JPS63136981A - 静電アクチユエ−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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は回転可能に設けられたロータと、該ロータの回
転中に軸と同軸にかつ不動に設けられたステータとを備
える静電アクチュエータに関するものである。

［従来の技術］ 従来の静電アクチュエータとして、例えば第４図に示す
円板形のものがある。

第４図において、１はガラス等の非導電性材料で構成さ
れた基板５上に蒸着等によって放射状に形成された電極
、２はガラス等の誘電材料より成る円板状の回転子であ
り、基板に回転自在に軸支された回転軸３に治具４によ
り固着されている。

また、他の静電アクチュエータとして第５図に示す円柱
形のものがある。

第５図において、３は回転軸、１２はガラス等の誘電材
料より成る円柱形の回転子、１５は非導電材料から成る
円筒形状の固定子であり、内周面には回転軸と平行なス
リット状の不図示の電極が配設されている。なお、回転
軸３は不図示の回転子１２の上下に配設されている軸受
により回転自在に軸支されている。

静電アクチュエータにおいては、一般に第６図に示す如
く、電極１に印加する電圧を■、誘電体２と電極１の間
隙をｇ、電極１の誘電体２の移動方向と直交する方向の
長さをＷとすれば、電極１と対向する誘電体２の表面近
傍に印加電圧と逆極性の電荷が誘起される。この状態で
、電圧が印加される電極が変わり、電界が移動すると、
電荷が電界に引っ張られ、例えば誘電体２に移動力Ｆが
働く。この力Ｆは次のような関係にある。

Ｆ　ｏｃ　ｗ　Ｖ　２　／　ｇ 従って、この力Ｆを大きくするには、 ■ｗ、Ｖを大とする。０ｇを小とする。■電極１の数を
増やる。等の対策が考えられる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、■電圧■を大きくすることは電源や絶縁
のことを考慮すると望ましくなく、この値はできるでけ
小さい方がよい。■また、空隙ｇは、回転タイプの静電
アクチュエータの場合、釉ブレや面ブレを考慮するとむ
やみに小さくなることはできない。■更に電極１の数を
増やすには、電極１の幅見を小さくして電極のピッチを
つめることになるが、これは電気力線を有効に利用する
ために空隙ｇからほぼ一義的に決まってしまい、ｇ：ｌ
二１：２が望ましいことにより、これを小さくすること
には限界がある。

他の方法として、電極１の長さＷを長くすることも考え
られる。

しかし、第４図の円板形のアクチュエータにおいては、
このＷを大きくすることは、電＆１の半径方向の長さを
長くすることになり、回転子２の直径りも大きくなる。

即ち、薄いが面積の大きなアクチュエータとなる。この
ため、強度上の問題があり、おのずと限界があった。

また、第５図の円柱形のアクチュエータにおいても、Ｗ
を大きくするにはアクチュエータの軸方向の長さを長く
しなければならずアクチュエータが細長いペンシル形の
形状とならざるを得ない。

つまり、いずれもトルクを増すために、容積効率の悪い
形状となり、汎用的に使い難いものとならざるを得なか
った。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上述の問題点を解決することを目的として成さ
れたもので、この目的を達成する一手段として、本実施
例は以下の構成を備える。

即ち、ロータは回転中心軸と同軸な第１の円板部と、該
第１の円板部の外端縁から起立して設けられた第１の円
筒部とを備え、ステータは第１の円板部に対向して設け
られた第２の円板部と、該第２の円板部の外端縁から起
立して設けられた第１の円筒部に対向した第２の円筒部
とを備え、第２の円板部及び第２の円筒部の第１の円板
部及び第１の円筒部に夫々対向する面には電極が配設さ
れている構成となっている。

［作用］ 以上の構成において、駆動トルクが大きく、しかも容積
効率のよい静電アクチュエータを提供することができる
。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明に係る一実施例を詳細に説
明する。

［第１実施例］ 第１図は本発明に係る一実施例の断面図、第２（Ａ）、
（Ｂ）はその各構成の外観斜視図である。

図において、３は回転軸、４は回転軸３にロータ２２を
固着する治具、２１はステータ２５の外面に配設された
電極、２２はロータ、２５はステータ、２６．２７はス
テータ２５に固着され、回転軸３を回転自在に軸支する
ベアリングである。ロータ２２は回転軸３と同軸なロー
タ円板部２２ａと、円板部２２ａの外＠縁から起立して
設けられたロータ円筒部２２ｂとにより構成され、ステ
ータ２５はロータ円板部２２ａに所定間隙をもって対向
するステータ円板部２５ａ及びロータ円筒部２２ｂに所
定間隙をもって対向するステータ円筒部２５ｂとを備え
ている。また２５ｃはステータ下部円板部である。ステ
ータ円板部２５ａ及びステータ下部円板部２５ｃ中心位
置には上述のベアリング２６，２フが固着されている。

またステータ円板部２５ａのロータ円板部２２ａ対向面
には所定間隔で放射状に外縁端部まで放射状電極パター
ン２１ａが配設されている。そして、ステータ円筒部２
５ｂのロータ円筒部２２ｂ対向面には、該放射状電極２
１ａの外縁端部のパターンピッチと同じピッチで（例え
ば第６図に示すように幅立の電極で）放射状電極パター
ン２１ａと連続して、回転軸３と平行に所定間隔の平行
電極パターン２１ｂが配設されている。そして各電極は
不図示の電極駆動回路に接続され、該電極に順次一定方
向に所定電圧を印加し、回転電界を発生させる。この回
転電界が発生すると、ロータ２２の電圧の印加された電
極対向面近傍に逆極性の電荷が誘起され、この電荷は電
界の移動に従って引っ張られ、これに追従する。従って
、ロータ２２はこの回転電界の作用である一定のすべり
をもって回転することになる。

このロータ２２の外観斜視図を第２図（Ａ）に、ステー
タ２５の外観斜視図を第２図（Ｂ）に示す。

ステータ２５の外面には図示の如く、放射状電極２１ａ
及び平行電極２１ｂが配設されている。

なお、以上の説明では、放射状電ｇ　２１　ａと平行電
極２１ｂは連続した電極構成であったが、必ずしも連続
構成とする必要はなく、対応する電極に同周波数の電圧
を印加し、同じ周期の回転電界を発生させるよう駆動す
れば別個の電極構成としてもよいことはもちろんである
。

［第２実施例］ 以上の説明は、ロータ２２には回転軸３が固着されてい
る例について行ったが、本発明はこれに限るものではな
く、ロータ２２及びステータ２５を空心構造とすること
も本発明の範囲に入るものである。

このロータ２２及びステータ２５を空心構造とした例を
第３図に示す。第１図と同様構成部には同一番号を付し
て説明を省略する。

本実施例においては、回転中心軸７を中心としたロータ
円板部２２ａ中心部分には、所定半径の開口部６ａが配
設されており、同様にステータ円板部２５ａの中心部分
にも開口部６ｂが配設されている。そして、ステータ２
５とロータ２２とを所定間隙に保持するために、ステー
タ円筒部２５ｂ下端部より回転中心軸７外方に該中心軸
７と同心のステータつば部２５ｄが設けられ、ロータ円
筒部２２ｂ下端部より回転中心軸７外方に該中心軸７と
同心のロータつば部２２ｃが設けられている。更にロー
タつば部２２ｃ外端級より下方に回転支持円筒部２２ｄ
が立設されている。そして、ロータつば部２２ｃ下面と
該面と対句するステータつば部２５ｄ間の中心軸７の円
心円上には、ロータ円板部２２ａをステータ円板部２５
ａに対して所定間隙となるよう支持するベアリング３６
が設けられ、ステータつば部２５ｄ外周面と回転支持円
筒部２２ｄの該ステータつば部２５ｄ外周面対向面間に
は、ロータ円筒部２２ｂをステータ円筒部２５ｂに対し
て所定間隙となるよう支持するボールベアリング３７が
配設されている。

以上の構成により、ロータ２２をステータ２５と一定の
間隙を維持して、第１図と同様に配設されたステータ電
極２１ａ、２１ｂより発生される回転電界に従って、ロ
ータ２２を回転中心軸７を中心として回転させることが
できる。

これにより、空心部が形成され、ここにケーブルを配設
したり、また光路を形成することができる。従って、カ
メラの絞り機構や、シャッタ機構等に本発明を用いるこ
とができる。

なお、ロータ２２とステータ２５間の支持機構は以上に
限定されるものではなく、ボールベアリング３７を上部
円板部内周面に設けても、また、ベアリング３６を回転
軸に対してガタのない構成とし、ボールベアリング３７
を設けなくてもよい。

以上説明したように、回転タイプの静電アクチュエータ
の底面と側面を有効に利用することにより、以下に示す
ような効果が得られる。

１）印加電圧を上げずに、トルクの増大が計れる。従っ
て、同じトルクであればその分消費電力を少なくするこ
とができる。また、電源や駆動回路も簡略化できる。

２）長さＬと直径りの比を１：２〜２：１程度とした場
合、トルクの増加により効果的であるとともに、容積効
率がよくなり汎用性にすぐれたものとなる。

３）円板部に加え円筒部を設けたことにより、ロータの
回転に対するフライホイール効果が向上し、より滑らか
な、負荷の変動にも安定した回転を得られるものとなる
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、小形かつ簡単な構
成で、大きな回転力の得られる。また安定した回転の得
られる静電アクチュエータが提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の断面図、第２図（Ａ）
、（Ｂ）は本実施例の構成を示す概略斜視図、 第３図は本発明に係る他の実施例の断面図、第４図、第
５図は従来の静電アクチュエータの斜視図、 第６図は静電アクチュエータの動作を説明するための図
である。 図中、１．２１・・・電極、２．１２・・・回転子、３
・・・回転軸、５・・・基板、１５・・・固定子、２２
・・・ロータ、２５・・・ステータ、２６，２７．３６
゜３７・・・ベアリングである。 特許出願人　　キャノン株式会社 第　１　図 萄 第２図　（Ａ） ス 荏／ 第２図　（Ｂ） 第３図 第４図 第６図 ｒ続ネ甫正Ｐシ　（自発） 昭和６２年１０月２０口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転可能に設けられたロータと、該ロータの回転
   中に軸と同軸にかつ不動に設けられたステータとを備え
   る静電アクチュエータであつて、前記ロータは回転中心
   軸と同軸な第１の円板部と、該第１の円板部の外端縁か
   ら起立して設けられた第１の円筒部とを備え、前記ステ
   ータは前記第１の円板部に対向して設けられた第２の円
   板部と、該第２の円板部の外端縁から起立して設けられ
   た前記第１の円筒部に対向した第２の円筒部とを備え、
   前記第２の円板部及び前記第２の円筒部の前記第１の円
   板部及び前記第１の円筒部に夫々対向する面に電極が配
   設されていることを特徴とする静電アクチュエータ。
2. （２）ロータは回転中心軸と同軸に回転駆動軸を備える
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の静電アク
   チュエータ。
3. （３）第１の円板部及び第２の円板部は中心部分に開口
   部を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の静電アクチュエータ。
4. （４）第２の円板部の電極はロータの回転中心軸に対し
   て放射状に所定間隔で配設され、第２の円筒部の電極は
   該第２の円板部電極の外縁部より連続して回転中心軸に
   平行に所定間隔をもつて配設されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項より第３項にいずれかに記載の
   静電アクチュエータ。