JPS6395860A

JPS6395860A - 静電アクチユエ−タ

Info

Publication number: JPS6395860A
Application number: JP24124386A
Authority: JP
Inventors: Eigo Kawakami; 英悟川上; Nobuo Watanabe; 信男渡辺; Hiroshi Yoneda; 弘米田; Hiroyasu Nose; 博康能瀬; Tetsuya Yano; 哲哉矢野; Tomoji Komata; 小俣　智司; Satoshi Yuasa; 聡湯浅; Yasuhiko Ishiwatari; 恭彦石渡; Masato Niibe; 正人新部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-10-13
Filing date: 1986-10-13
Publication date: 1988-04-26
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH06101938B2

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］本発明は静電力を用いて可動子を移動させる静電アクチ
ュエータに関するものである。

［従来の技術］従来のアクチュエータは主として電磁力を利用したもの
であり、その特質上電磁コイルや永久磁石等を備えなけ
ればならず、構造が複雑で、また消費電力も非常に大き
いものであった。このため、アクチュエータよりの発熱
量も大きかった。

このため、これらの点を解決するため、電磁力に変えて
静電力を利用したものとして、エレクトレットを用いた
同期モータ（例えば実開昭５７−９８１９１号等）が提
案されている。このような静電力を利用したアクチュエ
ータの駆動力は、印加電圧（Ｖ）の２乗に比例し、固定
子と可動子問距１１ａ（ｄ）に反比例することがわかっ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、エレクトレットタイプのアクチュエータはエレ
クトレットを用いなければならず、電機子を小型化する
のは難かしく、電極の大きさや距ｌｉｄについても充分
考慮されているとは言えないものであった。

更にエレクトレットの作成には、特殊な工程が必要なた
めコストアップが避けられなかった。

［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、小型かつ構成の簡単な廉価なアクチュエー
タを提供するため本発明の一実施例は以下の構成を備え
る。

即ち、複数の電極を所定の間隔で配設した固定子と、該
固定子の電極配設面と一定の間隙をおいて相対的に移動
可能な８電材料からなる可動子を備える。

［作用］以上の構成において、固定子の電極に順次電圧を印加し
、電極よりの発生電界を８勤させることによって前記可
動子を移動させる。

［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斜視図であり、図中、
１は固定子でその表面に電極２が形成されている。本実
施例においては、固定子１にはガラスを使用し、その表
面に電極パターンを蒸着して形成している。この電極の
バターニングはエツチング等、種々の方法を取ることが
できる。また、固定子１はガラスに限るものではなく、
絶縁性のあるものであればプラスチックスやセラミック
ス等であってもよい。なお、電極にはＣｒを用いている
が、Ａｇ、Ａｕ、Ａ旦、Ｃｕ等の各種導電性金属を用い
てバターニングしてもよい。

また、３は誘電体より成る可動子であり、本実施例では
可動子３としてガラスを用いている。この可動子は誘電
率が低く（例えば誘電率ε＝１〜１０程度が望ましい）
、また、抵抗値の高いものであればよく、フェノール樹
脂等で形成することもできる。

この可動子３と固定子１間は、不図示の両者を所定間隙
に保持するための保持手段により一定間隙に保たれ、図
の矢印ａ又は矢印す方向に移動可能に構成されている。

本実施例においては、電極２のパターン幅３゜μｍ１パ
タ一ンピツチ８０μｍに形成し、固定子１と可動子３と
の間の間隙は１０μｍとしている。このパターンピッチ
及び間隙を微小化することにより、可動子３上に発生す
るトルクはより大きなものとなる。

また、４は固定子１表面の電極に所定の電圧を印加する
ための駆動回路であり、駆動回路４よりは図示の如く、
φＡ（５）、φＢ（６）、φＣ（７）の３相の駆動出力
があり、各相は順次図示の如く交互に電極２に接続され
ている。

この駆動回路４による電極への電圧印加タイミングを第
２図（ａ）、（ｂ）に示す。ここで第２図（ａ）は各相
（各電極）にＯＶ／＋ＶＶのパルス状電圧を印加した場
合、第２図（ｂ）は＋Ｖ／−■の交流電圧を印加した場
合を示している。

φＡ（５）、φＢ（６）、φＣ（７）の各相に第２図（
ａ）に示すようなパルス状の電圧（横軸は時間ｔを表わ
す）を加えると、第１図の矢印ａの方向に移動電界が発
生する。すると、可動子３にこの８動電界により電荷が
８起され、移動電界に対しであるすべりをもって同じ矢
印ａ方向に追従する駆動力が働く、第２図（ｂ）に示す
交流電圧を印加しても同様である。

但し、相順はＡ、こ、Ｂ、λ、Ｃ１百、Ａ・・・（−は
１８０°位相のずれたものを意味する）が望ましい。逆
方向（矢印す方向）に可動子３を動かすには、印加電圧
の相順を逆にしてやればよく、実施例の場合、３相のう
ちの２相を入れ換えてやればよい。また、相数は移動電
界を発生させられるものであれば同相でも構わない。

［第２実施例］固定子１と可動子３を所定間隙に保持する保持手段を備
えた本発明に係る他の実施例を第３図、第４図に示す。

ここで、第３図は側面断面図、第４図は正面断面図を示
す。

図中、１０は非導電性のビーズであり、外径約５０μｍ
のガラスを用いている。本例においては固定子１上の電
極パターンは埋込型となっており、固定子１表面をビー
ズ１０が自由に回動可能に形成されている。なお、この
ビーズ１ｏに変え、コロタイプのものを用いてもよい。

以上の構成において、ビーズ１０により、固定子１と可
動子３間の微小ギャップを保持しつつ可動子３が移動可
能である。電極２のパターン幅１２０μｍ、パターンピ
ッチ３２０μｍとした時に、電極２に最大ＤＣ５００Ｖ
の電圧を印加した時の可動子３に発生する推力は約０．
７ｇであった。

［第３実施例］更に本発明に係る他の実施例を第５図（Ａ）。

（Ｂ）に示し、第５図（Ａ）は他の実施例の斜視図、第
５図（Ｂ）はそのＡ−Ａ’面断面図である。

図中１は第１図と同様ガラス等の表面にＣｕ、Ｃｒ等の
電極がバターニングされた固定子である。ここでは、固
定子１と可動子３との間隙を挟めるため、固定子１をベ
ース２０に固定し、ベース２０上の固定子１外方部にリ
テーナ２２ａ。

２２ｂを配設し、リテーナ２２ａ、２２ｂ内に一定間隙
で非導電性のボール２３を保持している。なお、第５図
（Ａ）においては、固定子１表面の電極は不図示として
いるが、第１図と同様に配設されている。ボール２３は
その直径から固定子１の厚みを差し引いた距離に固定子
１と可動子３とのギャップを保持する。

以上の構成によりボール２３の良好な転動状態を維持し
つつ固定子１と可動子３間の間隙を狭くすることができ
る。固定子１と可動子３の間隙はボール２３の大きさに
影響される。しかし、ボール２３が良好に転動するため
には、ある程度の大きさがあったほうがよく、このため
本例ではボール２３の外径８００μｍ１固定子１の厚さ
７９０μｍとし、間隙１０μｍを実現している。なお、
この時の固定子１表面の電極パターンを幅３０μｍ１ピ
ッチ８０μｍとし、電極に最大２００Ｖの電圧を印加し
た時の可動子３に発生する推力は約１．０ｇとなった。

なお、以上の説明は全て可動子の片側に固定子があるも
ので行なったが、両側にあってももちろん構わない。両
側式とすることで駆動力を２倍にすることができる。

以上説明したように、固定子の電極をバターニングで作
成し、可動子として誘電材料を用い、ビーズやボールを
介して支持することにより以下に示すような効果が得ら
れる。

（１）電極をバターニングで作成するとともに、固定子
と可動子のギャップの微小化により、小型で薄形のアク
チュエータが可能となる。

（２）ギャップの微小化に伴い、印加電圧が低減で籾、
より消費電力の少ないアクチュエータが可能である。

（３）可動子として、エレクトレットのような特殊な材
料は必要なく、ガラスやフェノール樹脂のような安価な
誘電材料でよい。

（４）部分的に誘電材料をつけることにより、カードや
シートそのものを可動子とするような搬送システムを構
築できる。

（５）静電力で駆動するため、消費電力が極めて少なく
て済み、ジュール熱による発熱のおそれもない。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、特殊な材料でなく
、安価な誘電材料によって低消費電力の静電アクチュエ
ータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の斜視図、第２図（ａ）
、（ｂ）は本実施例の電極への印加電圧駆動タイミング
チャート、第３図、第４図は本発明に係る他の実施例の断面図、第５図（Ａ）は本発明に係る更に他の実施例の一部切欠
斜視図、第５図（Ｂ）は第５図（Ａ）のＡ−Ａ　′面断面図であ
る。図中、１・・・固定子、２・・・電極、３・・・可動子
、４・・・駆動回路、１０・・・ビーズ、２０・・・ベ
ース、２２ａ、２２ｂ・・・リテーナ、２３・・・ボー
ルである。特許出願人　　　　　キャノン株式会社手続補正書（自
発）昭和６１年１２月　１日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の電極を所定の間隔で配設した固定子と、該
固定子の電極配設面と一定の間隔をおいて相対的に移動
可能な誘電材料からなる可動子とから構成され、前記固
定子の電極に順次電圧を印加し、電極よりの発生電界を
移動させることによつて前記可動子を移動させるように
したことを特徴とする静電アクチュエータ。
（２）電極は互いに複数相に接続され、該相毎に印加す
る電圧を変化させて可動子を移動させることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の静電アクチュエータ。
（３）前記間隙を保持するために、前記固定子と前記可
動子の間に複数の転動部材を配置したことを特徴とする
特許請求の範囲第１項又は第２項記載の静電アクチュエ
ータ。