JPS62233078A - 静電駆動モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、静電エネルギーを機械エネルギーに変換する
機器としてのエレクトレットモータ（Ｅｌｅｃｔｒｅｔ
　Ｍｏｔｏｒ）に関する。

（従来の技術） この種モータの従来例の路線図を第５図に表ねす。

１０は固定子で電極１１　．１１ｂが間隙ｄをもって対
向しそれらとλ／２ピッチ隔てて電極１２．１２ｂ・・
・・・・を設ける。

回転子２０は誘電率ε　、ε　の具なる誘電体２１．２
２を厚さｔとし電極間に空隙ｑ８を介在させて回転自在
に支承する。

電極１１．（１１ｂ＞、１２ａ　（１２ｂ’）・・・に
交流電圧を印加すれば、誘電体に発生する残留静電分極
現象により、回転子２０は矢印あるいはその逆方向に回
転する。

第５図に示したモデルにおいて、電極１１．〜１１　　
（１２〜１２ｂ）に交互に電圧■を加えｂ　　　　　　
　ａ て電極ギャップ間にある複合誘電体（回転子２０）を移
動させるとき、単位面積当りの力Ｆ／Ｓは、次の（１）
式で与えられる。

６２　　６０６１８゜ ・・・・・・・・・・・・・・・（１）ただし、ε０は
空隙Ｑ、の誘電率である。

この（１）式から分るように、単位面積当りの力Ｆ／Ｓ
は、誘電率の差（ε２−８１）、ピッチ間距離λ、電極
間ギャップｄおよび印加電圧■で決まる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のエレクトレットモータは電極相互間ピッチλと電
極間ギＶツブｄが大きいために、大きな推力が出なかっ
た。

電極間ギャップｄが大きいのは、回転子２０となる誘電
体２１．２２の剛性上の問題のため、誘電体２１．２２
の厚みｔを大きくする必要があった。

また、誘電体（回転子２０）と電極１１８（１１ｂ）ま
たは１２ａ　（１２，）間の空隙Ｑ８が大きい。

したがって、従来例においては、 ■　発生トルクが小さい ■　印加電圧が高い という欠点を有している。

ここにおいて本発明は、従来例の難点を克服し、大きな
トルクが発生するエレクトレットモータを提供すること
を、その目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、 その移動子（回転子）は、一方の１ｆｆｉ体を金属とし
、他方の誘電体の絶縁体を介在させ等間隔のピッチで配
設し、相互を固着するとともに、金属の表面を薄く絶縁
体で包皮し、可動自在に支承されて形成し、 固定子は、移動子を介挿する空隙を経て相対向し、空隙
方向に可撓性を具え、移動子表面に僅かに接触する少な
くとも２対以上の電極にて構成し、て成るエレクトレッ
トモータである。

（作　用） 回転子の一方の誘電体を金属こして誘電率を無限大にし
、 その表面を絶縁体で薄く包皮し、 固定子の空隙を介して相対向する１対の電極は、空隙方
向に可撓性を持たせ、 回転子を固定子電極に軽く接触させるようにして、 発生するトルクが大きく、印加交流電圧は低くする。

（実施例） 本発明の一実施例における右半分を断面で表わした側面
図を第１図に示す。

すべての図面において同一符号は同一もしくは相当部分
を表わす。

エレクトレットモータで、低い印加電圧■で大きな１−
ルクを発生させるためには、電極１１ａ（１１，）と誘
電体２１　（２２）との間隙の距離０、を小さくし、そ
の誘電率を大きくするとともに、電極１１．１２ａ・・
・相互のピッチ間距離λと電極間ギャップｄを小さくし
、かつ二つの誘電体２１．２２の誘電率の差（ε２−ε
１）を太きくすればよい。

ここにおいて、次のように考えられる。

金属は誘電率が無限大の誘電体と見なせるから、ε２−
〜 とおくと、（１）式は １　　εｏ１ Ｆ／Ｓ　＝−・□・□ ２λ　２Ｑ　　　　　２Ｑ　　　ε１ ａ　１＋−・− ｔ　　ε０ ・・・・・・・・・・・・・・・（２）発生した力を外
部に取出すため複合誘電体の厚さｔは、隙間Ｑ、に対し
て ｔ＞ｑａ とする必要がある。

一方、ε１に一般的な絶縁体を用いると、ε０〈ε１〈
３ となる。

ゆえに、（２）式は近似的に 「／Ｓ＝□　　　　・・・・・・・・・（３）２λ・２
Ｇ。

となり、誘電体の厚さｔは問題とならず、アクチュエー
タとして構成が容易となる。

距離を隔てて相対面し相互の間に電界を形成する電極１
１　．１１ｂをそれぞれ電気絶縁を施した固定部材のフ
レーム３に固定され、その電極１１　．１１ｂの隙間に
は円盤状の回転子２０が介挿し、回転子２０はフレーム
３に支持される軸受４により回転自在に支承されたシャ
フト５に固着している。

電極１１　．１１．には、交流電源１から電力を供給さ
れる駆動回路２により、調整された交流電圧が印加され
る。

第２図は回転子の一部平面図、第３図はそのＡ−Ａ’部
分の側断面図である。

電極１１　．１１．間にあって、金属２２の電極１１　
．１１ｂに対向する表面が絶縁体２１により包皮された
回転子２０をもって構成する。

この絶縁層の厚さは（３）式での隙間２ｇ８の一部とし
て考えればよい。

本発明の動作原理を第４図に示す断面展開図により説明
する。

駆動回路２により、１２０°位相のずれた交流電圧をＲ
，Ｓ、Ｔの順に各電極に加えると、（ａ）において誘電
率が無限大の金属からなる誘電体Ａ、Ｃは、電極Ｒ（１
１，１１，・・・・・・）の電荷により吸引力を発生し
、回転子２０は矢印の方向に移動する。

回転子２０の移動につれて、（ｂ）の状態になると同時
に、Ｓの電極（１２，１２，・・・・・・）に電圧が加
わるようにする。この状態では、電極Ｓの電荷により、
誘電体Ｂが吸引され、矢印の方向に移動する。

このように、Ｎ極Ｒ，Ｓ、Ｔの順にプラスまたはマイナ
スの電圧を印加すすると、金属からなる誘電体２２がつ
ぎつぎと電極１１　．１１ｂ・・・・・・の電荷から吸
引されることによって回転子２０が移動し、回転運動を
する。

また、各電極１１　．１１．．１２３．１２ｂ・・・・
・・に電圧を印加すると、可撓性を持つ相対向する電極
は印加電圧によって吸引され、微小ギャップを形成する
。

さらに、誘電体（回転子２０）の回転によって空気の動
圧が発生し、適正ギャップを構成する。

なお、この説明においては、回転運動として述べている
が、固定子および回転子を直線状に形成し、直線運動を
させてもよく、固定子および回転子を多層に重ねて構成
してもよい。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば、誘電体として誘電率が無限大
の金属を使うことによって、実質上のギャップであるｔ
を小さくすることができるし、金属の適用によってエツ
チングやプレスまたは鍍金等により、微細加工が容易で
あり、電極相互のピッチ間距離λも小さくすることがで
きる。

また、可撓性電極と回転に伴う空気動圧を利用すること
によって、微小の適正ギャップＱ、を形成することがで
きる。

これらの手段により、低い印加電極で大きなトルクを発
生するエレクトレットモータが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の右半分の側断面図、第２図
、第３図は回転子の一部平面図、断面展開図、第４図は
動作原理図、第５図は従来例の説明図である。 １・・・交流電源、２・・・駆動回路、３・・・フレー
ム、４・・・軸受、５・・・シャフト、１０・・・固定
子、１１ａ、１１．．１２ａ、１２．・・・電極、２０
・・・回転子（移動子）、２１・・・誘電率ε、の誘電
体、２２・・・誘電率ε２の誘電体。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１図 第２図 第３図 （ｂ） 第４図 第５図 手続ン１１１正さ 昭和６１年　７　月ユ３日 待訂庁長官　黒田明雄殿 １　事件の表示 ＋Ｆ、ｌ　（ＩＩ　６１年　特許願　第７３７３．０月
２　発明の名称 エレクトレットモータ ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （６６２）株式会社　安用電ｉ製作所 ４　　代　　理　　人 ７　　？＋Ｉｉ正の対染 ８　補正の内容 （１）　　特許請求の範囲を別紙のとおり改める。 （２）　　明細ｍ第５頁第１３行目〜第８頁第４行目に
記載した 「　（実施例） 本発明の・・・考えればよい。」を次のように訂正する
。 「　（実施例） 本発明の実施例を第１図から第３図により説明する。 ずべての図面において同一符号は同一もしくは相当部分
を表わす。 エレクトレットモータで、低い印加電圧■で大ヨなトル
クを発生させるためには、電極１１゜′、１１ｂ）と誘
電体２１　（２２）との間隙の距離１ａを小さくし、そ
の誘電率を大きくするととも二、電極１１．１２．・・
・相互のピッチ間距離ｔλと電極間ギャップｄを小さく
し、かつ二つの誘Ｅ＃ｌε１の絶縁体よりなる誘電体２
１、誘電率２の金属よりなる誘導体２２の誘電率の差（
ε２−ε１ンを大きくすればよい。 ここにおいて、次のように考えられる。 金属は誘電率が無限大の誘電体と見なせるから、ε２＝
０ とおくと、（１）式は ｔ　　ε０ ・・・・・・・・・・・・・・・（２）発生した力を外
部に取出すため複合誘電体の厚さｔは、隙間ｑａに対し
て通常 ｔ＞９　　　である。 一方、ε１に一般的な絶縁体を用いると、□　＝１〜３ ５゜ となる。 ゆえに、（２）式は近似的に ［／Ｓ＝□・ｖ２　・・・・・・・・・（３）２λ・２
ｑａ となり、コミ体の厚さｔは問題とならず、アクチュエー
タとして構成が容易となる。 距離を隔てて相対面し相互の間に電界を形成づる電極１
１　．１１ｂをそれぞれ電気絶縁を施した固定部材のフ
レーム３に固定され、その電極１１　．１１ｂの隙間に
は金属２２の電極１１ａ。 １１、に対向づ゛る表面が絶縁体２１により包皮された
円盤状の回転子２０が介挿され、回転子２０はフレーム
３に支持される軸受４により回転自在に支承されたシャ
フト５に固着している。 電極１１　．１１．には、交流電源１から電力を供給さ
れる駆動回路２により、調整された交流電圧が印加され
る。 ここで、絶縁店の厚さは（３）式での隙間２ｇ　の一部
として考えればよく、誘電率ε。を誘電体２１の誘電率
εに買きかえれば良い。」（３）　　明細Ｓ第９頁第３
〜６行目に記載した「また、各電極・・・を形成する。 」 を、 ｒ　ｔ　ｔｃ、各［ｉｌｌ　　、１１．．１２　．１２
ｂａ ・・・に電圧を印加すると、可続性を持つ相対向する電
極は印加電圧によって互に吸引され、回転子２０とほと
んど接触同様な微小ギャップを形成する。Ｊと改める。 （４）　　明細書用１０頁１〜２行目に記載した［微小
の・・・できる。」 は、 「微小の適正ギャップを形成することができる。」に訂
正する。 （５）　　第１図、第３図および第５図を添付のように
改める。 特許請求の範囲 １、一方の誘電体が金属とし、他方の誘電体の絶縁体を
介在させ等間隔のピッチで配設し、相互を固着するとと
もに、金属の表面を前記絶縁体で包皮し、可動自在に支
承された移動子と、移動子を介挿する空隙を経て相対向
し、空隙方向に可撓性を具え、移動子表面に僅かに接触
する少なくとも２対以上の電極を設けた固定子とを備え
て成ることを特徴とするエレクトレツＩ・モータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一方の誘電体が金属とし、他方の誘電体の絶縁体を
   介在させ等間隔のピッチで配設し、相互を固着するとと
   もに、金属の表面を前記絶縁体で包皮し、可動自在に支
   承された移動子と、 移動子を介挿する空隙を経て相対向し、空隙方向に可撓
   性を具え、移動子表面に僅かに接触する少なくとも２対
   以上の電極を設けた固定子とを備えて成ることを特徴と
   するエレクトレットモータ。 ２、前記移動子の運動に伴い、固定子の相対向する電極
   間に空気の動圧を発生させる、特許請求の範囲第１項記
   載のエレクトレットモータ。