JPH04112688A - 集積型静電アクチュエータ - Google Patents
集積型静電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH04112688A JPH04112688A JP22792290A JP22792290A JPH04112688A JP H04112688 A JPH04112688 A JP H04112688A JP 22792290 A JP22792290 A JP 22792290A JP 22792290 A JP22792290 A JP 22792290A JP H04112688 A JPH04112688 A JP H04112688A
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- JP
- Japan
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- electrostatic
- dielectric
- electrodes
- transmitted
- actuator
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、産業用製品・自動車機器部品・家庭電化製品
・ＯＡ機器などに用いられる機械の駆動部分に利用する
集積型静電アクチュエータに関（従来の技術） 産業用製品・自動車機器部品・家庭電化製品−ＯＡ機器
などに用いられる機械の駆動部分には、従来磁気力を利
用した回転型モータや、リニアモータ・ステッピングモ
ータなどが利用されていた。
・ＯＡ機器などに用いられる機械の駆動部分に利用する
集積型静電アクチュエータに関（従来の技術） 産業用製品・自動車機器部品・家庭電化製品−ＯＡ機器
などに用いられる機械の駆動部分には、従来磁気力を利
用した回転型モータや、リニアモータ・ステッピングモ
ータなどが利用されていた。
また、静電力を利用したアクチュエータの開発が行われ
ているが、実用に供する程度の出力を持つものはまだ実
用化されていない。
ているが、実用に供する程度の出力を持つものはまだ実
用化されていない。
（発明が解決しようとする課題）
近年においては、上述のような機構部分を起動するため
の静電アクチュエータの高出力密度化、駆動パターンの
複雑化および微小変位の制御を必要とする技術需要が増
えつつある。しかしながら、従来の磁気アクチュエータ
では、多岐に渡り拡大する要望に対してすべてを満足さ
せることは困難である。これに対して上記のような要望
を満足させる可能性があるものとしては、出力／重量比
が磁気アクチュエータと比べ大きくなるという利点があ
る静電アクチュエータが考えられる。しかし、静電アク
チュエータは現在実用に耐え得るような出力を持つに至
っておらず、実用化はされていない。
の静電アクチュエータの高出力密度化、駆動パターンの
複雑化および微小変位の制御を必要とする技術需要が増
えつつある。しかしながら、従来の磁気アクチュエータ
では、多岐に渡り拡大する要望に対してすべてを満足さ
せることは困難である。これに対して上記のような要望
を満足させる可能性があるものとしては、出力／重量比
が磁気アクチュエータと比べ大きくなるという利点があ
る静電アクチュエータが考えられる。しかし、静電アク
チュエータは現在実用に耐え得るような出力を持つに至
っておらず、実用化はされていない。
このように静電アクチュエータが実用に至らない理由が
以下にあげる。
以下にあげる。
静電アクチュエータを磁気モータと同しような規模で製
作しようとしたことにある。静電力はμｍからｎｍの大
きさの微小なスケールにおいて、電磁力より有効になる
ものである。したがって、静電アクチュエータの基本的
単位は極めて微小なものとならざるを得ない。このため
、磁気アクチュエータよりも出力／重量比は大きくなる
が、単体の静電アクチュエータの出力は磁気アクチュエ
ータよりも小さくなってしまうことであった。
作しようとしたことにある。静電力はμｍからｎｍの大
きさの微小なスケールにおいて、電磁力より有効になる
ものである。したがって、静電アクチュエータの基本的
単位は極めて微小なものとならざるを得ない。このため
、磁気アクチュエータよりも出力／重量比は大きくなる
が、単体の静電アクチュエータの出力は磁気アクチュエ
ータよりも小さくなってしまうことであった。
このような出力不足を補うために集積型静電アクチュエ
ータが開発されているが、現実に集積化した出力を得る
ための有効な手段が見出だせていないことにある。具体
的には、集積化のための静電アクチュエータ全部品に関
して加工精度および組立精度の高さが要求されるのであ
る。特に剛性の高い材質でこれらの部材を連結させるに
は、静電アクチュエータを構成する部品名々すべてに対
して非常に高い加工精度および組立精度の高さが要求す
るのはとても難しく、どれか一つの部品の加工精度や、
組立時の組立精度に問題があると、誘電体の駆動時に生
しる摩擦力が大きくなり、出力を著しく損なうこととな
った。
ータが開発されているが、現実に集積化した出力を得る
ための有効な手段が見出だせていないことにある。具体
的には、集積化のための静電アクチュエータ全部品に関
して加工精度および組立精度の高さが要求されるのであ
る。特に剛性の高い材質でこれらの部材を連結させるに
は、静電アクチュエータを構成する部品名々すべてに対
して非常に高い加工精度および組立精度の高さが要求す
るのはとても難しく、どれか一つの部品の加工精度や、
組立時の組立精度に問題があると、誘電体の駆動時に生
しる摩擦力が大きくなり、出力を著しく損なうこととな
った。
また一方、一般に構成素材および機ｆｆｆｊ面から電磁
気力で働くアクチュエータを柔軟構造にすることが困難
であった。しかし最近では、使用目的の多様化などから
応用面で柔軟なアクチュエータへの要求度が高まってき
ている。
気力で働くアクチュエータを柔軟構造にすることが困難
であった。しかし最近では、使用目的の多様化などから
応用面で柔軟なアクチュエータへの要求度が高まってき
ている。
本発明はこのような課題を解決し、微小な出力から大出
力までの出力設定が何能な、かつ集積化が容易で、柔軟
な構造のアクチュエータを実現することを目的とする。
力までの出力設定が何能な、かつ集積化が容易で、柔軟
な構造のアクチュエータを実現することを目的とする。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
コンデンサを形成するように配置された第１及び第２の
電極と、この第１及び第２の電極間に配置された誘電体
とを備え、電極間に電圧を印加することにより誘電体と
電極との間あるいは電極相互間に推力を生じさせるよう
にした静電アクチュエータを複数個連結してなる集積型
静電アクチュエータにおいて、複数の静電アクチュエー
タ間を連結する連結部材を曲げ剛性及び捻り剛性の低い
形状の部材で集積型静電アクチュエータを構成したもの
である。
電極と、この第１及び第２の電極間に配置された誘電体
とを備え、電極間に電圧を印加することにより誘電体と
電極との間あるいは電極相互間に推力を生じさせるよう
にした静電アクチュエータを複数個連結してなる集積型
静電アクチュエータにおいて、複数の静電アクチュエー
タ間を連結する連結部材を曲げ剛性及び捻り剛性の低い
形状の部材で集積型静電アクチュエータを構成したもの
である。
また、連結の方法は直列および並列のいずれでもよく、
連結する部材は誘電体に直接的に接合されても、間接的
に支持体を介して間接的に接合されてもよい。
連結する部材は誘電体に直接的に接合されても、間接的
に支持体を介して間接的に接合されてもよい。
（作用）
このように第１及び第２の電極または誘電体を連結する
部材を曲げ剛性及び捻り剛性の低い形状の部材で構成し
、複数の静電アクチュエータを直列及び並列に連結する
ようにした構造を採用することで、出力を大きくするこ
とができる。また、これまで静電アクチュエータ間の連
結の障害となっていた連結部品に関して剛体または剛構
造で接続しようとする際に必要とされる非常に高い加工
精度および組立精度を必要としない。また、連結部材が
柔軟なので、静電アクチュエータ単体は硬いものでも、
集積型静電アクチュエータとしては多自由度を有するこ
とになる。
部材を曲げ剛性及び捻り剛性の低い形状の部材で構成し
、複数の静電アクチュエータを直列及び並列に連結する
ようにした構造を採用することで、出力を大きくするこ
とができる。また、これまで静電アクチュエータ間の連
結の障害となっていた連結部品に関して剛体または剛構
造で接続しようとする際に必要とされる非常に高い加工
精度および組立精度を必要としない。また、連結部材が
柔軟なので、静電アクチュエータ単体は硬いものでも、
集積型静電アクチュエータとしては多自由度を有するこ
とになる。
（実施例）
以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す構成図であ
る。固定台（ｌａ）、 （ｌｂ）に電極（２ａ）、 （
２ｂ）（３ｇ）、 （３ｂ）が対向配置されるように固
定されている。この電極（２ａ）、 （２ｂ）、 （３
ｇ）、 （３ｂ）の間に誘電体（４−１）、 （４−２
）がそれぞれ配置されており、この誘電体ｆ４−１）、
（４−２）同士の連結は糸状の連結部材（５ａ）、
（５ｂ）で接続されている。また、電極（２ａ）（２ｂ
Ｌ （３ａ）、 （３ｂ）は制御装置（６）に接続され
、制御装置（５）の指定に従い、所定の電圧を電極（２
ａ）（２ｂＬ （３ａ）、 （３ｂ）に印加できるよう
になっている。
る。固定台（ｌａ）、 （ｌｂ）に電極（２ａ）、 （
２ｂ）（３ｇ）、 （３ｂ）が対向配置されるように固
定されている。この電極（２ａ）、 （２ｂ）、 （３
ｇ）、 （３ｂ）の間に誘電体（４−１）、 （４−２
）がそれぞれ配置されており、この誘電体ｆ４−１）、
（４−２）同士の連結は糸状の連結部材（５ａ）、
（５ｂ）で接続されている。また、電極（２ａ）（２ｂ
Ｌ （３ａ）、 （３ｂ）は制御装置（６）に接続され
、制御装置（５）の指定に従い、所定の電圧を電極（２
ａ）（２ｂＬ （３ａ）、 （３ｂ）に印加できるよう
になっている。
また、誘電体（４−１）、 （４−２）は連結棒（７）
により図示しない外部の被駆動部に連結されている。ま
た、糸状の連結部材（５ａ）、 （５ｂ）は曲げ及び捩
れ剛性が低い材質により構成されている。
により図示しない外部の被駆動部に連結されている。ま
た、糸状の連結部材（５ａ）、 （５ｂ）は曲げ及び捩
れ剛性が低い材質により構成されている。
以下に第１の実施例の作用を説明する。電極（２ａ）、
（３ａ）に電圧を印加すると、誘電体（４−］）（４
−２）に静電力が働き、誘電体が矢印方向に駆動するこ
とになる。ここで誘電体（４〜１）と誘電体（４−２）
との駆動力は糸状の連結部材（５ａ）、 （５ｂ）に
より互いに伝達することができ、連結棒（７）によって
外部に変位と推力を伝えることができる。もし、第１図
（ｂ）のように、固定台（ｌａ）、 （Ｉｂ）の精度が
悪く、湾曲しているような場合でも糸状の連結部材（５
ｂ）が屈曲することて基板の湾曲に沿って駆動すること
ができる。また、静電アクチュエータを同一平面直線上
に配列せずとも、互いに変位と推力を伝達することがで
きる。
（３ａ）に電圧を印加すると、誘電体（４−］）（４
−２）に静電力が働き、誘電体が矢印方向に駆動するこ
とになる。ここで誘電体（４〜１）と誘電体（４−２）
との駆動力は糸状の連結部材（５ａ）、 （５ｂ）に
より互いに伝達することができ、連結棒（７）によって
外部に変位と推力を伝えることができる。もし、第１図
（ｂ）のように、固定台（ｌａ）、 （Ｉｂ）の精度が
悪く、湾曲しているような場合でも糸状の連結部材（５
ｂ）が屈曲することて基板の湾曲に沿って駆動すること
ができる。また、静電アクチュエータを同一平面直線上
に配列せずとも、互いに変位と推力を伝達することがで
きる。
次に本発明の第２の実施例を示す。第１の実施例では誘
電体同士を曲げ及び捩れ剛性が低い材質の連結部材で連
結した例を示したが第２の実施例では電極同士を曲げ及
び捩れ剛性が低い材質の連結部材で連結した例を示す。
電体同士を曲げ及び捩れ剛性が低い材質の連結部材で連
結した例を示したが第２の実施例では電極同士を曲げ及
び捩れ剛性が低い材質の連結部材で連結した例を示す。
第２図は第２の実施例の構成を示す一部断面の構成図で
ある。環状の基板（ＩＩ−１）、 （ＩＩ−２）の内面
に対向配置するようにそれぞれ電極（１２ａ）、 （１
２ｂ１． （１３ａＬ （１３ｂ）か構成されている。
ある。環状の基板（ＩＩ−１）、 （ＩＩ−２）の内面
に対向配置するようにそれぞれ電極（１２ａ）、 （１
２ｂ１． （１３ａＬ （１３ｂ）か構成されている。
基板ｆ１１−］）、 ｆｉｌ−２）の間には曲げ及び捩
れ剛性が低い材質で構成された糸状の部材［１６ａ）、
（１６ｂ）により連結されている。また、電極（１２
ａ）、 （１２ｂ）、 （１３ａ）、 （１３ｂ）には
図示しない制御装置より電圧の印加が可能なように電気
的な接続カナサレテイル。さらに電極（１２ｇ）、 （
１２ｂ）、 （１３り（１３ｂ）の間に誘電体（１４−
１）、 （＋４−２）を配置し、この誘電体（＋４−１
）、 （＋４−２）は連結部材（１５）により連結され
る。また、誘電体（＋４−１）、 （１４−２）には連
結体（１７）が接続され、外部にその変位と推力を伝え
ることができる。この誘電体（＋４−１）、 （＋４−
２）および連結部材（＋５）、 （＋７）により駆動部
（１８）を構成する。
れ剛性が低い材質で構成された糸状の部材［１６ａ）、
（１６ｂ）により連結されている。また、電極（１２
ａ）、 （１２ｂ）、 （１３ａ）、 （１３ｂ）には
図示しない制御装置より電圧の印加が可能なように電気
的な接続カナサレテイル。さらに電極（１２ｇ）、 （
１２ｂ）、 （１３り（１３ｂ）の間に誘電体（１４−
１）、 （＋４−２）を配置し、この誘電体（＋４−１
）、 （＋４−２）は連結部材（１５）により連結され
る。また、誘電体（＋４−１）、 （１４−２）には連
結体（１７）が接続され、外部にその変位と推力を伝え
ることができる。この誘電体（＋４−１）、 （＋４−
２）および連結部材（＋５）、 （＋７）により駆動部
（１８）を構成する。
以下に第２の実施例の作用を述へる。図示しない制御装
置により電極（１２ａ） 、 （１３ａ）に電圧を印加
すると、誘電体（１４−１＋、 （＋４−２）に静電力
が働き、誘電体が矢印方向に駆動することになる。ここ
で誘電体（１４−１）と誘電体（Ｎ−２）との駆動力は
連結部材（＋５）により互いに伝達することができ、連
結部材（１７）によって外部に変位と推力を伝えること
ができる。もし、第２図のように、駆動部（＋８）の組
立精度が悪く、湾曲しているような場合でも糸状の連結
部材（１６ｂ）が屈曲することで駆動部（１８）の湾曲
に沿って環状の基板（ＩＩ−１）、 （１１〜２）が配
列し、駆動部（１８）が駆動できる。
置により電極（１２ａ） 、 （１３ａ）に電圧を印加
すると、誘電体（１４−１＋、 （＋４−２）に静電力
が働き、誘電体が矢印方向に駆動することになる。ここ
で誘電体（１４−１）と誘電体（Ｎ−２）との駆動力は
連結部材（＋５）により互いに伝達することができ、連
結部材（１７）によって外部に変位と推力を伝えること
ができる。もし、第２図のように、駆動部（＋８）の組
立精度が悪く、湾曲しているような場合でも糸状の連結
部材（１６ｂ）が屈曲することで駆動部（１８）の湾曲
に沿って環状の基板（ＩＩ−１）、 （１１〜２）が配
列し、駆動部（１８）が駆動できる。
次に第３の実施例について説明する。第１および第２の
実施例では誘電体同士、電極同士を曲げ及び捩れ剛性が
低い材質の連結部材で連結した例を示した。これに対し
て第３の実施例では第１の静電アクチュエータの誘電体
と第２の静電アクチュエータの電極とを直列に連結した
実施例を示す。
実施例では誘電体同士、電極同士を曲げ及び捩れ剛性が
低い材質の連結部材で連結した例を示した。これに対し
て第３の実施例では第１の静電アクチュエータの誘電体
と第２の静電アクチュエータの電極とを直列に連結した
実施例を示す。
一方が開口した箱上の本体（２＋−１）、 （２１−２
）の内面に対向配置するように電極（２２ａ）、 （２
２ｂ）、 （２３ｇ）（２３ｂ） に設けられている。
）の内面に対向配置するように電極（２２ａ）、 （２
２ｂ）、 （２３ｇ）（２３ｂ） に設けられている。
この本体（２＋・Ｉ）、 （２＋−２）内部に誘電体（
２４−１）、 （２４−２）が電極（２２ａ）、 （２
２ｂ）（２３ａ）、 （２３ｂ）間に配置されている。
２４−１）、 （２４−２）が電極（２２ａ）、 （２
２ｂ）（２３ａ）、 （２３ｂ）間に配置されている。
この誘電体（２４−１１は本体（２１−２）に曲げ及び
捩れ剛性が低い材質の連結部材（２５）で連結されてお
り、誘電体（２４−２）には連結部材（２７）によって
変位と推力を外部に伝達するようになっている。
捩れ剛性が低い材質の連結部材（２５）で連結されてお
り、誘電体（２４−２）には連結部材（２７）によって
変位と推力を外部に伝達するようになっている。
以下に第３の実施例の作用を説明する。図示しない制御
装置により電極（２２ｇ）、 （２３ａ）に電圧を印加
する。すると電極（２２ｘＬ （２２ｂ）に誘電体（２
４−１）に静電力が働き、誘電体（２４１）が矢印方向
に駆動することになる。ここで誘電体（２４−１１と本
体（２＋−１）との変位と推力は連結部材（２５）によ
り互いに伝達される。同時に、誘電体（２４−２）に静
電力が働き、誘電体（２４−２）が同じ方向に対して駆
動するようになる。これにより誘電体（２４−１）と誘
電体（２４−２１の変位と推力が加算され連結部材（２
７）により外部に伝達される。このような構成にするこ
とで、第３図のように矢印Ｇのような力が加わっても、
連結部材（２５）が屈曲することで、静電アクチュエー
タの駆動に関して影響を削減できるものである。また、
このような構造であると第４図のような捩れ方向に力を
加えられた場合でも、連結部材（２５）がこの力を吸収
できるようになっている。
装置により電極（２２ｇ）、 （２３ａ）に電圧を印加
する。すると電極（２２ｘＬ （２２ｂ）に誘電体（２
４−１）に静電力が働き、誘電体（２４１）が矢印方向
に駆動することになる。ここで誘電体（２４−１１と本
体（２＋−１）との変位と推力は連結部材（２５）によ
り互いに伝達される。同時に、誘電体（２４−２）に静
電力が働き、誘電体（２４−２）が同じ方向に対して駆
動するようになる。これにより誘電体（２４−１）と誘
電体（２４−２１の変位と推力が加算され連結部材（２
７）により外部に伝達される。このような構成にするこ
とで、第３図のように矢印Ｇのような力が加わっても、
連結部材（２５）が屈曲することで、静電アクチュエー
タの駆動に関して影響を削減できるものである。また、
このような構造であると第４図のような捩れ方向に力を
加えられた場合でも、連結部材（２５）がこの力を吸収
できるようになっている。
上述のように本発明を用いれば静電アクチュエータを集
積する際に、従来の集積型静電アクチュエータに必要と
されていた部品加工精度および組立精度を必要としない
。また、集積型静電アクチュエータ全体としてフレキシ
ブルに形状をｍ 成することかできるものである。なお
、」二記第１乃至第３の実施例では、二つの静電アクチ
ュエータを連結した基本的な例を示したが、第５図及び
第６図のように複合して構成してもよい。第５図及び第
６図のように並列に構成した場合には、変位及び推力を
伝達するための連結部材（４９１，（５９１を介して間
接的に接続を行ってもよい。
積する際に、従来の集積型静電アクチュエータに必要と
されていた部品加工精度および組立精度を必要としない
。また、集積型静電アクチュエータ全体としてフレキシ
ブルに形状をｍ 成することかできるものである。なお
、」二記第１乃至第３の実施例では、二つの静電アクチ
ュエータを連結した基本的な例を示したが、第５図及び
第６図のように複合して構成してもよい。第５図及び第
６図のように並列に構成した場合には、変位及び推力を
伝達するための連結部材（４９１，（５９１を介して間
接的に接続を行ってもよい。
また、本発明は曲げ及び捩れに柔軟に対応できるフレキ
シブル性を利用し、第７図のように曲面を持つ物体上に
配置するようにしてもよい。
シブル性を利用し、第７図のように曲面を持つ物体上に
配置するようにしてもよい。
「発明の効果コ
上述のように、本発明を用いることで、従来の集積型静
電アクチュエータの実現への問題点であった集積に関す
る加工精度及び組立精度を必要とせず実現でき、集積化
を容易にした。さらに集積型静電アクチュエータの接続
部分に柔軟構造を持たせることにより、使用目的や対象
の構造に合わせた形状の集積型静電アクチュエータを提
供できるものである。
電アクチュエータの実現への問題点であった集積に関す
る加工精度及び組立精度を必要とせず実現でき、集積化
を容易にした。さらに集積型静電アクチュエータの接続
部分に柔軟構造を持たせることにより、使用目的や対象
の構造に合わせた形状の集積型静電アクチュエータを提
供できるものである。
第１図乃至第７図は本発明の実施例を示した構成図であ
る。 （Ｉａ）、 （ｌｂ）・・・固定台。 （２ａ）、 （２ｂ）、 （３ａ）、 （３ｂ） −電
極。 （４−１＋、 （４−２＋・・・誘電体。 （５１１，（５ｂｌ ・・・連結部材。
る。 （Ｉａ）、 （ｌｂ）・・・固定台。 （２ａ）、 （２ｂ）、 （３ａ）、 （３ｂ） −電
極。 （４−１＋、 （４−２＋・・・誘電体。 （５１１，（５ｂｌ ・・・連結部材。
Claims (1)
- コンデンサを形成するように配置された第１及び第２の
電極と、この第１及び第２の電極間に配置された誘電体
とを備え、上記電極間に電圧を印加することにより上記
誘電体と電極との間あるいは電極相互間に推力を生じさ
せるようにした静電アクチュエータを複数個連結してな
る集積型静電アクチュエータにおいて、上記複数の静電
アクチュエータ間を連結する連結部材を曲げ剛性及び捻
り剛性の低い形状の部材で構成することを特徴とする集
積型静電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22792290A JPH04112688A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 集積型静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22792290A JPH04112688A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 集積型静電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04112688A true JPH04112688A (ja) | 1992-04-14 |
Family
ID=16868402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22792290A Pending JPH04112688A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 集積型静電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04112688A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004079887A1 (ja) * | 2003-03-03 | 2004-09-16 | Eamex Corporation | イオン交換樹脂成形品 |
| US12155321B1 (en) * | 2022-09-22 | 2024-11-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Axial motor using wobble plate and electrostatic actuators |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP22792290A patent/JPH04112688A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004079887A1 (ja) * | 2003-03-03 | 2004-09-16 | Eamex Corporation | イオン交換樹脂成形品 |
| US12155321B1 (en) * | 2022-09-22 | 2024-11-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Axial motor using wobble plate and electrostatic actuators |
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