接続しており、ｂ相を構成し
ている。さらに、電極２７ｃは、絶縁層２６の電極２７
ａ，２７ｂ，２７ｃを設けた面と反対側の面に設けた給
電部２８Ｃに、絶縁相２６に設けた貫通孔（スルホール
２６ａ）に配置した導電部材２９を介して接続してお
り、ｃ相を形成している。

【００２３】上記移動子２１の各相の電極２７ａ，２７
ｂ，２７ｃは、その幅ｄ１を等しく設定している。ま
た、電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃ相互間の間の間隔（電
極ピッチＰ１）も等しく設定している。

【００２４】上記移動子２１の電極２７ａ，２７ｂ，２
７ｃのうち、ａ相の電極２７ａは給電部２８Ａを介して
電位“０”（グラウンド）に接続されている。また、移
動子２１のｂ相の電極２７ｂは、給電部２８Ｂを介して
リレーＲ１に接続している。このリレーＲ１は制御手段
２３からの指令に応じて、ｘ側とｙ側に切り替えられ、
ｘ側に切り替えられるとｂ相の電極２７ｂが高電圧源２
５の“＋”側に接続され、ｙ側に切り替えられるとｂ相
の電極２７ｂが電位“０”に接続される。さらに、移動
子２１のｃ相の電極２７ｃは、給電部２８Ｃを介してリ
レーＲ２に接続している。このリレーＲ２は制御手段２
３からの指令に応じて、ｘ側とｙ側に切り替えられ、ｘ
側に切り替えられるとｃ相の電極２７ｃは高電圧源２５
の“−”側に接続され、ｙ側に切り替えられるとｃ相の
電極２７ｃは電位“０”に接続される。

【００２５】固定子２２は、図２（Ｂ）に示すように、
誘電体からなる板状の絶縁層３０の一方の面に、導電性
を有する金属からなり細長い長方形状の複数の電極３１
ａ，３１ｂ，３１ｃ・・・３１ａ，３１ｂ，３１ｃ・・
・を設けている。これらの電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃ
は２つ置きに位置する電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃ毎に
互いに接続している。このうち電極３１ａは、絶縁層３
０の電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃを設けたほうの面の一
方の側部に設けた給電部３２Ａに接続しており、Ｕ相を
構成している。また、電極３１ｂは、絶縁層３０の電極
３１ａ，３１ｂ，３１ｃを設けたほうの面の他方の側部
に設けた給電部３２Ｂに接続しており、Ｖ相を構成して
いる。さらに、電極３１ｃは、絶縁層３０の電極３１
ａ，３１ｂ，３１ｃを設けた面と反対側の面に設けた給
電部３２Ｃに、絶縁層３０に設けた貫通孔（スルホール
３０ａ）に配置した導電部材３３を介して接続してお
り、Ｗ相を形成している。

【００２６】上記固定子２２の各相の電極３１ａ，３１
ｂ，３１ｃは、その幅ｄ２を等しく設定しており、ま
た、この幅ｄ２は、上記移動子２１の各相の電極２７
ａ，２７ｂの幅ｄ１と等しい。また、各電極３１ａ，３
１ｂ，３１ｃ間の電極ピッチＰ２も均一であり、この電
極ピッチＰ１は、上記移動子２１の電極ピッチＰ１と等
しく設定している。

【００２７】上記固定子２２の電極３１ａ，３１ｂ，３
１ｃのうち、Ｕ相の電極３１ａは、給電部３２Ａからリ
レーＲ３を介して高電圧源２５の“＋”側と接続すると
共に、リレーＲ６を介して高電圧源２５の“−”側と接
続し、さらに、リレーＲ９を介して電位“０”に接続し
ている。同様に、上記固定子２２の電極３１ａ，３１
ｂ，３１ｃのうち、Ｖ相の電極３１ｂは、給電部３２Ｂ
から、リレーＲ４を介して高電圧源２５の“＋”側と接
続すると共に、リレーＲ７を介して高電圧源２５の
“−”側と接続し、さらに、リレーＲ１０を介して電位
“０”に接続している。また、上記固定子２２の電極３
１ａ，３１ｂ，３１ｃのうち、Ｗ相の電極３１ｃは、給
電部３２Ｃから、リレーＲ５を介して高電圧源２５の
“＋”側と接続すると共に、リレーＲ８を介して高電圧
源２５の“−”側と接続し、さらに、リレーＲ１１を介
して電位“０”に接続している。リレーＲ３〜Ｒ１１
は、制御手段２３の指令に応じて、固定子２２の電極３
１ａ，３１ｂ，３１ｃと、高電圧源２５の“−”側、
“＋”側あるいは電位“０”との間を連通、遮断する。

【００２８】制御手段２３は、上記リレーＲ１〜Ｒ１１
を以下のように切り替えて、上記移動子２１、固定子２
２の電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，３１ａ，３１ｂ，３
１ｃに印加する電圧の極性を変化させる。まず、移動子
１１のｂ相の電極２７ｂに“＋”の電圧を印加するとき
には、制御手段２３はリレーＲ１をｘ側に切り替え、電
位を“０”とする場合には、リレーＲ１をｙ側に切り替
える。また、移動子１１のｃ相の電極２７ｃに“−”の
高電圧を印加するときには、リレーＲ２をｘ側に切り替
え、電位を“０”とする場合には、リレーＲ２をｙ側に
切り替える。

【００２９】一方、固定子２２の電極３１ａ，３１ｂ，
３１ｃに“＋”の高電圧を印加するときには、制御手段
２３がリレーＲ３，Ｒ４，Ｒ５を連通させると共に、リ
レーＲ６〜Ｒ１１を遮断する。また、固定子２２の電極
３１ａ，３１ｂ，３１ｃに“−”の高電圧を印加すると
きには、制御手段２３はリレーＲ６，Ｒ７，Ｒ８を連通
させると共に、リレーＲ３〜Ｒ５及びリレーＲ９〜Ｒ１
１を遮断する。さらに、固定子２２の電極３１ａ，３１
ｂ，３１ｃの電位を“０”にする場合は、リレーＲ９，
Ｒ１０，Ｒ１１を連通させると共に、リレーＲ３〜Ｒ８
を遮断する。

【００３０】次に、第１実施形態の作動について説明す
る。この静電アクチュエータでは、制御手段２３が操作
スイッチ２４の設定に応じて、上記リレーＲ１〜Ｒ１１
を切り替えることにより、移動子２２の電極２７ａ〜２
７ｃに固定的に電圧を印加する一方、固定子２２の電極
３１ａ〜３１ｃに周期的に極性を切り替えて高電圧を印
加する。図３中、時刻ｔ₀までは、操作スイッチ２４が
“停止”に設定されている。この間、移動子２１のａ
相、ｂ相、ｃ相の電極２７ａ〜２７ｃ及び固定子２２の
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電極３１ａ〜３１ｃに対して印加さ
れる電圧は“０”であり、移動子２１は停止状態にあ
る。

【００３１】時刻ｔ₀からは、操作スイッチ２４が“右
側に移動”に設定される。この時、移動子２１の各電極
２７ａ〜２７ｃに対して、ｂ相の電極２７ｂには“＋”
の高電圧が固定的に印加され、ｃ相の電極２７ｃには
“−”の高電圧が固定的に印加される。ａ相の電極２７
ａは引き続き電位“０”である。一方、固定子２２の各
相の電極３０ａ〜３０ｃに対しては、極性及び電圧値を
周期的に切り替えて電圧が印加される。この固定子２２
に対して印加する電圧の極性の切替の周期Ｃは、等時間
間隔αの１２個のステップからなる。また、Ｕ相の電極
３０ａ、Ｖ相の電極３０ｂ及びＷ相の電極３０ｃに対し
て同一のパターンで極性を切り替えているが、Ｖ相には
Ｕ相に対して４ステップ（１／３・Ｃ）だけ位相を進め
て極性を切り替えると共に、Ｗ相にはＵ相に対してそれ
ぞれ８ステップ（２／３・Ｃ）だけ位相を進めて極性を
切り替えて電圧を印加する。

【００３２】まず、第１のステップ（時刻ｔ₀から時刻
ｔ₁）では、図４（Ａ）に示すように、Ｕ相：“０”、
Ｖ相：“−”、Ｗ相：“＋”とする。第２のステップ
（時刻ｔ₁から時刻ｔ₂）では、図４（Ｂ）に示すよう
に、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“−”、Ｗ相：“＋”とす
る。第３のステップ（時刻ｔ₂から時刻ｔ₃）では、図４
（Ｃ）に示すように、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“−”、Ｗ
相：“０”とする。第４のステップ（時刻ｔ₃から時刻
ｔ₄）では、図４（Ｄ）に示すように、Ｕ相：“＋”、
Ｖ相：“−”、Ｗ相：“−”とする。第５のステップ
（時刻ｔ₄から時刻ｔ₅）では、図４（Ｅ）に示すよう
に、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“０”、Ｗ相：“−”とす
る。第６のステップ（時刻ｔ₅から時刻ｔ₆）では、図４
（Ｆ）に示すように、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“＋”、Ｗ
相：“−”とする。第７のステップ（時刻ｔ₆から時刻
ｔ₇）では、図５（Ａ）に示すように、Ｕ相：“０”、
Ｖ相：“＋”、Ｗ相：“−”とする。第８のステップ
（時刻ｔ₇から時刻ｔ₈）では、図５（Ｂ）に示すよう
に、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相：“−”とす
る。第９のステップ（時刻ｔ₈から時刻ｔ₉）では、図５
（Ｃ）に示すように、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“＋”、Ｗ
相：“０”とする。第１０のステップ（時刻ｔ₉から時
刻ｔ₁₀）では、図５（Ｄ）に示すように、Ｕ相：
“−”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相“＋”とする。第１１のス
テップ（時刻ｔ₁₀から時刻ｔ₁₁）では、図６（Ａ）に示
すように、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“０”、Ｗ相：“＋”
とする。第１２のステップ（時刻ｔ₁₁から時刻ｔ₁₂）で
は、図６（Ｂ）に示すように、Ｕ相：“−”、Ｖ相：
“−”、Ｗ相：“＋”とする。以下、これを繰り返し、
例えば、図６（Ｃ）に示すように、時刻ｔ₁₂から時刻ｔ
₁₃は、上記第１のステップ（時刻ｔ₁から時刻ｔ₂）に戻
って、Ｕ相：“０”、Ｖ相：“−”、Ｗ相：“＋”とす
る。

【００３３】上記のように移動子２１の電極２７ａ，２
７ｂ，２７ｃ及び固定子２２の電極３１ａ，３１ｂ，３
１ｃに電圧を印加すると、上記図４から図６に示すよう
に、移動子２１の電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃと固定子
２２の電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃの間の生じる静電気
により吸引力、反発力により移動子２１が図中右方向に
移動する。

【００３４】この第１実施形態では、固定子２２の電極
３１ａ，３１ｂ，３１ｃに印加する電圧は、各相とも１
周期Ｃ内に印加される電圧の合計が“０”となるように
設定している。すなわち、Ｕ相の電極３１ａ、Ｖ相の電
極３１ｂ及びＷ相の電極３１ｃには、１周期Ｃ内に
“＋”が５ステップの時間（５α）、“−”が５ステッ
プの時間（５α）印加され、また、電位が“０”である
のが２ステップの時間（２α）の時間であり、１周期Ｃ
内に“＋”の高電圧が印加される時間と“−”の高電圧
が印加される時間が等しい。また、本実施形態では、第
１のステップ（時刻ｔ₀から時刻ｔ₁）、第３のステップ
（時刻ｔ₂から時刻ｔ₃）、第５のステップ（時刻ｔ₄か
ら時刻ｔ₅）、第７のステップ（時刻ｔ₆から時刻ｔ₇）
及び第１１のステップ（時刻ｔ₁₀から時刻ｔ₁₁）の７つ
のステップでは、Ｕ相の電極２１ａ、Ｖ相の電極２１ｂ
及びＷ相の電極２１ｃに印加する電圧の総和は“０”と
なる。例えば、上記第１のステップ（時刻ｔ_oから時刻
ｔ₁）では、Ｕ相の電極３１ａの電位は“０”、Ｖ相の
電極３１ｂに印加される電圧は“−”、Ｗ相の電極３１
ｃに印加される電圧は“＋”であり、総和は“０”であ
る。

【００３５】このように、固定子２２の各相の電極３１
ａ，３１ｂ，３１ｃに１周期Ｃに印加する電圧の総和を
“０”とすると共に、１２のステップからなる１周期Ｃ
のうち７ステップでＵ相、Ｖ相及びＷ相に印加する電圧
の極性の総和を“０”としているため、固定子２２の各
相の電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃに印加する電圧の極性
の偏りにより、固定子２２の絶縁層３０が帯電するのを
防止することができ、この帯電により移動子２１の電極
２７ａ〜２７ｃと固定子２２の電極３１ａ〜３１ｃの間
に作用する静電力が減殺されることによる移動子２１の
駆動力の低下を防ぐことができる。

【００３６】また、本実施形態の静電アクチュエータで
は、移動子２１が固定子２２に対して電極ピッチＰ分移
動するまでの間に、４ステップ分の電圧の切替が行われ
るため、移動子２１の移動が円滑になる。

【００３７】なお、操作スイッチ１４が“左側に移動”
に設定された場合には、固定子２２の電極３１ａ，３１
ｂ，３１ｃに対して同一パターンで、かつＶ相の電極３
１ｂとＷ相の電極３１ｃに対して、Ｕ相の電極３１ａよ
りそれそれ２ステップ、４ステップだけ位相を遅らせ
て、極性を切り替えて電圧を印加すればよい。

【００３８】次に、図７に示す本発明の第２実施形態に
ついて説明する。この第２実施形態では、固定子２２の
各相の電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃとリレーＲ３〜Ｒ１
１の間に抵抗３４Ａ〜３４Ｉを介設している。この第２
実施形態では、固定子２２の各相の電極３１ａ，３１
ｂ，３１ｃに対して、上記第１実施形態と同様に
“＋”、“−”、“０”の３種類の電圧を印加するほ
か、“＋”の１／２の強度で極性が正の電圧（以下、
「＋／２」と表記する。）及び“−”の１／２の強度で
極性が負の電圧（以下、「−／２」と表記する。）を印
加する場合があり、“＋”、“＋／２”、“０”、“−
／２”及び“−”の５種類の高電圧を印加する。

【００３９】固定子２２の各相の電極３１ａ，３１ｂ，
３１ｃに“＋／２”の電圧を印加する場合には、上記リ
レーＲ３，Ｒ４，Ｒ５とリレーＲ９，Ｒ１０，Ｒ１１を
連通し、Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８を遮断する。一方、各電極３
０ａ，３０ｂ，３０ｃに“−／２”の電圧を印加する場
合には、上記リレーＲ６，Ｒ７，Ｒ８とリレーＲ９，Ｒ
１０，Ｒ１１を連通し、リレーＲ３，Ｒ４，Ｒ５を遮断
する。なお、第２実施形態のその他の構造は、上記第１
実施形態と同一であり、図７中、第１実施形態と同一の
要素には、同一の符号を付している。

【００４０】次に、第２実施形態の作動について説明す
る。図８は、第２実施形態の作動の一例を示しており、
この図８中、時刻ｔ₀までは、移動子２１の電極２７
ａ，２７ｂ，２７ｃ及び固定子２２の電極３１ａ，３１
ｂ，３１ｃに対して印加される電圧は“０”であり、移
動子２１は停止状態にある。

【００４１】時刻ｔ₀から操作スイッチ２４が“右側に
移動”に設定されると、移動子２１のｂ相の電極２７ｂ
には、“＋”の高電圧が固定的に印加され、移動子２１
のｃ相の電極２７ｃには、“−”の高電圧が固定的に印
加される。さらに移動子２１ｃのａ相の電極２７ａは引
き続き電位“０”である。

【００４２】また、固定子２２のＵ相、Ｖ相及びＷ相の
電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃに対して、極性及び電力値
を周期的に切り替えて電圧が印加される。この固定子２
２に対して印加する電圧の極性及び電極値の切替の１回
の周期Ｃは、等時間間隔αの１２のステップからなる。
また、Ｖ相の電極３１ｂとＷ相の電極３１ｃに対して
は、Ｕ相の電極３１ａと同一のパターンで極性及び強度
を切り替えているが、Ｖ相はＵ相に対して４ステップ
（１／３・Ｃ）だけ位相を進めて極性を切り替え、Ｗ相
はＵ相に対して８ステップ（２／３・Ｃ）だけ位相を進
めて極性を切り替える。

【００４３】まず、第１のステップ（時刻ｔ₀から時刻
ｔ₁）では、図９（Ａ）に示すように、Ｕ相：“０”、
Ｖ相：“−”、Ｗ相“＋”とする。第２のステップ（時
刻ｔ₁から時刻ｔ₂）では、図９（Ｂ）に示すように、Ｕ
相：“＋／２”、Ｖ相：“−”、Ｗ相：“＋／２”とす
る。第３のステップ（時刻ｔ₂から時刻ｔ₃）では、図９
（Ｃ）に示すように、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“−”、Ｗ
相“０”とする。第４のステップ（時刻ｔ₃から時刻
ｔ₄）では、図９（Ｄ）に示すように、Ｕ相：“＋”、
Ｖ相：“−／２”、Ｗ相：“−／２”とする。第５のス
テップ（時刻ｔ₄から時刻ｔ₅）では、図９（Ｅ）に示す
ように、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“０”、Ｗ相：“−”と
する。第６のステップ（時刻ｔ₅から時刻ｔ₆）では、図
９（Ｆ）に示すように、Ｕ相：“＋／２”、Ｖ相：“＋
／２”、Ｗ相：“−”とする。第７のステップ（時刻ｔ
₆から時刻ｔ₇）では、図１０（Ａ）に示すように、Ｕ
相：“０”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相“−”とする。第８の
ステップ（時刻ｔ₇から時刻ｔ₈）では、図１０（Ｂ）に
示すように、Ｕ相：“−／２”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相：
“−／２”とする。第９のステップ（時刻ｔ₈から時刻
ｔ₉）では、図１０（Ｃ）に示すように、Ｕ相：
“−”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相：“０”とする。第１０の
ステップ（時刻ｔ₉から時刻ｔ₁₀）では、図１０（Ｄ）
に示すように、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“＋／２”、Ｗ
相：“＋／２”とする。第１１のステップ（時刻ｔ₁₀か
ら時刻ｔ₁₁）では、図１１（Ａ）に示すように、Ｕ相：
“−”、Ｖ相：“０”、Ｗ相：“＋”とする。第１２の
ステップ（時刻ｔ₁₁から時刻ｔ₁₂）では、図１１（Ｂ）
に示すように、Ｕ相：“−／２”、Ｖ相：“−／２”、
Ｗ相：“＋”とする。以下、これを繰り返し、例えば、
時刻ｔ₁₂から時刻ｔ₁₃では、上記第１のステップ（時刻
ｔ₁から時刻ｔ₂）に戻り、図１１（Ｃ）に示すように、
Ｕ相：“０”、Ｖ相：“−”、Ｗ相“＋”とする。

【００４４】上記のように移動子２１の電極２７ａ〜２
７ｃ及び固定子２２の電極３１ａ，〜３１ｃに電圧を印
加すると、移動子２１の電極２７ａ〜２７ｃと固定子２
２の電極３１ａ〜３１ｃの間の生じる静電気により吸引
力、反発力により、移動子２１が図中右方向に移動す
る。

【００４５】この第２実施形態では、固定子２２の電極
３１ａ，３１ｂ，３１ｃに印加する電圧は、各相とも１
周期Ｃ内に印加される電圧の合計が“０”となるように
設定している。すなわち、Ｕ相の電極３１ａ、Ｖ相の電
極３１ｂ及びＷ相の電極３１ｃには、１周期Ｃ内に
“＋”が３ステップの時間（３α）、“＋／２”が３ス
テップの時間（３α）、“−／２”が３ステップの時間
（３α）、“−”が５ステップの時間（５α）印加さ
れ、また、電位が“０”であるのが２ステップの時間
（２α）の時間であり、１周期Ｃ内に“＋”の高電圧が
印加される時間と“−”の高電圧が印加される時間が等
しく、１周期Ｃ内に各相の電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃ
に印加される電圧の総和は“０”である。

【００４６】また、本実施形態では、第１から第１２の
すべてのステップで、Ｕ相の電極２１ａ、Ｖ相の電極２
１ｂ及びＷ相の電極２１ｃに印加する電圧の総和は
“０”となる。例えば、上記第２のステップ（時刻ｔ₁
から時刻ｔ₂）では、Ｕ相の電極３１ａに印加される電
圧は“＋／２”、Ｖ相の電極３１ｂに印加される電圧は
“−”、Ｗ相の電極３１ｃに印加される電圧は“＋／
２”であり、各電極３１ａ，３１ｂ，３１ｃに印加され
る電圧の総和は“０”である。よって、この第１実施形
態の静電アクチュエータでは、固定子２２の各相の電極
３１ａ，３１ｂ，３１ｃに印加する電圧の極性の偏りに
より、固定子２２の絶縁層３０が帯電するのを防止する
ことができ、この帯電により移動子２１の電極２７ａ〜
２７ｃと固定子２２の電極３１ａ〜３１ｃの間に作用す
る静電力が減殺されることによる移動子２１の駆動力の
低下を防ぐことができる。

【００４７】また、本実施形態の静電アクチュエータで
は、移動子２１が固定子２２に対して電極ピッチＰ分移
動するまでに、４ステップ分の電圧の切替が行われるた
め、移動子２１の移動が円滑になる。さらに、この第２
実施形態では、固定子２２の電極３１ａ，３１ｂに対し
て、“＋”、“＋／２”、“０”、“−／２”、“−”
の５種類の極性及び電圧値の電圧を切り替えて印加する
ため、移動子が一層滑らかに移動する。

【００４８】なお、操作スイッチ２４が“左側に移動”
に設定された場合には、固定子２２の電極３０ａ，３０
ｂに対して同一パターンで、かつＶ相及びＷ相の電極３
１ｂ，３１ｃに対して、Ｕ相の電極３１ａより４ステッ
プ、８ステップ分だけ位相を遅らせて、極性を切り替え
て電圧を印加すればよい。

【００４９】本発明は、上記した実施形態に限定される
ものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記
第１実施形態では、図３中、二点鎖線で示すように、固
定子２２の電極３１ａ，３１ｂに対して印加する電圧を
“−”、“＋”及び“０”の３種類としても移動子２１
を駆動することができる。また、上記実施形態では、移
動子２１の電極２７ａ〜２７ｃに対して極性を固定して
電圧を印加し、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃに対し
て極性を切り替えて電圧を印加しているが、移動子２１
の電極２７ａ〜２７ｃに対して極性を切り替えて電圧を
印加し、固定子２２の電極３１ａ〜３１ｃに対して固定
的に電圧を印加してもよい。

【００５０】

【発明の効果】請求項１の静電アクチュエータでは、固
定子または移動子のいずれか一方に、印加される極性を
切り替えた電圧を、１周期の間に印加される電圧の総和
が０となるようにしているため、極性を切り替えて印加
する電圧の極性の偏りにより、固定子または移動子が帯
電するのを防止することができる。そのため、この固定
子または移動子の帯電により、移動子の電極と固定子の
電極の間に作用する静電力が減殺されることにより移動
子の駆動力が低下するのを防止することができる。

【００５１】請求項２では、極性を切り替えて印加する
電圧の各ステップ毎に、各相の電極に印加される電圧の
総和を０としているため、上記極性を切り替えて印加す
る電圧の極性の偏りによる帯電を一層確実に防止し、移
動子に対する駆動力の低下を防止することができる。

【００５２】請求項３では、上記極性を切り替えて印加
する電圧の複数のステップ毎に、移動子が電極ピッチ分
移動するため、移動子を円滑に作動させることができ
る。

【００５３】請求項４では、第１の電圧値の正の電圧
と、該第１の電圧値よりも小さい第２の電圧値の正の電
圧と、第１の電圧値の負の電圧と、該第１の電圧値より
も小さい第２の電圧値の負の電圧値と、電位０の５種類
の間で電圧を切り替えて電圧を印加するため、移動子を
一層円滑に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係る静電アクチュエ
ータを示す概略回路図である。

【図２】 （Ａ）は移動子を示す部分平面図、（Ｂ）は
固定子を示す部分平面図である。

【図３】 第１実施形態の静電アクチュエータに印加す
る電圧の波形を示す波形図である。

【図４】 （Ａ）〜（Ｆ）は、第１実施形態の作動を示
す概略図である。

【図５】 （Ａ）〜（Ｄ）は、第１実施形態の作動を示
す概略図である。

【図６】 （Ａ）〜（Ｃ）は、第１実施形態の作動を示
す概略図である。

【図７】 本発明の第２実施形態に係る静電アクチュエ
ータを示す概略回路図である。

【図８】 第２実施形態に係る静電アクチュエータに印
加する電圧の波形を示す波形図である。

【図９】 （Ａ）〜（Ｆ）は、第２実施形態の作動を示
す概略図である。

【図１０】 （Ａ）〜（Ｄ）は、第２実施形態の作動を
示す概略図である。

【図１１】 （Ａ）〜（Ｃ）は、第２実施形態の作動を
示す概略図である。

【図１２】 従来の静電アクチュエータの一例を示す概
略図である。

【図１３】 図１２の静電アクチュエータに印加する電
圧の波形を示す波形図である。

【図１４】 従来の静電アクチュエータの他の例を示す
概略図である。

【図１５】 図１４の静電アクチュエータに印加する電
圧を示す波形図である。

【図１６】 従来の他の静電アクチュエータに印加する
電圧の一例を示す波形図である。

【符号の説明】

２１ 移動子 ２２ 固定子 ２３ 制御手段 ２４ 操作スイッチ ２５ 高電圧源 ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 電
極 ３４Ａ〜３４Ｉ 抵抗 Ｒ１〜Ｒ１１ リレー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層に複数の電極を配設した固定子
   と、 絶縁層に複数の電極を配設し、固定子に対して移動可能
   に対向して配置した移動子とを備え、上記移動子の電極
   と固定子の電極のいずれか一方に極性を固定して電圧を
   印加し、いずれか他方に周期的に極性を切り替えて電圧
   を印加し、移動子の電極と固定子の電極の間に生じる吸
   引力と反発力により移動子を駆動する静電アクチュエー
   タであって、 上記移動子及び固定子の電極をそれぞれ二つ置きに配設
   した電極毎に互いに接続して３相とすると共に、上記移
   動子及び固定子のいずか一方の電極に極性を切り替えて
   印加する電圧は、１周期の間に印加される電圧の総和が
   ０となることを特徴とする静電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 上記極性を切り替えて印加する電圧の各
   ステップ毎に、各相の電極に印加される電圧の総和が０
   となるようにしている請求項１に記載の静電アクチュエ
   ータ。
3. 【請求項３】 上記極性を切り替えて印加する電圧の複
   数のステップ毎に、移動子が電極ピッチ分移動すること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電アク
   チュエータ。
4. 【請求項４】 第１の電圧値の正の電圧と、該第１の電
   圧値よりも小さい第２の電圧値の正の電圧と、第１の電
   圧値の負の電圧と、該第１の電圧値よりも小さい第２の
   電圧値の負の電圧値と、電位０の５種類の間で切り替え
   て電圧を印加する構成としていることを特徴とする請求
   項１から請求項３のいずれか１項に記載の静電アクチュ
   エータ。