JPH0421367A - アクチュエータ - Google Patents
アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH0421367A JPH0421367A JP12266389A JP12266389A JPH0421367A JP H0421367 A JPH0421367 A JP H0421367A JP 12266389 A JP12266389 A JP 12266389A JP 12266389 A JP12266389 A JP 12266389A JP H0421367 A JPH0421367 A JP H0421367A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- dielectric constant
- actuator
- driving force
- electrodes
- Prior art date
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- Pending
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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】
投先光更
本発明は、アクチュエータに関し、例えば、モータ、記
録ヘットの駆動素子、ポンプ、微小な駆動等に適用され
るものである。
録ヘットの駆動素子、ポンプ、微小な駆動等に適用され
るものである。
ｋ末技生
本発明に係る従来技術として、（１）単結晶シリコン薄
膜を用いた静電マイクロサーボシステムがある。これは
、単結晶シリコンの異方性エツチング技術を用いて、シ
リコンに薄膜を作り、このシリコン薄膜を電極とし、静
電引力により変位させるマイクロアクチュエータを作成
したものである。また、（２） ｒｃＬＯ５ＥＤ Ｌ
ＯＯＰ Ｃ０ＮＴＲ０Ｌ ＯＦ ＡＮＥＬＥＣＴＲＯ３
ＴＡＴＩＣＬＩＮＥＡＲＡＣＴＵＡＴＯＲＡＮＤ ＩＴ
ＳＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ Ｔｏ Ａ ＭＩＣＲＯＲＥ
ＬＡＹＪ（１４ｔｈ ＡｎｎｕａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓＳｏｃｉｅｔｙ ’ｌＥＣ０Ｎ’８８
２４−２８０ｃｔｏｂｅｒ １９８８ＳＩＮＧＡＰＯ
ＲＥ）には、平板に駆動電極を帯状に配置し、その上を
ローラ電極がころがるようにしたリニアアクチュエータ
が開示されており、駆動電極に順次電圧を印加すること
により、ローラ電極が移動するものである。
膜を用いた静電マイクロサーボシステムがある。これは
、単結晶シリコンの異方性エツチング技術を用いて、シ
リコンに薄膜を作り、このシリコン薄膜を電極とし、静
電引力により変位させるマイクロアクチュエータを作成
したものである。また、（２） ｒｃＬＯ５ＥＤ Ｌ
ＯＯＰ Ｃ０ＮＴＲ０Ｌ ＯＦ ＡＮＥＬＥＣＴＲＯ３
ＴＡＴＩＣＬＩＮＥＡＲＡＣＴＵＡＴＯＲＡＮＤ ＩＴ
ＳＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ Ｔｏ Ａ ＭＩＣＲＯＲＥ
ＬＡＹＪ（１４ｔｈ ＡｎｎｕａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃ
ｅ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎｉｃｓＳｏｃｉｅｔｙ ’ｌＥＣ０Ｎ’８８
２４−２８０ｃｔｏｂｅｒ １９８８ＳＩＮＧＡＰＯ
ＲＥ）には、平板に駆動電極を帯状に配置し、その上を
ローラ電極がころがるようにしたリニアアクチュエータ
が開示されており、駆動電極に順次電圧を印加すること
により、ローラ電極が移動するものである。
アクチュエータの駆動力として、一般に電磁力が使われ
ているが、超小型になってくると、電磁力は体積力であ
る為に急激に駆動力が低下し、−方、静電力は面積力の
為に電磁力に比べて駆動力の低下が小さくて有利となる
。しかし、有利とはなるが、従来の構成では、駆動力は
やはり小さく、実用化するとなると、さらにその駆動方
向上が望まれている。
ているが、超小型になってくると、電磁力は体積力であ
る為に急激に駆動力が低下し、−方、静電力は面積力の
為に電磁力に比べて駆動力の低下が小さくて有利となる
。しかし、有利とはなるが、従来の構成では、駆動力は
やはり小さく、実用化するとなると、さらにその駆動方
向上が望まれている。
■−一」η
本発明は、上述のごとき実情に鐙みてなされたもので、
駆動力が飛躍的に向上したアクチュエータを提供するこ
とを目的としてなされたものである。
駆動力が飛躍的に向上したアクチュエータを提供するこ
とを目的としてなされたものである。
碧−一一収
本発明は、上記目的を達成するために、（１）可動部材
を第１の電極とし、該可動部材と対向して第２の電極を
有し、該第１の電極と該第２の電極との間に高い比誘電
率を持つ物質を介在又は充満させ、該第１の電極及び該
第２の電極との間に電圧を印加して、該可動部材を変位
させること、（２）第１の電極と、第２の電極との間に
高い比誘電率を持つ流動体に、高い比誘電率を持つ固体
の粉末を混入させたものを介在又は充満させ、該第１の
電極及び該第２の電極との間に電圧を印加して、該第１
の電極又は該第２の電極を変位させることを特徴とした
ものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する
。
を第１の電極とし、該可動部材と対向して第２の電極を
有し、該第１の電極と該第２の電極との間に高い比誘電
率を持つ物質を介在又は充満させ、該第１の電極及び該
第２の電極との間に電圧を印加して、該可動部材を変位
させること、（２）第１の電極と、第２の電極との間に
高い比誘電率を持つ流動体に、高い比誘電率を持つ固体
の粉末を混入させたものを介在又は充満させ、該第１の
電極及び該第２の電極との間に電圧を印加して、該第１
の電極又は該第２の電極を変位させることを特徴とした
ものである。以下、本発明の実施例に基づいて説明する
。
まず、第４図に基づいて、電極間に働く力について説明
する。図中、１はガラス基板、２はシリコン、３は可動
部（シリコン薄膜）、４は電極である。電極間に働く力
Ｐは下記の式で示される。
する。図中、１はガラス基板、２はシリコン、３は可動
部（シリコン薄膜）、４は電極である。電極間に働く力
Ｐは下記の式で示される。
したがって、
（但し、■＝印加電圧、ε＝空気の誘電率、Ｓ＝電極の
面積、εｒ＝比誘電率（空気は１．０００５） 、ｉｏ
＝真空の誘電率（８，８５４Ｘ １０− ”Ｆ／ｍ）、
Ｑ ＝電極間の長さ）従ってこの場合、駆動力を向上さ
せる為には、電界が作用する面積Ｓを大きくするか、電
極間の長さを短かくするか、印加電圧■を大きくするか
などの手段が考えられる。しかしながら、面積Ｓを大き
く取ることは、小型化することにとっては致命的な問題
であり、むやみに大きくすることはできない。又、電極
間の長さＱを小さくすることは、Ｍｅ破壌が発生しやす
くするばかりでなく、加工上も難しくなる。印加電圧を
大きくすることは、電源容量が大きくなり、ドライブ回
路に負担がかかり、ひいてはコスト大になる。
面積、εｒ＝比誘電率（空気は１．０００５） 、ｉｏ
＝真空の誘電率（８，８５４Ｘ １０− ”Ｆ／ｍ）、
Ｑ ＝電極間の長さ）従ってこの場合、駆動力を向上さ
せる為には、電界が作用する面積Ｓを大きくするか、電
極間の長さを短かくするか、印加電圧■を大きくするか
などの手段が考えられる。しかしながら、面積Ｓを大き
く取ることは、小型化することにとっては致命的な問題
であり、むやみに大きくすることはできない。又、電極
間の長さＱを小さくすることは、Ｍｅ破壌が発生しやす
くするばかりでなく、加工上も難しくなる。印加電圧を
大きくすることは、電源容量が大きくなり、ドライブ回
路に負担がかかり、ひいてはコスト大になる。
本発明は、上記不具合を発生することなく、駆動力を大
きくし、静電力アクチュエータを実用に供するものであ
る。
きくし、静電力アクチュエータを実用に供するものであ
る。
第１図は１本発明によるアクチュエータの一実施例を説
明するための構成図で、図中、５は比誘電率の高い液体
に比誘電率の高い固体の粉末を混入したもので、その他
第４図の場合と同様の作用をする部分１〜４は第４図の
場合と同一の参照番号を付しである。
明するための構成図で、図中、５は比誘電率の高い液体
に比誘電率の高い固体の粉末を混入したもので、その他
第４図の場合と同様の作用をする部分１〜４は第４図の
場合と同一の参照番号を付しである。
具体的には、電極間に比誘電率の高い流動体にさらに高
い比誘電率を持つ固体の粉末を混入させ、流動体として
の比誘電率を高め、そこに電圧を印加し、発生する駆動
力を高めるものである。比誘電率の高い流動体としては
、すなわち、グリセリンは４２．５、水は約８０、メチ
ルアルコールは３３．６４、などがあげられる。好まし
くは１０以上のものが良い。しかし、さらに高い駆動力
を必要とする時に最も好都合なものは、強誘電性液晶で
あり、比誘電率４０００〜６０００を超えるものもある
。これら流動体に、さらに高い誘電率を持つ固体の粉末
、例えば、ロッシェル塩、ＰＺＴ、チタン酸バリウムな
どを混入する。特にチタン酸バリウムは粉末で比誘電率
が１７０００程度のものもある。例えば、比誘電率３５
．７のニトロベンゼンにチタン酸バリウムの粉末を混入
すると、その重量比によって違った値になるが、ニトロ
ベンゼン２ｃｃに対しチタン酸バリウム３０ｇ程度で、
その比誘電率は２２０前後になる。第１図は、第４図の
電極に囲まれた空間内にこのまぜ合わせたものを満たし
たものである。このような構成においては、第４図で発
生する駆動力に対して、その比誘電率に見あった駆動力
を得ることができる。又、流動体を強誘電性液晶、粉末
をチタン酸バリウムとして混入することにより、さらに
大きな比誘電率を有するものになり、発生する駆動力は
増大する。
い比誘電率を持つ固体の粉末を混入させ、流動体として
の比誘電率を高め、そこに電圧を印加し、発生する駆動
力を高めるものである。比誘電率の高い流動体としては
、すなわち、グリセリンは４２．５、水は約８０、メチ
ルアルコールは３３．６４、などがあげられる。好まし
くは１０以上のものが良い。しかし、さらに高い駆動力
を必要とする時に最も好都合なものは、強誘電性液晶で
あり、比誘電率４０００〜６０００を超えるものもある
。これら流動体に、さらに高い誘電率を持つ固体の粉末
、例えば、ロッシェル塩、ＰＺＴ、チタン酸バリウムな
どを混入する。特にチタン酸バリウムは粉末で比誘電率
が１７０００程度のものもある。例えば、比誘電率３５
．７のニトロベンゼンにチタン酸バリウムの粉末を混入
すると、その重量比によって違った値になるが、ニトロ
ベンゼン２ｃｃに対しチタン酸バリウム３０ｇ程度で、
その比誘電率は２２０前後になる。第１図は、第４図の
電極に囲まれた空間内にこのまぜ合わせたものを満たし
たものである。このような構成においては、第４図で発
生する駆動力に対して、その比誘電率に見あった駆動力
を得ることができる。又、流動体を強誘電性液晶、粉末
をチタン酸バリウムとして混入することにより、さらに
大きな比誘電率を有するものになり、発生する駆動力は
増大する。
従来技術の箇所で前述した（２）の文献に示されている
ような円筒電極を転がすリニアアクチュエータがあるが
、これについては第２図に示しである。図中、６は円筒
電極、７は帯状電極、８は電圧を印加した電極、９は比
誘電率の大きい物質。
ような円筒電極を転がすリニアアクチュエータがあるが
、これについては第２図に示しである。図中、６は円筒
電極、７は帯状電極、８は電圧を印加した電極、９は比
誘電率の大きい物質。
１０は絶縁一体、１１はステータである。なお、円筒電
極の矢印は回転方向を示している。これによると、ステ
ータ１１に埋め込まれた帯状電極７と円筒電極６との間
に比誘電率の大きい物質９を介在させることにより、そ
の回転力を飛躍的に大きくすることが可能となる。誘電
率の大きい物質で、絶縁性の小さいものを使用する時は
、各電極には適宜、絶縁処理１０を施すことが好ましい
。このようなアクチュエータの応用例としては、第３図
に示すようなポンプが考えられる。図中、１２は天板、
１３は逆止弁、１４は流路である。シリコン薄膜部１３
を流体の流れる流路１４に接するようにし、その流路１
４の一方に逆止弁１３をつけたものである。シリコン薄
膜３の振動により供給側より流体が流れ込み、シリコン
薄膜３の振動によるエネルギーにより流体に移動エネル
ギーが与えられ、逆止弁１３によりその移動方向が一方
に制御される。
極の矢印は回転方向を示している。これによると、ステ
ータ１１に埋め込まれた帯状電極７と円筒電極６との間
に比誘電率の大きい物質９を介在させることにより、そ
の回転力を飛躍的に大きくすることが可能となる。誘電
率の大きい物質で、絶縁性の小さいものを使用する時は
、各電極には適宜、絶縁処理１０を施すことが好ましい
。このようなアクチュエータの応用例としては、第３図
に示すようなポンプが考えられる。図中、１２は天板、
１３は逆止弁、１４は流路である。シリコン薄膜部１３
を流体の流れる流路１４に接するようにし、その流路１
４の一方に逆止弁１３をつけたものである。シリコン薄
膜３の振動により供給側より流体が流れ込み、シリコン
薄膜３の振動によるエネルギーにより流体に移動エネル
ギーが与えられ、逆止弁１３によりその移動方向が一方
に制御される。
羞−一果
以上の説明から明らかなように、本発明によると、発生
する駆動力が飛躍的に向上し、従来微弱な力でしか動か
なかったものが、アクチュエータとして機能するように
なり、マイクロアクチュエータの実現性を開いたもので
ある。
する駆動力が飛躍的に向上し、従来微弱な力でしか動か
なかったものが、アクチュエータとして機能するように
なり、マイクロアクチュエータの実現性を開いたもので
ある。
第１図は、本発明によるアクチュエータの一実施例を説
明するための構成図、第２図は、円筒電極を転がすリニ
アアクチュエータの例を示す図、第３図は、ポンプに適
用した本発明によるアクチュエータの応用例を示す図、
第４図は、アクチュエータの電極間に働く力を説明する
ための図である。 １・・ガラス基板、２・・・シリコン部材、３・・・可
動部（シリコン薄膜）、４・・・電極、５・・・比誘電
率の高い液体と比誘電率の高い固体粉末との混合物。 第 区 第 区 第 区 第 乙 図
明するための構成図、第２図は、円筒電極を転がすリニ
アアクチュエータの例を示す図、第３図は、ポンプに適
用した本発明によるアクチュエータの応用例を示す図、
第４図は、アクチュエータの電極間に働く力を説明する
ための図である。 １・・ガラス基板、２・・・シリコン部材、３・・・可
動部（シリコン薄膜）、４・・・電極、５・・・比誘電
率の高い液体と比誘電率の高い固体粉末との混合物。 第 区 第 区 第 区 第 乙 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、可動部材を第１の電極とし、該可動部材と対向して
第２の電極を有し、該第１の電極と該第２の電極との間
に高い比誘電率を持つ物質を介在又は充満させ、該第１
の電極及び該第２の電極との間に電圧を印加して、該可
動部材を変位させることを特徴とするアクチュエータ。 ２、第１の電極と、第２の電極との間に高い比誘電率を
持つ流動体に、高い比誘電率を持つ固体の粉末を混入さ
せたものを介在又は充満させ、該第１の電極及び該第２
の電極との間に電圧を印加して、該第１の電極又は該第
２の電極を変位させることを特徴とするアクチュエータ
。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3545489 | 1989-02-14 | ||
| JP1-35454 | 1989-02-14 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0421367A true JPH0421367A (ja) | 1992-01-24 |
Family
ID=12442249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12266389A Pending JPH0421367A (ja) | 1989-02-14 | 1989-05-15 | アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0421367A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5990762A (en) * | 1996-05-23 | 1999-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Surface acoustic wave filter and multistage filter with multiple inside busbar lead-out electrodes |
| BE1011730A4 (nl) * | 1998-02-05 | 1999-12-07 | Bousse Georges Albert | Generator, die een mechanisch vermogen levert door gebruik te maken van de aantrekkingskracht tussen de polen van een met gelijkspanning, electrisch geladen condensator. |
| US6348845B2 (en) | 1996-05-23 | 2002-02-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Surface acoustic wave filter and multistage surface acoustic wave filter |
| US6801100B2 (en) | 1996-05-23 | 2004-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Inter-digital transducer, surface acoustic wave filter and communication apparatus using the same |
-
1989
- 1989-05-15 JP JP12266389A patent/JPH0421367A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5990762A (en) * | 1996-05-23 | 1999-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Surface acoustic wave filter and multistage filter with multiple inside busbar lead-out electrodes |
| US6348845B2 (en) | 1996-05-23 | 2002-02-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Surface acoustic wave filter and multistage surface acoustic wave filter |
| US6351196B1 (en) | 1996-05-23 | 2002-02-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Surface acoustic wave filter and multistage surface acoustic wave filter |
| US6801100B2 (en) | 1996-05-23 | 2004-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Inter-digital transducer, surface acoustic wave filter and communication apparatus using the same |
| BE1011730A4 (nl) * | 1998-02-05 | 1999-12-07 | Bousse Georges Albert | Generator, die een mechanisch vermogen levert door gebruik te maken van de aantrekkingskracht tussen de polen van een met gelijkspanning, electrisch geladen condensator. |
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