JPH09135584A

JPH09135584A - 静電アクチュエータ

Info

Publication number: JPH09135584A
Application number: JP2242696A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Suzuki; 秀俊鈴木; Takeshi Tanaka; 猛田中
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】静電アクチュエータにおける移動子の駆動音
の低減。【解決手段】絶縁層２０に複数の電極２１ａ〜２１ｃ
を配設した固定子１２と、絶縁層１６に複数の電極１７
ａ〜１７ｃを配設し、固定子１２に対して移動可能に対
向して配置した移動子１１とを備える。移動子１１の電
極１７ａ〜１７ｃと固定子１２の電極２１ａ〜２１ｃの
いずれか一方に極性を固定して電圧を印加し、いずれか
他方に周期的に極性を切り替えて電圧を印加し、固定子
１２の電極２１ａ〜２１ｃと移動子１１の電極１７ａ〜
１７ｃの間に生じる吸引力と反発力により移動子１１を
駆動する。矩形波形の交番電圧を出力する高電圧源側と
移動子１１の電極１７ａ〜１７ｃ又は固定子１２の電極
２１ａ〜２１ｃとの間に低域通過フィルタを構成する抵
抗を介設し、上記極性を切り替えて印加する電圧の波形
を波形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用のサンバイ
ザー、ムーンルーフ、リアウインドあるいは各種の建築
物の窓の遮光装置の駆動源として好適に使用される静電
アクチュエータに関し、詳しくは、それぞれ絶縁層に複
数の電極を設けた固定子と移動子とを備え、固定子の電
極と移動子の電極の間に発生する静電気による吸引力、
反発力により移動子を駆動する静電アクチュエータに関
するものであり、特に、移動子の駆動時に発生する駆動
音の低減に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の静電アクチュエータとし
て、本出願人は先に実開平７−１６５９９号公報におい
て図７に示す静電アクチュエータを提案した。この静電
アクチュエータの移動子１は、絶縁層２に電極３ａ，３
ｂ，３ｃ・・・３ａ，３ｂ，３ｃ・・・を配設し、これ
らの電極３ａ，３ｂ，３ｃを相互に接続して３相（ａ
相，ｂ相，ｃ相）とし、さらにａ相の電極３ａとｂ相の
電極３ｂを相互に接続して２相としている。一方、固定
子４は、絶縁層５に電極６ａ，６ｂ，６ｃを設け、これ
らの電極６ａ，６ｂ，６ｃのうち２つ置きに位置する電
極６ａ，６ｂ，６ｃを相互に接続して３相（Ｕ相，Ｖ
相，Ｗ相）としている。

【０００３】移動子１を駆動する際には、図８に示すよ
うに、上記移動子１のａ相及びｂ相の電極３ａ，３ｂに
対して負（以下、“−”と表記する。）の高電圧を、ｃ
相の電極に対しては正（以下、“＋”と表記する）の高
電圧をそれぞれ固定的に印加する。一方、固定子４に
は、“＋”，“−”の２種類の極性の高電圧を周期的に
切り替えて印加する。すなわち、等時間間隔αの連続す
る３つのステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３からなるサイクルＴ
を繰り返し、かつ、各相のサイクルＴを１ステップ分づ
つ位相をずらして固定子４の電極６ａ，６ｂ，６ｃに対
して電圧を印加する。

【０００４】まず、Ｕ相の電極６ａに対しては、第１ス
テップＳ１は“＋”、第２ステップＳ２は“−”、第３
ステップＳ３は“＋”というパターンで高電圧を印加す
る。また、Ｖ相の電極６ｂ、Ｗ相の電極６ｃに対して
は、それぞれ上記Ｕ相の電極６ａよりも１ステップ、２
ステップ分だけ位相を進めて電圧を印加する。このよう
に高電圧を印加すると、移動子１の電極３ａ〜３ｃと固
定子４の電極６ａ〜６ｃとの間に静電気による吸引力、
反発力が作用し、第１ステップＳ１から第３ステップＳ
３の各ステップ毎に、移動子１は、上記電極３ａ〜３
ｃ，６ａ〜６ｃの間隔（電極ピッチＰ）だけ図７中左側
に移動する。

【０００５】また、図９に示すように、固定子の３相の
電極に印加する電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃を同一波形の交流と
し、１周期Ｃの１／３ずつ位相をずらして印加する一
方、移動子に対しては固定的に電圧を印加する静電アク
チュエータが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図７及び
図８に示す実開平７−１６５９９号公報の静電アクチュ
エータのように、矩形状の波形の交番電圧を印加して移
動子１を駆動する場合、固定子４の電極６ａ，６ｂ，６
ｃに対して印加する電圧の極性は“＋”から“−”ある
いは“−”から“＋”に瞬間的に急激に切り替わるた
め、移動子１に対する駆動力も、この固定子４の電極６
ａ，６ｂ，６ｃに対する電圧の切り替わり時に瞬間的に
急激に変化する。よって、この静電アクチュエータで
は、移動子１の駆動音が大きくなるという問題がある。

【０００７】また、上記図９のように固定子の電極に交
流電圧を印加する場合、電圧の極性の切り替わりは滑ら
かであるが、例えば、時刻ｔ₁に移動子を停止させる場
合には、図９中、一点鎖線で示すように、この時刻ｔ₁
以降、各相の電圧Ｖ₁，Ｖ₂，Ｖ₃を時刻ｔ₁の時点の電圧
に保持する必要があり、移動子の位置決めのための電圧
制御が困難である問題がある。また、この図９のように
交流電圧を印加する場合には、サイリスタ等の素子を備
えた複雑な周波数制御回路が必要である。

【０００８】本発明は、上記従来の静電アクチュエータ
における問題を解決し、複雑な制御を行うことなく、移
動子に対する駆動力の変化を滑らかにして駆動音の低減
を図ることを目的としてなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】従って、請求項１は、絶
縁層に複数の電極を配設した固定子と、絶縁層に複数の
電極を配設し、固定子に対して移動可能に対向して配置
した移動子とを備え、上記移動子の電極と固定子の電極
のいずれか一方に極性を固定して電圧を印加し、いずれ
か他方に周期的に極性を切り替えて電圧を印加し、固定
子の電極と移動子の電極の間に生じる吸引力と反発力に
より移動子を駆動する静電アクチュエータであって、上
記移動子の電極と固定子の電極のいずれか一方に極性を
切り替えて印加する電圧の波形を波形状としていること
を特徴とする静電アクチュエータを提供するものであ
る。

【００１０】この請求項１の静電アクチュエータのよう
に、極性を切り替えて印加する電圧の波形を波形状とし
た場合には、電圧の極性の切り替わりが滑らかであるた
め、移動子に対する駆動力も、電圧の切り替わり時に滑
らかに変化する。そのため、移動子の駆動時に発生する
駆動音が低減される。

【００１１】具体的には、矩形波形の電圧を出力する高
電圧源側と上記固定子又は移動子の電極との間に抵抗等
からなる低域通過フィルタを介設していることが好まし
い。（請求項２、請求項３）

【００１２】この場合、高電圧源側から介して出力され
る矩形状の波形の電圧が、低域通過フィルタに入力され
ることにより高周波成分が除去され、立ち上がり部分及
び降下部分の波形が滑らかな曲線となった波形状の波形
の電圧が低域通過フィルタから電極に出力される。

【００１３】上記静電アクチュエータは、上記移動子の
電極を２つ置きに配設した電極毎に互いに接続して３相
とし、かつ、これら３相のうちいずれか２相を互いに接
続して２相とし、２相毎に同一波形の電圧を印加する一
方、上記固定子の電極を２つ置きに配設した電極毎に互
いに接続して３相とし、各相毎に同一波形の電圧を印加
してもよい（請求項４）、上記移動子の電極を１つ置き
に配設した電極毎に互いに接続して２相として、各相毎
に同一波形の電圧を印加すると共に、上記固定子の電極
を１つ置きに配置した電極毎に互いに接続して２相と
し、各相毎に同一波形の電圧を印加してもよい（請求項
５）。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて本発明について詳細に説明する。図１及び図２
は、本発明の第１実施形態に係る静電アクチュエータを
示している。この静電アクチュエータは、移動子１１、
固定子１２、制御手段１３、操作スイッチ１４及び高電
圧源１５を備えている。

【００１５】移動子１１は、固定子１２に対して平行移
動可能に対向して配置され、図２（Ａ）に示すように、
誘電体からなる板状の絶縁層１６の一方の面に、導電性
を有する金属からなり細長い長方形状の複数の電極１７
ａ，１７ｂ，１７ｃ・・・１７ａ，１７ｂ，１７ｃ・・
・を互いに平行に設けている。このうち電極１７ａは、
絶縁層１６の電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃを設けたほう
の面の一方の側部に設けた給電部１８Ａに接続してお
り、ａ相を構成している。また、電極１７ｂ，１７ｃ
は、絶縁層１６の電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃを設けた
ほうの面の他方の側部に設けた給電部１８Ｂに接続して
おり、ｂｃ相を構成している。

【００１６】上記移動子１１の各相の電極１７ａ，１７
ｂ，１７ｃは、その幅ｄ１を等しく設定している。ま
た、電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ相互間の間隔（電極ピ
ッチＰ１）も等しく設定している。

【００１７】上記移動子１１のａ相の電極１７ａは、上
記給電部１８Ａを介してリレーＲ１に接続している。こ
のリレーＲ１は制御手段１３からの指令に応じて、ｘ側
とｙ側に切り替えられ、ｘ側に切り替えられるとａ相の
電極１７ａが高電圧源１５の“＋”側に接続され、ｙ側
に切り替えられるとａ相の電極１７ａが電位“０”（グ
ラウンド）に接続される。また、移動子１１のｂｃ相の
電極１７ｂ，１７ｃは、上記給電部１８Ｂを介してリレ
ーＲ２に接続している。このリレーＲ２は制御手段１３
からの指令に応じて、ｘ側とｙ側に切り替えられ、ｘ側
に切り替えられるとｂｃ相の電極１７ｂ，１７ｃは高電
圧源１５の“−”側に接続され、ｙ側に切り替えられる
とｃ相の電極１７ｃは電位“０”に接続される。

【００１８】上記固定子１２は、図２（Ｂ）に示すよう
に、誘電体からなる板状の絶縁層２０の一方の面に、導
電性を有する金属からなり細長い長方形状の複数の電極
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ・・・２１ａ，２１ｂ，２１ｃ
・・・を設けている。これらの電極２１ａ，２１ｂ，２
１ｃは、１つ置きに位置する電極２１ａ，２１ｂ，２１
ｃ毎に互いに接続している。このうち電極２１ａは、絶
縁層２０の電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃを設けたほうの
面の一方の側部に設けた給電部２２Ａに接続しており、
Ｕ相を構成している。また、電極２１ｂは、絶縁層２０
の電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃを設けたほうの面の他方
の側部に設けた給電部２２Ｂに接続しており、Ｖ相を構
成している。さらに、電極２１ｃは、絶縁層２０の電極
２１ａ，２１ｂ，２１ｃを設けた面と反対側の面に設け
た給電部２２Ｃに、絶縁層２０に設けた貫通孔（スルホ
ール２０ａ）に配置した導電部材２３を介して接続して
おり、Ｗ相を形成している。

【００１９】上記固定子１２の各相の電極２１ａ，２１
ｂ，２１ｃは、その幅ｄ２を等しく設定しており、ま
た、この幅ｄ２は、上記移動子１１の各相の電極１７
ａ，１７ｂの幅ｄ１と等しい。さらに、各電極２１ａ，
２１ｂ，２１ｃ間の電極ピッチＰ２も一定であり、この
電極ピッチＰ２は、上記移動子１１の電極ピッチＰ１と
等しく設定している。

【００２０】上記固定子１２の電極２１ａ，２１ｂ，２
１ｃのうち、Ｕ相の電極２１ａは、上記給電部２２Ａか
らリレーＲ３を介して高電圧源１５の“＋”側と接続す
ると共に、リレーＲ６を介して高電圧源１５の“−”側
と接続し、さらに、リレーＲ９を介して電位“０”に接
続している。同様に、上記固定子１２の電極２１ａ，２
１ｂ，２１ｃのうち、Ｖ相の電極２１ｂは、上記給電部
２２Ｂから、リレーＲ４を介して高電圧源１５の“＋”
側と接続すると共に、リレーＲ７を介して高電圧源１５
の“−”側と接続し、さらに、リレーＲ１０を介して電
位“０”に接続している。また、上記固定子１２の電極
２１ａ，２１ｂ，２１ｃのうち、Ｗ相の電極２１ｃは、
上記給電部２２Ｃから、リレーＲ５を介して高電圧源１
５の“＋”側と接続すると共に、リレーＲ８を介して高
電圧源１５の“−”側と接続し、さらに、リレーＲ１１
を介して電位“０”に接続している。リレーＲ３〜Ｒ１
１は、制御手段１３の指令に応じて切り替わり、固定子
１２の電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、高電圧源１５の
“−”側、“＋”側あるいは電位“０”との間を連通、
遮断する。

【００２１】制御手段１３は、上記リレーＲ１〜Ｒ１１
を以下のように切り替えて、上記移動子１１、固定子１
２の電極１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，２１ａ，２１ｂ，２
１ｃに印加する電圧の極性を変化させる。まず、移動子
１１のａ相の電極１７ａに“＋”の電圧を印加するとき
には、制御手段１３はリレーＲ１をｘ側に切り替え、電
位を“０”とする場合には、リレーＲ１をｙ側に切り替
える。また、移動子１１のｂｃ相の電極１７ｂ，１７ｃ
に“−”の高電圧を印加するときには、リレーＲ２をｘ
側に切り替え、電位を“０”とする場合には、リレーＲ
２をｙ側に切り替える。

【００２２】一方、固定子１２の電極２１ａ，２１ｂ，
２１ｃに“＋”の高電圧を印加するときには、制御手段
１３がリレーＲ３，Ｒ４，Ｒ５を連通させると共に、リ
レーＲ６〜Ｒ１１を遮断する。また、固定子１２の電極
２１ａ，２１ｂ，２１ｃに“−”の高電圧を印加すると
きには、制御手段１３はリレーＲ６，Ｒ７，Ｒ８を連通
させると共に、リレーＲ３〜Ｒ５及びリレーＲ９〜Ｒ１
１を遮断する。さらに、固定子１２の電極２１ａ，２１
ｂ，２１ｃの電位を“０”にする場合は、リレーＲ９，
Ｒ１０，Ｒ１１を連通させると共に、リレーＲ３〜Ｒ８
を遮断する。

【００２３】上記リレーＲ３〜Ｒ１１と固定子１２の電
極２１ａ〜２１ｃの間には、抵抗２５Ａ，２５Ｂ，２５
Ｃを介設している。抵抗２５Ａは、Ｕ相の電極２１ａと
リレーＲ３，Ｒ６，Ｒ９の間に介設している。また、抵
抗２５Ｃは、Ｖ相の電極２１ｂとリレーＲ４，Ｒ７，Ｒ
１０の間に介設している。さらに、抵抗２５Ｃは、Ｗ相
の電極Ｒ５，Ｒ８，Ｒ１１の間に介設している。これら
の抵抗２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは低域通過フィルタとし
て機能し、後述するように、リレーＲ３〜Ｒ１１側から
入力される矩形状の波形の交番電圧から高周波成分を除
去して、立ち上がり及び降下部分が滑らかな曲線を呈す
る波形状の波形に変換し、上記固定子１２の電極２１
ａ，２１ｂ，２１ｃに出力する。

【００２４】次に、本実施形態の作動について説明す
る。この静電アクチュエータでは、制御手段１３が操作
スイッチ１４の設定に応じて、上記リレーＲ１〜Ｒ１１
を切り替えることにより、移動子１１の電極１７ａ〜１
７ｃに固定的に電圧を印加する一方、固定子１２の電極
２１ａ〜２１ｃに対して周期的に極性を切り替えて高電
圧を印加する。図３中、時刻ｔ₀までは、操作スイッチ
１４が“停止”に設定されている。この間、移動子１１
のａ相、ｂｃ相の電極１７ａ〜１７ｃ及び固定子１２の
Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電極２１ａ〜２１ｃに対して印加さ
れる電圧は“０”であり、移動子１１は停止状態にあ
る。

【００２５】時刻ｔ₀からは、操作スイッチ１４が“右
側に移動”に設定される。この時刻ｔ₀から移動子１１
のａ相の電極１７ａには“＋”の高電圧が固定的に印加
され、ｂｃ相の電極１７ｂ，１７ｃには“−”の高電圧
が固定的に印加される。

【００２６】一方、時刻ｔ₀より固定子１２の各相の電
極２１ａ〜２１ｃに対しては、極性及び電圧値を周期的
に切り替えて電圧が印加される。この固定子１２に対し
て印加する電圧の極性の切替の周期Ｔは、等時間間隔α
の３個のステップからなる。また、Ｕ相の電極２１ａ、
Ｖ相の電極２１ｂ及びＷ相の電極２１ｃに対して同一の
パターンで極性を切り替えているが、Ｖ相にはＵ相に対
して１ステップ（１／３・Ｔ）だけ位相を進めて極性を
切り替えると共に、Ｗ相にはＵ相に対してそれぞれ２ス
テップ（２／３・Ｔ）だけ位相を進めて極性を切り替え
ている。

【００２７】まず、第１のステップＳ１（時刻ｔ₀から
時刻ｔ₁）では、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相：
“−”とする。また、第２のステップＳ２（時刻ｔ₁か
ら時刻ｔ₂）では、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“−”、Ｗ
相：“＋”とする。さらに、第３のステップＳ３（時刻
ｔ₂から時刻ｔ₃）では、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“＋”、
Ｗ相：“＋”とする。以下、第１から第３のステップＳ
１〜Ｓ３を繰り返す。

【００２８】上記のように移動子１１の電極１７ａ，１
７ｂ，１７ｃ及び固定子１２の電極２１ａ，２１ｂ，２
１ｃに電圧を印加すると、移動子１１の電極１７ａ，１
７ｂ，１７ｃと固定子１２の電極２１ａ，２１ｂ，２１
ｃの間に生じる静電気による吸引力、反発力により移動
子１１が図中右方向に移動する。

【００２９】上記高電圧源１５からリレーＲ３〜Ｒ８を
介して出力される交番電圧の波形は、図３中、二点鎖線
で示すように、矩形状である。このリレーＲ３〜Ｒ８か
ら出力された矩形状波形の電圧は、リレーＲ３〜Ｒ８と
固定子２１ａ〜２１ｃの間に介設した低域通過フィルタ
である抵抗２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃに入力され高周波成
分が除去される。そのため、上記二点鎖線で示す抵抗２
５Ａ〜２５Ｃより出力される電圧の波形には時間遅れが
生じ、電圧の立ち上がり部分ａが図中上に凸の滑らかな
傾斜曲線となる一方、電圧の降下する部分ｂが図中下に
凸の滑らかな傾斜曲線となり、図３中、実線で示すよう
な波形状の波形となる。

【００３０】このように本実施形態では、固定子１２の
電極２１ａ〜２１ｃに印加される電圧の波形が、立ち上
がりの部分ａと降下する部分ｂが滑らかな傾斜曲線であ
る波形状であり、電圧が“＋”から“−”あるいは
“−”から“＋”へ滑らかに切り替わるため、この固定
子１２の電極２１ａ〜２１ｃに対する電圧の切り替わり
時の移動子１１の駆動力の変化も滑らかである。よっ
て、この静電アクチュエータでは、上記図７及び図８に
示した従来の矩形状波形の交番電圧をそのまま移動子の
電極に対して印加する静電アクチュエータと比較して移
動子１１の駆動音を大きく低減することができる。

【００３１】また、上記のように固定子１２の電極２１
ａ〜２１ｃに対して極性を切り替えて印加する電圧の波
形を波形状にするには、上記抵抗２５Ａ〜２５Ｃを高電
圧源１５側と電極２１ａ〜２１ｃの間に介設すればよ
く、上記図９に示す交流波形の電圧を印加する場合のよ
うな複雑な周波数制御回路を設ける必要がないため、コ
ストを低減することができる。

【００３２】図３中、上記電圧の立ち上がりの部分ａ及
び降下の部分ｂの時間遅れは、抵抗２５Ａ〜２５Ｃの抵
抗値により変化し、抵抗値が大きい程時間遅れが大きく
なり、電圧が上昇に要する時間も長くなる。この時間遅
れの程度を示す時定数τ（ｓ）は、抵抗２５Ａ〜２５Ｃ
の抵抗値をＲ（Ω）、Ｕ相、Ｖ相あるいはＷ相の電極２
１ａ〜２１ｃの静電容量の総和をＣ（Ｆ）とすると、
（τ＝Ｒ・Ｃ）で表される。

【００３３】本実施形態では、上記Ｕ相、Ｖ相あるいは
Ｗ相の電極２１ａ〜２１ｃの静電容量の総和Ｃはそれぞ
れ８０００ＰＦであり、上記抵抗２５Ａ〜２５Ｃの抵抗
値Ｒを５００ＫΩとしているため、時定数τは、（８０
００×１０^-12）×（５００×１０³）＝４０×１０^-4＝
４（ｍｓ）となる。このように４ｍｓの時間遅れがある
と電圧が適切な時間をかけて上昇、下降するため、上記
移動子１１の騒音を大きく低減することができる。

【００３４】しかし、上記抵抗２５Ａ〜２５Ｃの抵抗値
は、上記５００ＫΩに限定されるものではなく、電極２
１ａ〜２１ｃの静電容量Ｃに応じて、好適な時定数τと
なるように設定すればよい。上記のように電極２１ａ〜
２１ｃの静電容量Ｃが８０００ＰＦの場合には、抵抗２
５Ａ〜２５Ｃの抵抗値Ｒは、３００ＫΩから１ＭΩの範
囲で設定することが好ましい。この場合、抵抗値Ｒを１
ＭΩ以上に設定すると、騒音低減の効果は得られるが、
時定数τが大きすぎるため、１ステップの時間αを短く
すると、電圧が上昇し切らないあるいは下降し切らない
うちに時間αを経過してしまうため、移動子１１を高速
で駆動することができなくなる。一方、抵抗値Ｒを３０
０ＫΩ以下に設定すると、時定数τが小さすぎるため
に、抵抗２４Ａ〜２５Ｃを設けない場合と変わらない程
電圧が急激に上昇あるいは降下してしまい騒音低減の効
果を十分に得られない。

【００３５】時刻ｔ₄に操作スイッチ１４が“停止”に
設定されると、移動子１１の電極１７ａ〜１７ｂ及び固
定子１２の電極２１ａ〜２１ｃに印加される電圧は
“０”となる。

【００３６】なお、操作スイッチ１４が“左側に移動”
に設定された場合には、固定子１２の電極２１ａ，２１
ｂ，２１ｃに対して同一パターンで、かつＶ相の電極２
１ｂとＷ相の電極２１ｃに対して、Ｕ相の電極２１ａよ
りそれそれ１ステップ、２ステップだけ位相を遅らせ
て、極性を切り替えて電圧を印加が印加される。

【００３７】図４及び図５は、本発明の第２実施形態を
示している。第２実施形態の移動子２１は、図５（Ａ）
に示すように、誘電体からなる絶縁層２６の一方の面
に、導電性を有する金属からなり、細長い長方形状の複
数の電極２７ａ，２７ｂ，・・・２７ａ，２７ｂ・・・
を設けている。これらの電極２７ａ，２７ｂは一つ置き
に位置する電極２７ａ，２７ｂ毎に絶縁層２６の両側に
設けた給電部２８Ａ，２８Ｂに接続しており、一方の給
電部２８Ａに接続された電極２７ａ，２７ａ・・・がａ
相を構成し、他方の給電部２８Ｂに接続された電極２７
ｂ，２７ｂ・・・・がｂ相を構成している。

【００３８】上記移動子２１の各相の電極２７ａ，２７
ｂは、その幅ｄ１を等しく設定している。また、ａ相の
電極２７ａ、ｂ相の電極２７ｂ毎の電極ピッチは等しく
設定しており、ａ相の電極２７ａのうちの任意の電極２
７ａと、この電極２７ａの図４中右側に隣接するｂ相の
電極２７ｂ間の間隔をＬ１、ｂ相の電極２７ｂのうちの
任意の電極２７ｂと、この電極２７ｂの図４中右側に隣
接するａ相の電極２７ａの間隔をＬ２とすると、Ｌ１：
Ｌ２は１：１である。

【００３９】上記移動子２１の電極２７ａ，２７ｂのう
ち、ａ相の電極２７ａは、給電部２８Ａ、リレーＲ２１
を介して高電圧源１５の“−”側と電位“０”に接続し
ている。また、上記移動子２１の電極２７ａ，２７ｂの
うち、ｂ相の電極２７ｂは、給電部２８Ｂ、リレーＲ２
２を介して高電圧源１５の“＋”側と電位“０”に接続
している。リレーＲ２１，Ｒ２２は制御手段１３からの
指令に応じてｘ側とｙ側に切替えられ、ｘ側に切り替え
られると上記電極２７ａ，２７ｂが高圧電源１５の
“−”側又は“＋”側に接続され、ｙ側に切り替えられ
ると上記電極２７ａ，２７ｂが電位“０”に接続され
る。

【００４０】一方、固定子２２は、図５（Ｂ）に示すよ
うに、誘電体からなる板状の絶縁層２９の一方の面に、
導電性を有する金属からなり、細長い長方形状の複数の
電極３０ａ，３０ｂ・・・３０ａ，３０ｂ・・・を設け
ている。これらの電極３０ａ，３０ｂは一つ置きに位置
する電極３０ａ，３０ｂ毎に絶縁層２９の両側に設けた
給電部３２Ａ，３２Ｂに接続され、一方の給電部３２Ａ
に接続された電極３０ａ，３０ａ・・・がＵ相を構成
し、他方の給電部３２Ｂに接続された電極３０ｂ，３０
ｂ・・・がＶ相を構成している。

【００４１】上記固定子２２の各相の電極３０ａ，３０
ｂは、その幅ｄ２を等しく設定しており、また、この幅
ｄ２は、上記移動子２１の各相の電極２７ａ，２７ｂの
幅ｄ１と等しい。固定子２２のＵ相の電極３０ａとＶ相
の電極３０ｂの間の間隔を、不均一に設定している。す
なわち、Ｕ相の電極３０ａと、この電極３０ａの図４中
右側に隣接するＶ相の電極３０ｂの距離をＬ３、Ｖ相の
電極３０ｂと、この電極３０ｂの図４中右側に隣接する
Ｕ相の電極３０ａの距離をＬ４とすると、Ｌ３：Ｌ４を
１：３に設定している。

【００４２】このように、第２実施形態の静電アクチュ
エータでは、固定子２２の電極３０ａ，３０ｂの電極ピ
ッチを不均一として、移動子２１の電極２７ａ，２７ｂ
と固定子２２の電極３０ａ，３０ｂを共に２相としてい
るため、移動子２１及び固定子２２のいずれにもスルー
ホールや導電部材を設ける必要がなく、移動子２１及び
固定子２２の構造が簡単である。また、移動子２１と固
定子２２の電極２７ａ，２７ｂ，３０ａ，３０ｂを２相
としたため、固定子の電極を３相とした場合と比較し
て、後述する極性の切替に必要なリレーの個数を低減す
ることができる。

【００４３】また、リレーＲ２３，Ｒ２５，Ｒ２７とＵ
相の電極３０ａとの間には、抵抗４５Ａを介設してい
る。また、リレーＲ２４，Ｒ２６，Ｒ２８とＶ相の電極
３０ｂの間には、抵抗４５Ｂを介設している。第２実施
形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同一であ
る。

【００４４】次に、第２実施形態の作動について説明す
る。図６は、第２実施形態の作動の一例を示しており、
この図６中、時刻ｔ₀までは、操作スイッチ１４が“停
止”に設定されている。この間、リレーＲ２１，Ｒ２２
がｙ側に設定されると共に、Ｒ２３〜Ｒ２６が遮断、リ
レ−Ｒ２７，Ｒ２８が連通であり、移動子２１の電極２
７ａ，２７ｂ及び固定子２２の電極３０ａ，３０ｂに対
して印加される電圧は“０”で、移動子２１は停止状態
にある。

【００４５】時刻ｔ₀からは、操作スイッチ１４が“右
側に移動”に設定され、移動子２１のａ相の電極２７ａ
には、“−”の高電圧が固定的に印加されると共に、移
動子２１のｂ相の電極２７ｂには、“＋”の高電圧が固
定的に印加される。また、固定子２２のＵ相及びＶ相の
電極３０ａ，３０ｂに対して、極性及び電圧値を周期的
に切り替えて電圧が印加される。この固定子２２に対し
て印加する電圧の極性及び電圧値の切替の１回の周期Ｔ
は、等時間間隔α’の８個のステップからなる。また、
Ｕ相の電極３０ａとＶ相の電極３０ｂに対して同一のパ
ターンで極性及び強度を切り替えているが、Ｖ相はＵ相
に対して２ステップ（１／４Ｔ）だけ位相を遅らせて極
性を切り替えている。

【００４６】まず、第１のステップ（時刻ｔ₀から時刻
ｔ₁）では、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“０”とする。第２
のステップ（時刻ｔ₁から時刻ｔ₂）では、Ｕ相：
“＋”、Ｖ相：“＋”とする。第３のステップ（時刻ｔ
₂から時刻ｔ₃）では、Ｕ相：“０”、Ｖ相：“＋”とす
る。第４のステップ（時刻ｔ₃から時刻ｔ₄）では、Ｕ
相：“−”、Ｖ相：“＋”とする。第５のステップ（時
刻ｔ₄から時刻ｔ₅）では、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“０”
とする。第６のステップ（時刻ｔ₅から時刻ｔ₆）では、
Ｕ相：“−”、Ｖ相：“−”とする。第７のステップ
（時刻ｔ₆から時刻ｔ₇）では、Ｕ相：“０”、Ｖ相：
“−”とする。第８のステップ（時刻ｔ₇から時刻ｔ₈）
では、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“−”とする。以下、これ
を繰り返し、例えば、時刻ｔ₈から時刻ｔ₉では、時刻ｔ
₁から時刻ｔ₂と同じくＵ相：“＋”、Ｖ相：“０”とな
る。

【００４７】上記のように移動子２１の電極２７ａ，２
７ｂ及び固定子２２の電極３０ａ，３０ｂに電圧を印加
すると、移動子２１の電極２７ａ，２７ｂと固定子２２
の電極３０ａ，３０ｂの間の生じる静電気力による吸引
力、反発力により移動子２１が図中右方向に移動する。

【００４８】上記高電圧源１５からリレーＲ２３〜Ｒ２
８を介して出力される交番電圧の波形は、図６中、二点
鎖線で示すように、矩形状である。このリレーＲ２３〜
Ｒ２８側から出力された矩形状波形の電圧は、上記のよ
うにリレーＲ２３〜Ｒ２８と固定子２９の電極３０ａ，
３０ｂの間に介設した抵抗４５Ａ，４５Ｂに入力され
る。そのため、上記二点鎖線で示した入力電圧の波形に
対して抵抗４５Ａ，４５Ｂから出力される電圧の波形に
時間遅れが生じ、電圧の立ち上がり部分ａが図中上に凸
の滑らかな傾斜曲線となる一方、電圧の降下する部分ｂ
が図中下に凸の滑らかな傾斜曲線となり、図６中、実線
で示すような波形状の波形となる。

【００４９】このように第２実施形態では、固定子２２
の電極３０ａ，３０ｂに印加される電圧の波形は、立ち
上がりの部分ａと降下する部分ｂが滑らかな傾斜曲線で
ある波形状であり、電圧が“０”から“＋”又は“−”
に切り替わる場合も、電圧が“＋”又は“−”から
“０”に切り替わる場合にも、その切り替わりは滑らか
である。よって、固定子２９の電極３０ａ，３０ｂに対
する電圧の切り替わり時の移動子１１の駆動力の変化も
滑らかであるため、移動子１１の駆動音を大きく低減す
ることができる。

【００５０】また、上記のように固定子２２の電極３０
ａ，３０ｂに対して極性を切り替えて印加する電圧の波
形を波形状にするには、上記抵抗４５Ａ，４５Ｂを高電
圧源１５側と電極３０ａ，３０ｂの間に介設すればよ
く、上記図９に示す交流波形の電圧を印加する場合のよ
うな複雑な周波数制御回路を設ける必要がないため、コ
ストを低減することができる。

【００５１】さらに、移動子２１の電極２７ａ，２７ｂ
及び固定子２２の電極３０ａ，３０ｂを共に２相として
いるため、電圧の極性を切り替えるために必要なリレー
Ｒ２１〜Ｒ２８の個数を低減することができる。

【００５２】なお、操作スイッチ１４が“左側に移動”
に設定された場合には、固定子２２の電極３０ａ，３０
ｂに対して同一パターンで、かつＶ相の電極３０ｂに対
して、Ｕ相の電極３０ａより２ステップだけ位相を進め
て、極性を切り替えて電圧を印加する。

【００５３】本発明は、上記した実施形態に限定される
ものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記
した実施形態では、移動子１１，２１の電極１７ａ〜１
７ｃ，２７ａ，２７ｂに対して極性を固定して電圧を印
加し、固定子１２，２２の電極２０ａ〜２０ｃ，３０
ａ，３０ｂに対して極性を切り替えて電圧を印加してい
るが、移動子１１，２１の電極１７ａ〜１７ｃ，２７
ａ，２７ｂに対して極性を切り替えて電圧を印加し、固
定子１２，２２の電極２０ａ〜２０ｃ，３０ａ，３０ｂ
に対して固定的に電圧を印加してもよい。

【００５４】また、上記実施形態では、低域通過フィル
タとして抵抗２５Ａ〜２５Ｃ，４５Ａ，４５Ｂを設けて
いるが、低域通過手段は、これに限定されず、入力電圧
の高周波成分を除去することができるものであればよ
い。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る静電アクチュエータでは、移動子の電極と固定子
の電極のいずれか一方に極性を切り替えて印加する電圧
の波形を波形状としているため、電圧の極性の切り替わ
りが滑らかであり、移動子に対する駆動力も、この電圧
の切り替わり時に滑らかに変化する。そのため、請求項
１の移動子の駆動時に発生する駆動音が低減される。

【００５６】また、電圧の波形を波形状とするには、抵
抗等からなる低域通過フィルタを高電圧源と移動子又は
固定子の間に設ければ良いため、複雑な回路を設ける必
要がなくコストを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る静電アクチュエ
ータを示す概略回路図である。

【図２】（Ａ）は移動子を示す部分平面図、（Ｂ）は
固定子を示す部分平面図である。

【図３】第１実施形態の静電アクチュエータに印加す
る電圧の波形を示す波形図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係る静電アクチュエ
ータを示す概略回路図である。

【図５】（Ａ）は移動子を示す部分平面図、（Ｂ）は
固定子を示す部分平面図である。

【図６】第２実施形態の静電アクチュエータに印加す
る電圧の波形を示す波形図である。

【図７】従来の静電アクチュエータを示す概略図であ
る。

【図８】図７の静電アクチュエータに印加する電圧の
波形を示す波形図である。

【図９】従来の静電アクチュエータの他の例における
電圧の波形を示す波形図である。

【符号の説明】

１１，２１移動子１２，２２固定子１３制御手段１４操作スイッチ１５高電圧源１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２
７ａ，２７ｂ，３０ａ，３０ｂ電極２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，４５Ａ，４５Ｂ抵抗Ｒ１〜Ｒ１１，Ｒ２１〜Ｒ２８リレー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁層に複数の電極を配設した固定子
と、絶縁層に複数の電極を配設し、固定子に対して移動可能
に対向して配置した移動子とを備え、上記移動子の電極
と固定子の電極のいずれか一方に極性を固定して電圧を
印加し、いずれか他方に周期的に極性を切り替えて電圧
を印加し、固定子の電極と移動子の電極の間に生じる吸
引力と反発力により移動子を駆動する静電アクチュエー
タであって、上記移動子の電極と固定子の電極のいずれか一方に極性
を切り替えて印加する電圧の波形を波形状としているこ
とを特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】矩形波形の電圧を出力する高電圧源側と
上記固定子又は移動子の電極との間に低域通過フィルタ
を介設していることを特徴とする請求項１に記載の静電
アクチュエータ。
【請求項３】上記低域通過フィルタが、抵抗であるこ
とを特徴とする請求項２に記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】上記移動子の電極を２つ置きに配設した
電極毎に互いに接続して３相とし、かつ、これら３相の
うちいずれか２相を互いに接続して２相とし、２相毎に
同一波形の電圧を印加する一方、上記固定子の電極を２つ置きに配設した電極毎に互いに
接続して３相とし、各相毎に同一波形の電圧を印加して
いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか
１項に記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】上記移動子の電極を１つ置きに配設した
電極毎に互いに接続して２相として、各相毎に同一波形
の電圧を印加すると共に、上記固定子の電極を１つ置きに配置した電極毎に互いに
接続して２相とし、各相毎に同一波形の電圧を印加して
いることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか
１項に記載の静電アクチュエータ。