JPH0365081A - 静電モータ - 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、静電モータ、更に詳細には、複数の電極を周
期的に配置した固定子と、この固定子と所定の間隔を保
って相対的に移動可能で、固定子と同じ周期で複数の電
極を配置した可動子とを備え、固定子と可動子の電極間
に電圧を印加して発生する静電力を駆動力とする静電モ
ータに関する。

［従来の技術Ｊ 最近、微細技術の進歩にともないマイクロアクチュエー
タとして静電モータを利用する研究が活発に行なわれて
いる。静電モータは、周期的に配置された複数の電極を
支持する基板を可動子とし、一方、同様に周期的に配置
された電極基板を固定子として配置し、固定子と可動子
の各電極に駆動電圧を印加することにより、電極間に発
生する静電的吸引力を駆動力とするモータである。

このような静電モータは、従来主流であった電磁モータ
と比較して、構造が簡単で超小型であり、しかも消費電
力が少ないために電磁モータでは実現不可能なマイクロ
アクチュエータとしてその応用が期待されている。この
ような、超小型のアクチュエータとして、例えば特開昭
６３−１３６９７８号公報には、リニア型の静電モータ
が説明されている。この静電モータでは、第７図、第８
図に図示したように固定子３０上に互いに所定のピッチ
ずらして３相の電極３１〜３３と可動子の移動中心、＊
ｘ−ｘ’に対して対称に配置された電極３１’〜３３°
が配置されており、一方可動子３５上には固定子の各電
極を横切る長さの電極３６が形成されており、固定子と
可動子の各電極間に電圧を印加して静電力を発生させて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ このような従来の静電モータの場合、固定子上に配置さ
れた３相の電極３１〜３３と３１°〜３３“を対称にし
て配置するのは、回転モーメントを発生させないように
するためであり、このように左右対称な相構造を有する
静電モータの場合、３相の構造であると、第７図に図示
したように最低でも６相の構造が必要となり、電極構造
が複雑になるとともに横ズレに対する引き戻す力を発生
することにもなるという欠点があった。

さらに、静電モータの場合、発生する静電力を大きくす
るために、固定子と可動子の電極の間隔を可能な限り狭
いものにしている。このように狭い間隔で対峙された固
定子と可動子の電極間に導電性のゴミが存在すると、電
圧供給ラインがショートしてかまい電極が破壊されてし
まう問題があった。また、従来の静電モータでは、各電
極に対してそれぞれ設けられた１本の電圧供給ラインを
介して電圧を供給しているので、ゴミ等により機械的摩
擦が生じると電圧供給ラインが断線し、静電モータの正
常な動作が保証できないという欠点があった。

従って、本発明は、このような従来の欠点を解消するた
めになされたもので、電極構造が簡単で、しかも固定子
と可動子の電極間に存在するゴミ等に影響されることな
く、正常な動作が保証できる静電モータを提供すること
を課題とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、このような課題を解決するために、複数の電
極を周期的に配置した固定子と、この固定子と所定の間
隔を保って相対的に移動可能で、固定子と同じ周期で複
数の電極を配置した可動子とを備え、固定子と可動子の
電極間に電圧を印加して発生する静電力を駆動力とする
静電モータにおいて、前記固定子と可動子の各電極の移
動方向に沿った両側にそれぞれ電圧供給ラインを設ける
構成を採用した。

［作用］ このような構成では、電圧供給ラインは、電極の片側だ
けでなく、両側に設けられており、可動子の進行方向に
垂直なモーメント成分は、両側の２本の電圧供給ライン
の静電力により固定され、回転モーメントが発生しなく
なるので、多相構造にしても電極構造を簡単なものにす
ることができる。また、各電極の両側にそれぞれ電圧供
給ラインが設けられているので、１本の電圧供給ライン
が断線してももう１本の電圧供給ラインが存在するので
、不測の事態に備えることができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する
。

第１図には、本発明の一実施例に係わる静電モータの全
体構成が図示されており、同図において符号１に示すも
のは、可動子であり、第２図に図示されているように、
よく洗浄した例えば、２７ｍｍＸ７０ｍｍ％’０．７ｍ
ｎ＋の大きさの薄膜ガラス基板３と、その上に配置され
た上部電極４から構成されている。この可動子ｌと所定
距離を保って相対的に移動可能な固定子２が配置され、
この固定子２は、下部電極６を配置した、可動子ｌと同
様な薄膜ガラス基板５から構成されている。

下部電極６は、第３図に詳細に図示されているように、
３相の電圧φＡ、φＢ、φＣが印加される３つの櫛形の
電極６ａ、６ｂ、６ｃからできており、２０ｇｍ＋　　
（ａ）　Ｘ６ｍｍ　　（Ｃ）　、でピッチ（ｂ）が６０
μｍの単位電極６°を周期的に配置して構成されている
。各電極６ａ、６ｂ、６ｃはそれぞれ互いに所定の位相
、この実施例では、３分のｌピッチに相当する位相ずら
して周期的に配置されている、さらに、各電極６ａ、６
ｂ、６Ｃには、移動方向に沿ってその両側に電圧供給ラ
イン１９．１９’、１９″が形成されており、各電極に
は、３相の電圧φＡ、φＢ、φＣがこの電圧供給ライン
１９．１９°、１９″を介して供給される。

一方、上部電極４は、第４図に図示したように電極４ａ
、４ｂ、４Ｃからなる一体のパターンから形成されてお
り、電極４ａ、４ｂ、４Ｃは、それぞれ下部電極６ａ、
６ｂ、６Ｃに対応して配置されている。上部電極の単位
電極４゛も下部電極の単位電極６°と同様なサイズとな
っている。また、電極４ａ、４ｂ、４Ｃは、電極６ａ、
６ｂ、６Ｃと異なり位相をずらすことなく、周期的に配
置されている。また、各電極４ａ、４ｂ、４Ｃには、下
部電極と同様に移動方向に沿ってその両側に電圧供給ラ
イン２２．２２′、２２″が形成されている。なお、上
部電極の各電極ならびに電圧供給ラインは、一体に形成
されて、全体がアース２３に接続されている。

１コ これらの固定子と可動子の電極バターゾ￥れぞれ、同じ
工程により以下のようにして製作される。すなわち、ま
ず基板３．５にそれぞれモリブデンを約１００ロス蒸着
する。続いて、レジスト剤を付着させた後、ホトマスク
を載せ、紫外線によりバターニングを行う。ＲＩＥ　（
リアクチイブイオンエツチング）によりモリブデンのエ
ツチングを行なうことによりそれぞれ微細加工の上部電
極４及び下部電極６のバターニングを行なう、続いて、
レジスト剤を除去した後、メタルマスクを用いて５ｉ０
２層７．８を約１０００Ａ蒸着し、それぞれ上部電極４
、下部電極６を被覆する。このようにして作製した可動
子ｌと固定子２を向い合わせ、電極４．６間のギャップ
を約１０１ｍに保持するようにして全体の静電モータを
構成する。

第５図には、このように構成された静電モータを駆動す
る駆動回路図が図示されている。同図において、発振器
１４よりクロックを送り、カウンタ１５に信号を入力し
、カウンタ１５より３分周された信号を得る。この信号
と発振器のクロックをシフトレジスタ１６に入力し、互
いに１２０゜位相のずれた３相の矩形波信号を得る。そ
の後、ブースタ１７をへて、第６図に図示したような３
相１００Ｖの矩形波信号を得る。

このような構成において、第６図に図示したような互い
に１２０’位相のずれたφＡ、φＢ、φＣの電圧が固定
子２の電極６ａ、６ｂ、６Ｃの電圧供給パッド１８に印
加される。印加電圧は、各相の電圧供給ライン１９．１
９°、１９″を介してそれぞれ各相の電極部分２０に供
給される。この場合、まず電極４ａと６ａが重なってい
ると、隣接する電極が１／３ピツチずつずれているので
、電極４ｂと６ｂの２つの電極の端部が接する状態にな
る。ここで、上部電極４ａ、４ｂ、４Ｃの相間は、常に
アースするようにしておく。

電極６ａにもし電荷が貯っていたら放電させ、電極４ｂ
と電極６ｂにφＢ相の電圧を印加する。電極は、静電力
により互いに引合い電極４ｂと電極６ｂが重なるまで移
動する。そのときこんどは電極４ｃと電極６ｃの２つの
電極の端部が接する状態となる。同様に電極６ｂに貯っ
た電荷を放電させ、今度は電極４ｃと電極６ｃにφＣ相
の電圧を印加する。以下同様の繰り返しにより電極を動
かすことによりモータとして駆動するこ、とができる。

このような構成では、電圧供給ライン１９．１９°、１
９“並びに２２．２２°　２２″が電極の移動方向に沿
って両側に設けられており、可動子の進行方向に垂直な
モーメント成分は、両側の２本の電圧供給ラインの静電
力により固定され、回転モーメントが発生しなくなるの
で、多相構造にしても電極構造を簡単なものにすること
ができる６また、各電極の両側にそれぞれ電圧供給ライ
ンが設けられているので、１本の電圧供給ラインが断線
してももう１本の電圧供給ラインが存在するので、静電
モータはなんら支障なく動作することになる。

また、上述した実施例では、３相の構造の静電モータに
ついて説明したが、本発明の特徴は、静電モータの固定
子と可動子の各電極の移動方向に沿った両側にそれぞれ
電圧供給ラインを設ける構造にあるもので、原理的には
、ｌ相の構造あるいは３相以上の多相構造の静電モータ
にも適用できるものである。

さらに、上述した実施例において、電極保持基板３．５
としてガラス基板以外に高分子基板（ＰＭＭＡ）も使用
できる。また、電極材料としてモリブデン以外に高融点
金属もしくは導電性高分子膜も使用できる。

［発明の効果１ 以上説明したように、本発明では、静電モータの固定子
と可動子の各電極の移動方向に沿った両側にそれぞれ電
圧供給ラインを設けるようにしているので、可動子の進
行方向に垂直なモーメント成分は、両側の２本の電圧供
給ラインの静電力により固定され、回転モーメントが発
生しなくなり、多相構造にしても電極構造を簡単なもの
にすることができる。また、各電極の両側にそれぞれ電
圧供給ラインが設けられているので、１本の電圧供給ラ
インが断線してももう１本の電圧供給ラインが存在する
ので、正常な静電モータの動作力Ｓ保証される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の静電モータの全体の構成を示す斜視
図、第２図は、第１図の静電モータの構造断面図、第３
図は固定子の構造を示す説明図、第４図は、可動子の構
造を示す説明図、第５図は静電モータの駆動回路図、第
６図は印加電圧のタイミングチャート図、第７図は、従
来の静電モータの固定子の構造を示す説明図、第８図は
、従来の静電モータの可動子の構造を示す説明図である
。 ｌ−・・可動子、　　２−・−同定子、３・・・基板、
４・・・上部電極、　　６−・−下部電極、１９．１９
’、１９″、２２．２２°、２２″・・・電圧供給ライ
ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数の電極を周期的に配置した固定子と、この固定
   子と所定の間隔を保って相対的に移動可能で、固定子と
   同じ周期で複数の電極を配置した可動子とを備え、固定
   子と可動子の電極間に電圧を印加して発生する静電力を
   駆動力とする静電モータにおいて、前記固定子と可動子
   の各電極の移動方向に沿った両側にそれぞれ電圧供給ラ
   インを設けるようにしたことを特徴とする静電モータ。 ２）前記固定子に少なくとも３相の電極を互いに所定の
   ピッチずらして配置するようにし、各相の電極の移動方
   向に沿った両側にそれぞれ電圧供給ラインを設けるよう
   にしたことを特徴とする請求項第１項に記載の静電モー
   タ。