JPS63154072A - Semiconductor motor - Google Patents

Semiconductor motor

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JPS63154072A
JPS63154072A JP29878586A JP29878586A JPS63154072A JP S63154072 A JPS63154072 A JP S63154072A JP 29878586 A JP29878586 A JP 29878586A JP 29878586 A JP29878586 A JP 29878586A JP S63154072 A JPS63154072 A JP S63154072A
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JP
Japan
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channel
stator
rotor
maximum
time
Prior art date
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Toshiaki Watanabe
利秋 渡辺
昭男 高橋
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Abstract

PURPOSE:To increase torque by turning a rotor by Coulomb force acquired by excellently operating charges in a semiconductor and charges present in a derivative. CONSTITUTION:An electronic network including a control circuit and a stator 2 are formed to a semiconductor integrated circuit element 1, and a rotor 3 is mounted through a gap 6. With the rotor 3 and the stator 2, N channels Nr, Ns are isolated by P channels Pr, Ps, and electrodes 4 are set up to the respective channels Ns, Ps in the stator 2 and fixed voltage Er1, Er2 are applied. When voltage having polarity shown in the graph is applied at that time, donor electrons in the channels Ns in the stator 2 are pushed away by Coulomb force to the gap 6 side, repulsion is generated with donor electrons in the channels Nr in the rotor 3, and repulsion is generated between the P channels Ps, Pr and attraction among the P channels Ps, Pr and N channels Ns, Nr, thus generating moving force.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は半導体中の電荷や誘電体中の電荷を巧みに操作
して回転させるモーターであるから、制御回路を含む電
子回路網とステーターが同一半導体集積回路素子に構成
することにより、電磁モーターと比較すると原理的に構
造構成が簡素化でき小型化もできる。電子時計のモータ
ーや数百分の1度の角度制御用サーボモーター等の他、
電磁ノイズや磁界を鎌う場合での利用分野がある。また
、新たな原理がための未知なる用途も本発明の提供によ
って得るべきことも多分にある。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] Since the present invention is a motor that rotates by skillfully manipulating charges in a semiconductor or a dielectric, the electronic circuitry including the control circuit and the stator are connected to each other. By using the same semiconductor integrated circuit element, the structure can be simplified and the size can be reduced in principle compared to an electromagnetic motor. In addition to electronic clock motors and servo motors for controlling angles of several hundredths of a degree,
It is used in the field of suppressing electromagnetic noise and magnetic fields. Further, there are many unknown applications that can be obtained by providing the present invention due to new principles.

[発明の概要] 半導体中の電荷や誘電体中の電荷を巧みに操作して得た
クーロン力により、半導体または誘電体が回転するある
いは回転させるローター及びステーターであるモーター
に関する技術である。この基本構成を支える制御回路、
ローター軸受は構造構成、その他、詳細な発明技術群か
ら成り立っているが1本発明においては、可動及び制動
方法を提供することを目的とする。
[Summary of the Invention] The present invention relates to a motor having a rotor and a stator in which a semiconductor or a dielectric rotates or is rotated by Coulomb force obtained by skillfully manipulating charges in a semiconductor or a dielectric. The control circuit that supports this basic configuration,
Although the rotor bearing is comprised of a structural configuration and other detailed invention techniques, one object of the present invention is to provide a movable and braking method.

[従来の技術] 磁界的モーターに対し電界的モーターであり、静電モー
ターに類するが積極的に半導体を用いた原理的に従来に
ないモーターである。
[Prior Art] This is an electric field motor as opposed to a magnetic field motor, and although it is similar to an electrostatic motor, it actively uses semiconductors and is in principle an unprecedented motor.

[発明が解決しようとする問題点] a)電磁モーターを搭載した時計では、外部磁界で負荷
に変動が生じ計時精度の低下をもたらす。
[Problems to be Solved by the Invention] a) In a watch equipped with an electromagnetic motor, fluctuations in the load occur due to external magnetic fields, resulting in a decrease in timekeeping accuracy.

電磁式サーボモーターも外部磁界による角度や応答速度
に悪影響をもたらす。
Electromagnetic servo motors also have negative effects on angle and response speed due to external magnetic fields.

b)電磁モーターでローターに永久磁石を用いた場合、
トルクの大きさはローターの極数を多くするほど互いの
磁界が交錯し低下する。
b) When a permanent magnet is used in the rotor of an electromagnetic motor,
As the number of poles of the rotor increases, the magnitude of the torque decreases as the magnetic fields intersect with each other.

C)電磁モーターでは強制的な制動方法に適していず急
停止が困難である。
C) Electromagnetic motors are not suitable for forced braking and are difficult to stop suddenly.

d)電磁モーターではコイルを必要とし電子回路網と適
切な接続をすることになり、小型化に限られることや生
産原価が高い。
d) Electromagnetic motors require coils and appropriate connections to electronic circuitry, which limits miniaturization and increases production costs.

e)電磁モーターや従来の静電モーターでは、半導体集
積回路素子との一体化することがほとんど不可能であり
、−素子でシステム化することはできないものである。
e) With electromagnetic motors and conventional electrostatic motors, it is almost impossible to integrate them with semiconductor integrated circuit elements, and it is impossible to systemize them with elements.

f)従来の静電モーターでは、ローター及びステーター
の各チャンネル(極)境界構造の機能がはっきりとせず
にもかかわらず、適切な提案がされていない。
f) In conventional electrostatic motors, the function of each channel (pole) boundary structure of the rotor and stator is unclear, and no suitable proposal has been made.

[問題点を解決するための手段] a)半導体ローター及び半導体ステーターにおいて、N
チャンネルとNチャンネルをPチャンネルで分離する。
[Means for solving the problem] a) In the semiconductor rotor and semiconductor stator, N
Separate the channel and N channel by the P channel.

hLJ電体ローター及び誘電体ステーターにおいて、誘
電体と誘電体を真性半導体で分離する。
In the hLJ electric rotor and dielectric stator, the dielectrics are separated by an intrinsic semiconductor.

c)f−導体集積回路素子の一部をステーターとする。c) Part of the f-conductor integrated circuit element is used as a stator.

あるいはステーターの一部を半導体とする。Alternatively, part of the stator may be made of semiconductor.

d)回転方向と逆方向のトルクをバイアス電圧制御で生
じさせ強制的な制動をする。
d) Torque in the opposite direction to the rotational direction is generated by bias voltage control to perform forced braking.

[作 用] ■クーロン力による作用であり、外部磁界に作用されな
いものとする。
[Effect] ■This is an effect caused by Coulomb force and is not affected by external magnetic fields.

■ローターとステーターの両方により、トルクを大きく
することになる。
■Torque will be increased by both the rotor and stator.

■半導体集積回路とステーター電極とが、半導体集積回
路形成技術で同時に可能となる。
■Semiconductor integrated circuits and stator electrodes can be formed simultaneously using semiconductor integrated circuit formation technology.

■ステーターを半導体とするとチャンネル(極)中の電
荷制御が著しく容易となる。
■If the stator is made of a semiconductor, control of the charge in the channel (poles) will be significantly easier.

■ローターの軽量化が伴い慣性モーメントが小さくなっ
たことに加え、逆バイアス強制制動がシャープとなる。
■In addition to the reduced weight of the rotor and smaller moment of inertia, reverse bias forced braking becomes sharper.

[実施例] 以下に本発明の実施例を図に示し説明する。[Example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例であるステーター及びロータ
ーのチャンネルが半導体で構成する場合の半導体モータ
ーを可動及び制動する方法の説明図である0図(a)、
(b)は制御用電圧波形図を示し、図(C)はローター
の回転に伴なうチャンネル対極面積変化図を示し、図(
d)は半導体モーターの可動及び制動の説明のためのモ
デル図である。lは半導体集積回路素子でモーター制御
回路を含む電子回路網が形成される。2はステーターで
あり半導体集積回路素子1の一部で構成される。ステー
ター2はステーターnチャンネルであるPsとステータ
ーnチャンネルであるNsとでなる。3はローターであ
りローターnチャンネルであるPrとローターnチャン
ネルであるNrとでなる。4は電極でありステーター2
のNs側電極4とPs側電極4とは電気的に分離し、N
s側電極4にはErlの電圧をPs側電極4にはEr2
の電圧を加える。6はギャップであり、ステーター2と
ローター3とは直接的に接触しない構造である。このよ
うな構造構成において、Ns側電極4に(a)図の電圧
を、Ps側電極4に(b)図の電圧を加える。この電圧
の加え方、すなわち波形は(C)図の対極面積変化に伴
なったものである。説明図(d)ではNrとNs、Pr
とPSとの対極面積がMat時点を図示しているが、こ
の時点でNs側電極4に(a)図の電圧波形のマイナス
(−)が加わり、ステーター2のNs中のドナー電子が
ギャップ6側へクーロン力で押しやり、ローター3のN
r中のドナー電子とに斥力が生じ、Ps側電極4に(b
)図の電圧波形のプラス(+)が加わり、ステーター2
のPs中のアクセプタ正札がギャップ6側へクーロン力
で押しやり、ローター3のPr巾のアクセプタ正孔とに
斥力が生じ矢印7の方向に回転しながら、ローター3の
Nrはステーター2のPsとに引力が生じ、ローター3
のPrはステーター2のNsとに引力が生じて可動力を
増す、この電圧の加え方は対極面積がWin時点まで、
すなわち(C)、(d)図でいうθ度回転するまで行な
う、NrとNs、PrとPsとの対極面積が旧n時点か
らWaxとなるまでの時間帯は、すべての電極4の電圧
を零とし、ステーター2とローター3とにクーロン力の
作用をなくしてローター3の慣性回転で(C)図の02
まで回転する。ここまでのくり返しが(a)図上のA区
間で可動を示す。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a method for moving and braking a semiconductor motor when the stator and rotor channels are made of semiconductors according to an embodiment of the present invention;
(b) shows a control voltage waveform diagram, and figure (C) shows a change in channel counter electrode area as the rotor rotates.
d) is a model diagram for explaining movement and braking of the semiconductor motor. 1 is a semiconductor integrated circuit element forming an electronic circuit network including a motor control circuit. Reference numeral 2 denotes a stator, which is a part of the semiconductor integrated circuit element 1 . The stator 2 consists of a stator n-channel Ps and a stator n-channel Ns. 3 is a rotor consisting of a rotor n-channel Pr and a rotor n-channel Nr. 4 is an electrode and stator 2
The Ns side electrode 4 and the Ps side electrode 4 are electrically separated, and the Ns side electrode 4 and the Ps side electrode 4 of
The voltage of Erl is applied to the s-side electrode 4, and the voltage of Er2 is applied to the Ps-side electrode 4.
Apply voltage. 6 is a gap, and the stator 2 and rotor 3 have a structure in which they do not come into direct contact with each other. In such a structural configuration, the voltage shown in Figure (a) is applied to the Ns side electrode 4, and the voltage shown in Figure (b) is applied to the Ps side electrode 4. The manner in which this voltage is applied, that is, the waveform, corresponds to the change in the area of the opposite electrode shown in FIG. In explanatory diagram (d), Nr, Ns, Pr
The figure shows a point in time when the area of the opposite electrode between PS and PS is Mat. At this point, the minus (-) voltage waveform in the figure (a) is applied to the Ns side electrode 4, and the donor electrons in Ns of the stator 2 are transferred to the gap 6. Push it to the side with Coulomb force and reduce the N of rotor 3.
A repulsive force is generated between the donor electrons in r and the Ps side electrode 4 (b
) The plus (+) of the voltage waveform in the figure is added, and the stator 2
The acceptor plate in Ps of is pushed toward the gap 6 side by Coulomb force, and a repulsive force is generated between the acceptor hole of the width Pr of the rotor 3 and rotates in the direction of arrow 7. An attractive force is generated, and rotor 3
An attractive force is generated between Pr and Ns of the stator 2, increasing the movable force.The way to apply this voltage is until the area of the opposite electrode reaches Win.
In other words, the voltage of all electrodes 4 is maintained until the area of the opposing electrodes between Nr and Ns and Pr and Ps reaches Wax from the old n point until the rotation is done by θ degrees as shown in the figures (C) and (d). 02 in Fig. (C) by eliminating the Coulomb force acting on the stator 2 and rotor 3 and inertial rotation of the rotor 3.
Rotate until. The repetition up to this point shows the movement in (a) section A on the diagram.

次に(C)図のθが4の時点、すなわちNrとNs、P
rとPsとの対極面積がWax時点からにinまでの時
間帯に全ての電極4の電圧を零としステーター2とロー
ター3とに斥力を加えずθ5の時点、すなわちN rl
!:Ns 、PrとPsとの対極面積がWinからMa
tへ増加する時間帯にNs側電極4にマイナス(−)を
加え、ステーター2のNs中のドナー電子がギャップ6
側へクーロン力で押しやりローター3のNr中のドナー
電子とに斥力が生じ、Ps側電極4にプラス(+)を加
えステーター2のPs中のアクセプタ正孔とに斥力が生
じ、矢印7とは反対の方向にトルクが生じ(a)図上B
区間が制動を示す0以上のようにして可動及び制動する
ものであるが、可動と制動の制御により任意の回転速度
やステップ回転を得ること、電極4に加える零以外の電
圧の波高や01以内でのパルス幅増減でトルクの増減を
するものである。
Next, in (C) the point in time when θ is 4, that is, Nr, Ns, P
The voltage of all the electrodes 4 is made zero during the period from the time when the opposing electrode area between r and Ps is Wax to in, and no repulsive force is applied to the stator 2 and rotor 3 at the time of θ5, that is, N rl
! :Ns, the area of opposing electrodes between Pr and Ps is from Win to Ma
A negative (-) voltage is applied to the Ns side electrode 4 during the time period when the time period increases to t, and the donor electrons in the Ns of the stator 2
A repulsive force is generated between donor electrons in the Nr of the rotor 3 pushed to the side by Coulomb force, and a positive (+) force is applied to the Ps side electrode 4, and a repulsive force is generated between the acceptor holes in the Ps of the stator 2, and arrow 7 and Torque occurs in the opposite direction (a) B on the diagram
Although it is movable and braked so that the section is 0 or more indicating braking, it is possible to obtain any rotational speed or step rotation by controlling the movement and braking, and to adjust the wave height of the voltage other than zero applied to the electrode 4 or within 01. The torque is increased or decreased by increasing or decreasing the pulse width at .

第2図はローター及びステーターのチャンネルが誘電体
で構成する場合の半導体モーターを可動及び制動する方
法の説明図である0図(a)、(b)は制御用電圧波形
図を示し、図(C)はローターの回転に伴なうチャンネ
ル対極面積変化図を示し、図(d)は半導体モーターの
可動及び制動の説明のためのモデル図である。lは半導
体集積回路素子でモーター制御回路を含む電子回路1網
が形成される。2はステーターであり半導体集積回路素
子1の一部に誘電体Sl、52・・・で構成される。3
はローターであり真性半導体53のベース材上に誘電体
R1,R2・・・で構成する。4は電極でありステータ
ー2の51.32・・・は電気的に接続していて電圧E
を加える。6はギャップであり、ステーター2とロータ
ー3とは直接的で接触しない構造である。このような構
造構成において、(a)図の電圧を電極4に加えるが、
電圧波形は(C)図の対極面積変化に伴なったものであ
る。説明図(d)では5(Sl、S2・・・)とR(R
1,R2・・・)との対極面積がWin時点を図示して
いるが、この時点で電極4に(a)図の電圧波形のプラ
ス(+)を加え、ステーター2の誘電体Sが誘電分極し
ギャップ6側が正電荷となってローター3の誘電体Rは
静電誘導により誘電分極しギャップ6側が負電荷となり
、ステーター2とローター3には引力が生じ矢印7の方
向に回転する。プラスの電圧はSとRの対極面積Mat
 、すなわち(C)図のθlまで加える。SとHの対極
面積がMawからMinまでの時間帯、すなわち(C)
図のθlから2までの時間帯は電極4の電圧を零として
ローター3の慣性回転で02まで回転する。ここまでの
くり返しが(a)図上のA区間で可動を示す。
Figure 2 is an explanatory diagram of a method for moving and braking a semiconductor motor when the rotor and stator channels are composed of dielectric materials. Figures (a) and (b) show control voltage waveform diagrams; C) shows a change in the channel opposing electrode area as the rotor rotates, and Figure (d) is a model diagram for explaining the movement and braking of the semiconductor motor. 1 is a semiconductor integrated circuit element forming an electronic circuit network including a motor control circuit. Reference numeral 2 denotes a stator, which is a part of the semiconductor integrated circuit element 1 and is composed of dielectric materials Sl, 52, . . . . 3
is a rotor, and is composed of dielectrics R1, R2, . . . on a base material of an intrinsic semiconductor 53. 4 is an electrode, and 51, 32... of stator 2 are electrically connected and have a voltage E.
Add. 6 is a gap, and the stator 2 and rotor 3 have a structure in which they are not in direct contact with each other. In such a structural configuration, the voltage shown in the figure (a) is applied to the electrode 4, but
The voltage waveform corresponds to the change in the area of the opposite electrode shown in (C). In explanatory diagram (d), 5 (Sl, S2...) and R (R
1, R2...) is shown at the time when the area of the opposite electrode is Win. At this point, the plus (+) voltage waveform shown in figure (a) is applied to the electrode 4, and the dielectric S of the stator 2 becomes dielectric. The dielectric R of the rotor 3 is dielectrically polarized due to electrostatic induction, and the gap 6 side becomes a negative charge, and an attractive force is generated between the stator 2 and the rotor 3, causing them to rotate in the direction of the arrow 7. The positive voltage is the opposite electrode area of S and R Mat
, that is, add up to θl in figure (C). The time period in which the opposing electrode areas of S and H are from Maw to Min, that is, (C)
In the time period from θl to 2 in the figure, the voltage of the electrode 4 is set to zero, and the rotor 3 rotates to 02 due to inertial rotation. The repetition up to this point shows the movement in (a) section A on the diagram.

次に(C)図のθが5の時点、すなわちSとRとの対極
面積Mat時点からWinまでの時間帯に電極4ヘプラ
ス(+)の電圧を加えることにより、S、!−Rは静電
引力で矢印7を回転方向とは逆方向の力により(JL)
図上B区間が制動を示す。
Next, by applying a positive (+) voltage to the electrode 4 from the point in time when θ is 5 in the figure (C), that is, the time period from the point in time when the opposing electrode area of S and R is Mat to Win, S,! -R is electrostatic attraction, and arrow 7 is caused by a force in the opposite direction to the rotation direction (JL)
Section B in the diagram indicates braking.

(b)図の電圧波形はマイナス(−)を加える方法であ
り、(L)図のプラス(+)を加える方法と可動及び制
動の原理は同じであり、誘電分極の正負の極違いだけで
ある0以上のようにして可動及び制動するものであるが
、可動と制動の制御により任意の回転速度やステップ回
転を得ること、電極4に加える電圧Eの波高やパルス幅
増減でトルクの増減をするものであるd 第3図はステーターのチャンネルが誘電体でローターの
チャンネルが半導体で構成する場合の半導体モーターを
可動及び制動する方法の説明図である0図(a)は制御
用電圧波形図を示し、図(b)はローターの回転に伴な
うチャンネル対極面積変化図を示し1図(C)は半導体
モーターの可動及び制動の説明のためのモデル図である
。lは半導体集積回路素子でモーター制御回路を含む電
子回路網が形成される。2はステーターであり半導体集
積回路素子1の一部に誘電体Sで構成される。3はロー
ターでありPチャンネルからなるPrとnチャンネルか
らなるNrとからなる。4は電極でありステーター2の
チャンネル(誘電体S)のすべてを電気的に接続して電
圧Eを加える。6はギャップであり、ステーター2とロ
ーター3とは直接的に接触しない構造である。このよう
な構造構成において(a)図の電圧を電極4に加えるが
、電圧波形は(b)図の対極面積変化に伴なったもので
ある。説明図(e)ではPrとSとの対極面積がWax
時点を図示しているが、この時点で電極4に(a)図の
電圧波形のプラス(+)を加え、ステーター2の誘電体
Sが誘電分極しギャップ6側が正電荷となって、ロータ
ー3のPr中のアクセプタ正孔と斥力を生じローター3
は矢印7の方向に回転する。プラスの電圧はPrとSの
対極面積Mar 、すなわち(b)図の01まで加える
が、ローター3のNr中のドナー電子はステーター2の
誘電体Sが誘電分極でギャップ6(+1正電荷と引力を
生じローター3は矢印7の方向に回転する。PrとSの
対極面積WinとなるとNrとSの対極面積がMayと
なり、この時点から電極4に(a)図の電圧波形のマイ
ナス(−)、すなわち(b)図θlから2までの時間帯
で電極4がマイナスとなると、ステーター2の誘電体S
のギャップ6側が負電荷となって、ローター3のNr中
のドナー電子と斥力が生じ、ローター3のPr中のアク
セプタ正孔はステーター2の1誘電体Sのギャップ6側
の負電荷で引力が生じ矢印7の方向に回転する。ここま
でのくり返しが(a)図上のA区間で可動を示す。
The voltage waveform in figure (b) is the method of adding minus (-), and the principle of movement and braking is the same as the method of adding plus (+) in figure (L), only the difference in positive and negative dielectric polarization is Although it moves and brakes in a manner greater than 0, it is possible to obtain arbitrary rotational speeds and step rotations by controlling the movement and braking, and to increase and decrease the torque by increasing and decreasing the wave height and pulse width of the voltage E applied to the electrode 4. Figure 3 is an explanatory diagram of a method for moving and braking a semiconductor motor when the stator channel is composed of a dielectric material and the rotor channel is composed of a semiconductor.0 Figure (a) is a control voltage waveform diagram FIG. 1(b) is a diagram showing a change in channel counter electrode area as the rotor rotates, and FIG. 1(C) is a model diagram for explaining movement and braking of the semiconductor motor. 1 is a semiconductor integrated circuit element forming an electronic circuit network including a motor control circuit. Reference numeral 2 denotes a stator, which is a part of the semiconductor integrated circuit element 1 and is made of a dielectric material S. 3 is a rotor consisting of Pr consisting of P channels and Nr consisting of N channels. Reference numeral 4 denotes an electrode that electrically connects all channels (dielectric material S) of the stator 2 and applies voltage E to it. 6 is a gap, and the stator 2 and rotor 3 have a structure in which they do not come into direct contact with each other. In such a structural configuration, the voltage shown in FIG. 3(a) is applied to the electrode 4, and the voltage waveform is as shown in FIG. 2(b) as the area of the opposite electrode changes. In explanatory diagram (e), the area of opposing electrodes between Pr and S is Wax
At this point, a plus (+) voltage waveform in the voltage waveform shown in FIG. The rotor 3 produces a repulsive force with the acceptor hole in Pr.
rotates in the direction of arrow 7. A positive voltage is applied to the opposing electrode area Mar of Pr and S, that is, 01 in the figure (b), but the donor electrons in Nr of the rotor 3 are transferred to the gap 6 (+1 positive charge and attractive force) due to the dielectric polarization of the dielectric S of the stator 2. is generated, and the rotor 3 rotates in the direction of arrow 7. When the area of opposing electrodes between Pr and S becomes Win, the area of opposing electrodes between Nr and S becomes May, and from this point on, the negative (-) voltage waveform of the voltage waveform shown in (a) is applied to electrode 4. , that is, when the electrode 4 becomes negative in the time period from θl to 2 in Figure (b), the dielectric S of the stator 2
The gap 6 side of the stator 2 becomes negatively charged, creating a repulsive force with the donor electrons in Nr of the rotor 3, and the acceptor holes in Pr of the rotor 3 are attracted by the negative charges on the gap 6 side of the dielectric S of the stator 2. and rotates in the direction of arrow 7. The repetition up to this point shows the movement in (a) section A on the diagram.

次に(b)図のθが5の時点、すなわちPrとSとの対
極面端M i n時点からMayまでの時間帯に電極4
ヘプラス(+)の電圧を加えることによりPrとSは静
電斥力で矢印7の回転方向とは逆方向の力により(a)
図上B区間が制動を示す。
Next, in (b) when θ is 5 in the figure, that is, from the time point M in of the opposite electrode surface between Pr and S to May, the electrode 4
By applying a positive (+) voltage, Pr and S are electrostatically repulsed by a force in the direction opposite to the direction of rotation of arrow 7 (a)
Section B in the diagram indicates braking.

NrとSとの対極面積Win時点がらMawまでの時聞
書に電極4ヘマイナス(−)の電圧を加えることによっ
ても制動する0以上のようにして可動及び制動するもの
であるが、可動と制動の制御により任意の回転速度やス
テップ回転を得ること、電極4に加える電圧Eの波高や
パルス幅増減でトルクの増減をするものである。
The counter electrode area of Nr and S is also moved and braked by applying a negative (-) voltage to the electrode 4 from the time point Win to Maw. It is possible to obtain any rotational speed or step rotation by control, and to increase or decrease the torque by increasing or decreasing the wave height or pulse width of the voltage E applied to the electrode 4.

第4図はステーターのチャンネルが半導体でローターの
チャンネルが誘電体で構成する場合の半導体モーターを
可動及び制動する方法の説明図である0図(a)、Cb
)は制御用電圧波形図を示し1図(e)はローターの回
転に伴なうチャンネル対極面積変化図を示し、図(d)
は半導体モーターの可動及び制動の説明のためのモデル
図である。lは半導体集積回路素子でモーター制御回路
を含む電子回路網が形成される。2はステーターであり
半導体集積回路素子の一部にPチャンネルであるPsと
NチャンネルであるNsで構成する。3はローターであ
り真性半導体5のベース材上に誘電体Rで構成する。4
は電極でありステーター2のすべてのPsと電気的に接
続され電圧Elを加えるものと、すべてのNsと電気的
に接続され電圧E2を加えるものとがある。6はギャッ
プでありステーター2とローター3とは直接的に接触し
ない構造である。このような構造構成において、(a)
図の電圧を電極のPsllElへ、(b)図の電圧を電
極4のN5@E2へ加えるが、電圧波形は(C)図の対
極面積変化に伴なったものである。説明図(d)ではP
sとRとの対極面積がMa!時点を図示しているが、P
s電極4には常にマイナス(−)電圧を加えておくと、
Ps中のアクセプタ正孔は電極4側へ引き寄せられてR
との作用を無くし、Ns側電極4には瞬時間マイナス(
−)の電圧を加えると、Ns中“のドナー電子がギャッ
プ6側に押しやられローター3の誘電体Rが誘電分極し
ギャップ6側が正電荷側に分極してステーター2とロー
ター3に静電引力を生じ、ローター3は矢印7の方向に
回転する。慣性回転で(c)図の02の時点、すなわち
PsとHの対極面aMa1時点に瞬時間Ns側電極4に
マイナス(−)の電圧を加え、Ns中のドナー電子がギ
ャップ6側に押しやられローター3の誘電体Rがざらに
誘電分極しギャップ6側が正電荷側に分極してステータ
ー2と口°−ター3に静電引力を生じローター3は矢印
7の方向に速度を増して回転する0以上のようにして可
動するものであるが、Ns側電極4に加える電圧の波高
によって回転速度を増減するものである。
Figure 4 is an explanatory diagram of a method for moving and braking a semiconductor motor when the stator channel is composed of a semiconductor and the rotor channel is composed of a dielectric.
) shows a control voltage waveform diagram, Figure 1 (e) shows a change in channel opposing electrode area as the rotor rotates, and Figure (d)
is a model diagram for explaining movement and braking of a semiconductor motor. 1 is a semiconductor integrated circuit element forming an electronic circuit network including a motor control circuit. Reference numeral 2 denotes a stator, which is a part of the semiconductor integrated circuit element and is composed of Ps, which is a P channel, and Ns, which is an N channel. A rotor 3 is constructed of a dielectric material R on a base material of an intrinsic semiconductor 5. 4
are electrodes, and there are electrodes that are electrically connected to all Ps of the stator 2 and apply a voltage El, and electrodes that are electrically connected to all Ns of the stator 2 and apply a voltage E2. Reference numeral 6 denotes a gap, which has a structure in which the stator 2 and rotor 3 do not come into direct contact. In such a structural configuration, (a)
The voltage shown in the figure is applied to the electrode PsllEl, and the voltage shown in the figure (b) is applied to N5@E2 of the electrode 4, and the voltage waveform is the one that follows the change in the area of the opposite electrode shown in the figure (C). In explanatory diagram (d), P
The area of opposite poles between s and R is Ma! Although the time points are illustrated, P
If a negative (-) voltage is always applied to the s electrode 4,
The acceptor holes in Ps are attracted to the electrode 4 side and R
, and the Ns side electrode 4 has an instantaneous negative (
-), the donor electrons in Ns are pushed to the gap 6 side, dielectrically polarizes the dielectric R of the rotor 3, polarizes the gap 6 side to the positive charge side, and creates an electrostatic attraction between the stator 2 and the rotor 3. is generated, and the rotor 3 rotates in the direction of the arrow 7. Due to inertial rotation, a negative (-) voltage is momentarily applied to the Ns side electrode 4 at the time 02 in the figure (c), that is, at the time aMa1 of the opposite electrode surface of Ps and H. In addition, the donor electrons in Ns are pushed to the gap 6 side, and the dielectric R of the rotor 3 becomes roughly dielectrically polarized, and the gap 6 side is polarized to the positive charge side, creating an electrostatic attraction between the stator 2 and the rotor 3. The rotor 3 is movable in the direction of the arrow 7 at a speed greater than 0, and the rotational speed is increased or decreased depending on the wave height of the voltage applied to the Ns side electrode 4.

[発明の効果] 以上のような本発明の一実施例から ■一般的に磁界に作用されたシステムにおいては、材料
構成によって残留磁気の継続性の作用を受けることがあ
り、磁界遮蔽には重装備となるが、電界遮蔽で済む本発
明は簡素な方法で可能となりコスト低減ができる。
[Effects of the Invention] From one embodiment of the present invention as described above, ■ In general, systems affected by a magnetic field may be affected by the continuity of residual magnetism depending on the material composition, and it is important to shield the magnetic field. Although it requires equipment, the present invention, which requires only electric field shielding, can be achieved by a simple method and can reduce costs.

■半導体モーターでは、ローター及びステーターのチャ
ンネル数を多くすることができ、チャンネル数に比例し
てトルクを大きくすることができる。
■In semiconductor motors, the number of channels in the rotor and stator can be increased, and the torque can be increased in proportion to the number of channels.

■半導体集積回路素子がモーターを構成することにより
、半導体集積回路素子におけるパッドとボンデング数が
削減されること、半導体集積回路素子の回路形成と同様
な技術でモーターのステーター電極と配線ができること
等により、超小型化とコスト低減及び品質的に信頼度の
向上を可能とした。
■Since the semiconductor integrated circuit element constitutes the motor, the number of pads and bonding in the semiconductor integrated circuit element can be reduced, and the stator electrodes and wiring of the motor can be formed using the same technology as the circuit formation of semiconductor integrated circuit elements. This has enabled ultra-miniaturization, cost reduction, and improved quality and reliability.

■誘電体のステーター及びローターのチャンネル分離を
真性半導体としたことにより、回転効率の向上とシャー
プな回転角制御を可能とした。
■By using an intrinsic semiconductor to separate the channels of the dielectric stator and rotor, improved rotation efficiency and sharp rotation angle control are possible.

■半導体を主要部に採用したことにより、消費電流が極
端に微少となり、エネルギー変・換効率は他に例のない
70%を趙える高効率を得た。
■By using semiconductors for the main parts, current consumption is extremely small, and energy conversion efficiency is unparalleled at 70%.

この他、ステーター及びローグーのチャンネルガ半導体
で構成する第1図の半導体モーターは、ステップモータ
ーやサーボモーターに適している。ステーター及びロー
ターのチャンネルが誘電体で構成する第2図の半導体モ
ーターは誘電率の高いチャンネル材として高トルクモー
ターに適している。ステーターのチャンネルが誘電体で
ローターのチャンネルが半導体で構成する第3図の半導
体モーターは、ステップモーターやす゛−ポモーグーに
適している。ステーターのチャンネルが半導体でロータ
ーのチャン・ネルが誘電体で構成する第4図の半導体モ
ーターは高速回転用やジャイロ用に適している。
In addition, the semiconductor motor shown in FIG. 1, which is composed of stator and Rogue channel semiconductors, is suitable for step motors and servo motors. The semiconductor motor shown in FIG. 2, in which the channels of the stator and rotor are made of dielectric material, is suitable for a high-torque motor as the channel material has a high dielectric constant. The semiconductor motor of FIG. 3, in which the stator channel is made of a dielectric material and the rotor channel is made of a semiconductor material, is suitable for a step motor or a motor. The semiconductor motor shown in Fig. 4, in which the stator channel is made of a semiconductor and the rotor channel is made of a dielectric material, is suitable for high-speed rotation and gyro applications.

以上のような効果を得たことにより、従来にはない新た
なシステムが多彩に構築されつつある。
As a result of the above-mentioned effects, a variety of new systems that have not existed before are being constructed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のステーター及びローターチャンネルが
半導体で構成する半導体モーターの可動及び制動方法の
説明図、第2図はステーター及びローターチャンネルが
誘電体で構成する半導体モーターの可動及び制動方法の
説明図、第3図はステーターのチャンネルが誘電体でロ
ーターのチャンネルが半導体で構成する半導体モーター
の可動及び制動方法の説明図、第4図はステーターのチ
ャンネルが半導体でローターのチャンネルが誘電体で構
成する半導体モーターの可動方法の説明図である。 l・・・半導体集積回路素子 2・・・ステーター   3・・・ローター4・・・電
極      5 ・・・真性半導体6・・・ギャップ 手続補正書坊式) 昭和62年03月13日
Fig. 1 is an explanatory diagram of a movable and braking method for a semiconductor motor in which the stator and rotor channels are made of semiconductors according to the present invention, and Fig. 2 is an explanatory diagram of a movable and braking method for a semiconductor motor in which the stator and rotor channels are made of dielectric materials. Figure 3 is an explanatory diagram of the movable and braking method of a semiconductor motor in which the stator channel is a dielectric and the rotor channel is a semiconductor, and Figure 4 is an explanatory diagram of the movable and braking method of a semiconductor motor in which the stator channel is a semiconductor and the rotor channel is a dielectric. FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for moving a semiconductor motor. l...Semiconductor integrated circuit element 2...Stator 3...Rotor 4...Electrode 5...Intrinsic semiconductor 6...Gap procedure correction book style) March 13, 1988

Claims (1)

【特許請求の範囲】 外部の電荷で作用する電荷を保有するローターと、電圧
によって作用する電荷を保有するステーターからなる半
導体モーターにおいて、ローター及びステーターが半導
体で構成する場合には、ステーターのNチャンネルには
負の電位を、ステーターのNチャネルとローターのNチ
ャンネルとの対極面積が最大時点から最小時点まで加え
、その後、前記対極面積が最大時点となる直前まで零電
位とすること、ステーターのPチャンネルには正の電位
をステーターのPチャンネルとローターのPチャンネル
との対極面積が最大時点から最小時点まで加え、その後
、前記対極面積が最大時点となる直前まで零電位とする
可動方法と、ステーターのNチャンネルとローターのN
チャンネルとが対極面積を有する最小時点から最大時点
までの任意の時間帯にステーターのNチャンネルに負の
電位を加える制動方法とステーターのPチャンネルとロ
ーターのPチャンネルとが対極面積を有する最小時点か
ら最大時点までの任意の時間帯にステーターのPチャン
ネルに正の電位を加える制動方法を具備し、ステーター
及びローターのチャンネルが誘電体で構成する場合は、
ステーターのチャンネルとローターのチャンネルとの対
極面積を有してから最大までの時間帯にステーターのチ
ャンネルに正または負の電位を加え、その後、対極面積
が減少する時間帯は零電位とする可動方法と、ローター
の回転速度を任意の速度まで減速する、または停止する
まで正または負に保持する制動方法を具備し、ステータ
ーのチャンネルが誘電体でローターのチャンネルが半導
体で構成する場合には、ステーターのチャンネルとロー
ターのPチャンネルとの対極面積最大から最小までの時
間帯にはステーターのチャンネルには正の電位を加え、
ステーターのチャンネルとローターのNチャンネルとの
対極面積最大から最小までの時間帯にはステーターのチ
ャンネルに負の電位を加える可動方法と、ステーターの
チャンネルとローターのPチャンネルとの対極面積最小
から最大までの時間帯にはステーターのチャネルには正
の電位を加え、ステーターのチャンネルとローターのN
チャネルとの対極面積最小から最大までの時間帯にはス
テーターのチャンネルには負の電位を加える制動方法を
具備し、ステーターのチャンネルが半導体でローターの
チャンネルが誘電体の場合には、ステーターのNチャン
ネルとローターのチャンネルとの対極面積最大の時点か
ら減少しはじめの瞬時間ステーターのPチャンネル ■■■d位を加え、ステーターのNチャンネルとロータ
ーのチャンネルとの対極面積最大時点から減少しはじめ
の瞬時間ステーターのNチャンネルに負の電位を加える
可動方法を具備する半導体モーター。
[Scope of Claims] In a semiconductor motor consisting of a rotor that holds charges that act on external charges and a stator that holds charges that act on voltage, when the rotor and stator are made of semiconductors, the N-channel of the stator A negative potential is applied to the N channel of the stator and the N channel of the rotor from the point in time when the opposing electrode area is at its maximum to the point in time at which it is at its minimum, and then the voltage is set to zero until just before the area of the opposing electrode reaches its maximum. A moving method in which a positive potential is applied to the channel from the time when the opposing electrode area between the stator P channel and the rotor P channel is the maximum to the minimum point, and then the potential is set to zero until just before the opposing electrode area reaches the maximum, and the stator N channel of and N of rotor
A braking method in which a negative potential is applied to the N channel of the stator at any time from the minimum point in time when the channels have opposite electrode areas to the maximum point in time, and from the minimum point in time when the stator P channel and the rotor P channel have opposite electrode areas. If a braking method is provided that applies a positive potential to the P channel of the stator at any time up to the maximum time, and the channels of the stator and rotor are made of dielectric material,
A moving method in which a positive or negative potential is applied to the stator channel during the time period from when the opposing electrode area between the stator channel and the rotor channel reaches its maximum, and after that, zero potential is applied during the time period when the opposing electrode area decreases. and a braking method for decelerating the rotational speed of the rotor to a desired speed or maintaining it in a positive or negative state until it stops, and if the stator channel is composed of a dielectric material and the rotor channel is composed of a semiconductor material, the stator A positive potential is applied to the stator channel during the period from the maximum to the minimum area of opposing electrodes between the channel and the P channel of the rotor.
A movable method that applies a negative potential to the stator channel during the time period from the maximum to the minimum area of opposing electrodes between the stator channel and the N channel of the rotor, and a method of applying a negative potential to the stator channel from the minimum to the maximum area of opposing electrodes between the stator channel and the P channel of the rotor. During the period of time, a positive potential is applied to the stator channel, and the stator channel and rotor N
The stator channel is equipped with a braking method that applies a negative potential during the time period from the minimum to the maximum area of the opposite electrode with the channel, and when the stator channel is a semiconductor and the rotor channel is a dielectric, the stator N Add the P channel of the stator, which begins to decrease from the maximum point of the opposing electrode area between the channel and the rotor channel, and add the P channel of the stator, which begins to decrease from the point of maximum opposing electrode area between the stator's N channel and the rotor channel. A semiconductor motor having a movable method of applying a negative potential to the N-channel of the instantaneous stator.
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JPH02114873A (en) * 1988-10-25 1990-04-26 Akio Takahashi Electrostatic motor
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