JP3144500B2 - 静電式アクチュエータ - Google Patents
静電式アクチュエータInfo
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- JP3144500B2 JP3144500B2 JP02302692A JP2302692A JP3144500B2 JP 3144500 B2 JP3144500 B2 JP 3144500B2 JP 02302692 A JP02302692 A JP 02302692A JP 2302692 A JP2302692 A JP 2302692A JP 3144500 B2 JP3144500 B2 JP 3144500B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電極間の静電力を利
用して物体を変位させる、外形がミリメートル以下の超
小型の静電式アクチュエータに関する。
用して物体を変位させる、外形がミリメートル以下の超
小型の静電式アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】図５にこの種の従来例を示す。これは、
櫛歯状の固定電極Ｋと可動電極Ｍとを適当なギャップを
設けて互いに噛み合わせ、両者に電圧を印加することに
より、櫛歯の長手方向に変位させ、櫛歯数に比例する静
電駆動力を得るものである。の如く電圧を印加したと
きは矢印Ｒ１の方向に、またの如く電圧を印加したと
きは矢印Ｒ２の方向にそれぞれ変位する。なお、Ｈは支
持部（固定部）を示す。この場合に作用する静電駆動力
Ｆはεを比誘電率、ε0 を真空の誘電率、ｄをギャップ
間距離、ｎを櫛歯数、ｔを歯厚、Ｖを印加電圧とすれ
ば、 Ｆ＝ε・ε0 ・ｎ・ｔ・Ｖ2 ／２ｄ …（１） として表わされる。
櫛歯状の固定電極Ｋと可動電極Ｍとを適当なギャップを
設けて互いに噛み合わせ、両者に電圧を印加することに
より、櫛歯の長手方向に変位させ、櫛歯数に比例する静
電駆動力を得るものである。の如く電圧を印加したと
きは矢印Ｒ１の方向に、またの如く電圧を印加したと
きは矢印Ｒ２の方向にそれぞれ変位する。なお、Ｈは支
持部（固定部）を示す。この場合に作用する静電駆動力
Ｆはεを比誘電率、ε0 を真空の誘電率、ｄをギャップ
間距離、ｎを櫛歯数、ｔを歯厚、Ｖを印加電圧とすれ
ば、 Ｆ＝ε・ε0 ・ｎ・ｔ・Ｖ2 ／２ｄ …（１） として表わされる。
【０００３】図６に別の従来例を示す。これは、固定電
極Ｋと可動電極Ｍとを対向配置し、両者に電圧を印加し
て矢印Ｆの如きギャップ間を小さくする方向の静電駆動
力を得るものである。この場合の静電駆動力Ｆはεを比
誘電率、ε0 を真空の誘電率、ｄをギャップ間距離、Ｓ
を対向面積、Ｖを印加電圧とすれば、 Ｆ＝ε・ε0 ・Ｓ・Ｖ2 ／２ｄ2 …（２） として表わされる。
極Ｋと可動電極Ｍとを対向配置し、両者に電圧を印加し
て矢印Ｆの如きギャップ間を小さくする方向の静電駆動
力を得るものである。この場合の静電駆動力Ｆはεを比
誘電率、ε0 を真空の誘電率、ｄをギャップ間距離、Ｓ
を対向面積、Ｖを印加電圧とすれば、 Ｆ＝ε・ε0 ・Ｓ・Ｖ2 ／２ｄ2 …（２） として表わされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記い
ずれのものも変位量が極めて小さいためその適用範囲や
用途が制限され、大きな変位量が要求される用途には適
用できないという問題がある。したがって、この発明の
課題は特に大きな変位量を発生し得るようにすることに
ある。
ずれのものも変位量が極めて小さいためその適用範囲や
用途が制限され、大きな変位量が要求される用途には適
用できないという問題がある。したがって、この発明の
課題は特に大きな変位量を発生し得るようにすることに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、この発明では、絶縁体を介して分割された１対
の固定電極を持つ固定子に対し複数の可動電極を複数の
弾性支持部材を介して連結し、隣り合う電極同士が互い
に異なる極性となるように各固定電極から弾性支持部材
を介して電圧を印加し、各電極間に作用する静電力を利
用して可動電極を変位させる静電式アクチュエータにお
いて、 前記複数の弾性支持部材のばね定数を、固定子に
近いものから遠くに離れるものの順にばね力を次第に弱
めていくように、互いに異ならせて設定してなることを
特徴としている。
るため、この発明では、絶縁体を介して分割された１対
の固定電極を持つ固定子に対し複数の可動電極を複数の
弾性支持部材を介して連結し、隣り合う電極同士が互い
に異なる極性となるように各固定電極から弾性支持部材
を介して電圧を印加し、各電極間に作用する静電力を利
用して可動電極を変位させる静電式アクチュエータにお
いて、 前記複数の弾性支持部材のばね定数を、固定子に
近いものから遠くに離れるものの順にばね力を次第に弱
めていくように、互いに異ならせて設定してなることを
特徴としている。
【０００６】
【作用】可動電極または可動子を支持ばね（弾性支持部
材）を介して互いに連結するとともに、そのばね定数
を、固定子に近いものから遠くに離れるものの順にばね
力を次第に弱めていくように互いに異ならせて設定し、
この支持ばねを介して電圧 を印加することで、比較的簡
単な構造で大きな変位を得られるようにする。
材）を介して互いに連結するとともに、そのばね定数
を、固定子に近いものから遠くに離れるものの順にばね
力を次第に弱めていくように互いに異ならせて設定し、
この支持ばねを介して電圧 を印加することで、比較的簡
単な構造で大きな変位を得られるようにする。
【０００７】
【実施例】図１はこの発明の原理を説明するための斜視
図である。同図において、１は固定電極１Ａ，１Ｂから
なる固定子、２は複数の可動電極２Ａ〜２Ｎからなる可
動子、３は絶縁体、４は支持ばね（弾性支持部材）、５
は摺動部、６はガラス基板をそれぞれ示している。 すな
わち、固定子１と複数の可動電極２Ａ〜２Ｎからなる可
動子２とが支持ばね４を介して互いに連結され、ガラス
基板６上に配置される。固定子１と第１の可動子２Ａと
の間および各可動子２Ａと２Ｂ，２Ｂと２Ｃ…は絶縁体
３によって図示のように絶縁され、各可動子２にはその
下面全体がガラス基板６に当接しないよう、摺動部５に
よって支えられている。
図である。同図において、１は固定電極１Ａ，１Ｂから
なる固定子、２は複数の可動電極２Ａ〜２Ｎからなる可
動子、３は絶縁体、４は支持ばね（弾性支持部材）、５
は摺動部、６はガラス基板をそれぞれ示している。 すな
わち、固定子１と複数の可動電極２Ａ〜２Ｎからなる可
動子２とが支持ばね４を介して互いに連結され、ガラス
基板６上に配置される。固定子１と第１の可動子２Ａと
の間および各可動子２Ａと２Ｂ，２Ｂと２Ｃ…は絶縁体
３によって図示のように絶縁され、各可動子２にはその
下面全体がガラス基板６に当接しないよう、摺動部５に
よって支えられている。
【０００８】したがって、固定子１の固定電極１Ａ，１
Ｂ間に図示のような直流電圧Ｅを印加すると、固定電極
１Ａと可動電極２Ａ，可動電極２Ａと２Ｂ，２Ｂと２Ｃ
…の間には、先の（２）式で示すような静電力が発生す
る。各電極間は支持ばね４を介して互いに連結されてい
るので、電極間の静電力が支持ばねの力に打ち勝てば可
動子２は固定子１に引き付けられ、これにより基準位置
から矢印方向へと変位（変位量ｘ）することになる。可
動子２は多数形成することが比較的容易であることか
ら、簡単な構造で大きな変位量を得ることが可能とな
る。なお、印加電圧Ｅと変位ｘとの関係を示すと、図２
のようになる。印加電圧Ｅ０が、電極間の静電力が支持
ばねの力に打ち勝つときの電圧を示す。また、ここでは
印加電圧を直流としているが、パルス状の電圧により繰
り返し駆動するようにしても良いものである。
Ｂ間に図示のような直流電圧Ｅを印加すると、固定電極
１Ａと可動電極２Ａ，可動電極２Ａと２Ｂ，２Ｂと２Ｃ
…の間には、先の（２）式で示すような静電力が発生す
る。各電極間は支持ばね４を介して互いに連結されてい
るので、電極間の静電力が支持ばねの力に打ち勝てば可
動子２は固定子１に引き付けられ、これにより基準位置
から矢印方向へと変位（変位量ｘ）することになる。可
動子２は多数形成することが比較的容易であることか
ら、簡単な構造で大きな変位量を得ることが可能とな
る。なお、印加電圧Ｅと変位ｘとの関係を示すと、図２
のようになる。印加電圧Ｅ０が、電極間の静電力が支持
ばねの力に打ち勝つときの電圧を示す。また、ここでは
印加電圧を直流としているが、パルス状の電圧により繰
り返し駆動するようにしても良いものである。
【０００９】図３はこの発明の実施例を示す斜視図であ
る。 これは、図１に示すものが電極間を互いに同じばね
力を持つ支持ばね４を介して互いに連結しているのに対
し、この実施例では固定子１に近いものから遠くに離れ
るものの順に、支持ばね４のばね力を次第に弱めて行く
ようにしたものであ る。ここでは支持ばね４の幅を順に
狭くしてばね力を次第に弱めるようにしているが、こう
する代わりにその厚みを変えるようにしても良い。こう
すれば、印加電圧Ｅと変位ｘとの関係を図４のようなス
テップ状の関係にすることができ、印加電圧Ｅの大きさ
に応じた変位ｘを得ることが可能となる。印加電圧Ｅ１
が、電極間の静電力が先端の支持ばねの力に打ち勝つと
きの電圧を示す。
る。 これは、図１に示すものが電極間を互いに同じばね
力を持つ支持ばね４を介して互いに連結しているのに対
し、この実施例では固定子１に近いものから遠くに離れ
るものの順に、支持ばね４のばね力を次第に弱めて行く
ようにしたものであ る。ここでは支持ばね４の幅を順に
狭くしてばね力を次第に弱めるようにしているが、こう
する代わりにその厚みを変えるようにしても良い。こう
すれば、印加電圧Ｅと変位ｘとの関係を図４のようなス
テップ状の関係にすることができ、印加電圧Ｅの大きさ
に応じた変位ｘを得ることが可能となる。印加電圧Ｅ１
が、電極間の静電力が先端の支持ばねの力に打ち勝つと
きの電圧を示す。
【００１０】
【発明の効果】この発明によれば、可動電極または可動
子を支持ばねを介して互いに連結するとともに、固定子
に近いものから遠くに離れるものの順に、支持ばねのば
ね力を次第に弱めて行き、この支持ばねを介して電圧を
印加するようにしたので、比較的簡単な構造でステップ
状に変化する大きな変位を得ることが可能となる利点が
もたらされる。
子を支持ばねを介して互いに連結するとともに、固定子
に近いものから遠くに離れるものの順に、支持ばねのば
ね力を次第に弱めて行き、この支持ばねを介して電圧を
印加するようにしたので、比較的簡単な構造でステップ
状に変化する大きな変位を得ることが可能となる利点が
もたらされる。
【図１】この発明の原理を説明するための斜視図であ
る。
る。
【図２】図１の動作を説明するための説明図である。
【図３】この発明の実施例を示す斜視図である。
【図４】図３の動作を説明するための説明図である。
【図５】従来例を示す概要図である。
【図６】別の従来例を示す概要図である。
１…固定子、１Ａ，１Ｂ…固定電極、２…可動子、２Ａ
〜２Ｎ…可動電極、３…絶縁体、４…支持ばね、５…摺
動部、６…ガラス基板。
〜２Ｎ…可動電極、３…絶縁体、４…支持ばね、５…摺
動部、６…ガラス基板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 1/00
Claims (1)
- 【請求項１】 絶縁体を介して分割された１対の固定電
極を持つ固定子に対し複数の可動電極を複数の弾性支持
部材を介して連結し、隣り合う電極同士が互いに異なる
極性となるように各固定電極から弾性支持部材を介して
電圧を印加し、各電極間に作用する静電力を利用して可
動電極を変位させる静電式アクチュエータにおいて、 前記複数の弾性支持部材のばね定数を、固定子に近いも
のから遠くに離れるものの順にばね力を次第に弱めてい
くように、互いに異ならせて設定してなる ことを特徴と
する静電式アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02302692A JP3144500B2 (ja) | 1992-02-10 | 1992-02-10 | 静電式アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02302692A JP3144500B2 (ja) | 1992-02-10 | 1992-02-10 | 静電式アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05219760A JPH05219760A (ja) | 1993-08-27 |
| JP3144500B2 true JP3144500B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=12098969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02302692A Expired - Fee Related JP3144500B2 (ja) | 1992-02-10 | 1992-02-10 | 静電式アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144500B2 (ja) |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19802535C2 (de) * | 1998-01-23 | 2000-07-13 | Juergen Hesselbach | Mikroaktor |
| US6184607B1 (en) * | 1998-12-29 | 2001-02-06 | Honeywell International Inc. | Driving strategy for non-parallel arrays of electrostatic actuators sharing a common electrode |
| US6837476B2 (en) | 2002-06-19 | 2005-01-04 | Honeywell International Inc. | Electrostatically actuated valve |
| US6568286B1 (en) | 2000-06-02 | 2003-05-27 | Honeywell International Inc. | 3D array of integrated cells for the sampling and detection of air bound chemical and biological species |
| US6729856B2 (en) | 2001-10-09 | 2004-05-04 | Honeywell International Inc. | Electrostatically actuated pump with elastic restoring forces |
| JP4625951B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-02-02 | 国立大学法人山口大学 | 静電アクチュエータ |
| US7320338B2 (en) | 2005-06-03 | 2008-01-22 | Honeywell International Inc. | Microvalve package assembly |
| JP5076063B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2012-11-21 | 秋田県 | アクチュエータ |
| US9995486B2 (en) | 2011-12-15 | 2018-06-12 | Honeywell International Inc. | Gas valve with high/low gas pressure detection |
| US8905063B2 (en) | 2011-12-15 | 2014-12-09 | Honeywell International Inc. | Gas valve with fuel rate monitor |
| US9835265B2 (en) | 2011-12-15 | 2017-12-05 | Honeywell International Inc. | Valve with actuator diagnostics |
| US8899264B2 (en) | 2011-12-15 | 2014-12-02 | Honeywell International Inc. | Gas valve with electronic proof of closure system |
| US9074770B2 (en) | 2011-12-15 | 2015-07-07 | Honeywell International Inc. | Gas valve with electronic valve proving system |
| US9851103B2 (en) | 2011-12-15 | 2017-12-26 | Honeywell International Inc. | Gas valve with overpressure diagnostics |
| US8947242B2 (en) | 2011-12-15 | 2015-02-03 | Honeywell International Inc. | Gas valve with valve leakage test |
| US9557059B2 (en) | 2011-12-15 | 2017-01-31 | Honeywell International Inc | Gas valve with communication link |
| US9846440B2 (en) | 2011-12-15 | 2017-12-19 | Honeywell International Inc. | Valve controller configured to estimate fuel comsumption |
| US8839815B2 (en) | 2011-12-15 | 2014-09-23 | Honeywell International Inc. | Gas valve with electronic cycle counter |
| US9234661B2 (en) | 2012-09-15 | 2016-01-12 | Honeywell International Inc. | Burner control system |
| US10422531B2 (en) | 2012-09-15 | 2019-09-24 | Honeywell International Inc. | System and approach for controlling a combustion chamber |
| EP2868970B1 (en) | 2013-10-29 | 2020-04-22 | Honeywell Technologies Sarl | Regulating device |
| US10024439B2 (en) | 2013-12-16 | 2018-07-17 | Honeywell International Inc. | Valve over-travel mechanism |
| US9841122B2 (en) | 2014-09-09 | 2017-12-12 | Honeywell International Inc. | Gas valve with electronic valve proving system |
| US9645584B2 (en) | 2014-09-17 | 2017-05-09 | Honeywell International Inc. | Gas valve with electronic health monitoring |
| US10503181B2 (en) | 2016-01-13 | 2019-12-10 | Honeywell International Inc. | Pressure regulator |
| US10564062B2 (en) | 2016-10-19 | 2020-02-18 | Honeywell International Inc. | Human-machine interface for gas valve |
| US11073281B2 (en) | 2017-12-29 | 2021-07-27 | Honeywell International Inc. | Closed-loop programming and control of a combustion appliance |
| US10697815B2 (en) | 2018-06-09 | 2020-06-30 | Honeywell International Inc. | System and methods for mitigating condensation in a sensor module |
-
1992
- 1992-02-10 JP JP02302692A patent/JP3144500B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05219760A (ja) | 1993-08-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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