JP2814573B2 - Driving method of electrostatic motor - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、環状に配置された多数個のステータ電極
に、電圧を順番に切換え印加していくことで、これらス
テータ電極に対面して位置するロータ電極を静電気力で
回転させる静電モータの駆動方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (a) Industrial Field of the Invention The present invention relates to a method in which a plurality of stator electrodes arranged in a ring are sequentially switched and applied with a voltage to face the stator electrodes. The present invention relates to a method for driving an electrostatic motor that rotates a positioned rotor electrode by electrostatic force.

（ロ）従来の技術 静電モータは通常第４図の模式図に示すように、環状
に多数個のステータ電極ａ…,b…,c…を配置し、その内
側に軸１を中心として回転するロータ２を装備すると共
に、このロータ２にステータ電極ａ…,b…,c…に対面す
るロータ電極R1,R2,R3,R4を設け、ステータ電極はａ…,
b…,c…の三相に分割して、各相ごとにまとめて三相駆
動電源の各相A,B,Cに接続する構成とされている。(B) Conventional technology As shown in the schematic diagram of FIG. 4, an electrostatic motor usually has a large number of stator electrodes a ..., b ..., c ... arranged in a ring, and rotates around a shaft 1 inside thereof. , And rotor electrodes R1, R2, R3, R4 facing the stator electrodes a, b, c, are provided on the rotor 2, and the stator electrodes are a,
b ..., c ... are divided into three phases, and each phase is collectively connected to each phase A, B, C of the three-phase drive power supply.

また、ロータ電極R1,R2,R3,R4はこれらが常に同相の
ステータ電極に対面するように構成されている。Further, the rotor electrodes R1, R2, R3, R4 are configured such that they always face the same-phase stator electrode.

つまり、ロータ電極R1がＡ相のステータ電極ａに対面
するときは、他のロータ電極R2,R3,R4もＡ相のステータ
電極a,aに対面する。That is, when the rotor electrode R1 faces the A-phase stator electrode a, the other rotor electrodes R2, R3, R4 also face the A-phase stator electrodes a, a.

この静電モータの駆動は、ロータ電極R1〜R4が現に対
面しているステータ電極、たとえばそれがＣ相のステー
タ電極であるならば、該ステータ電極ｃ…に隣接するＡ
相のステータ電極ａ…に電圧を印加して、これとロータ
電極R1〜R4との間に静電吸引力を生じさせてロータ２を
回転させ、以後同様にＢ相→Ｃ相→Ａ相…の順に電圧を
切換え印加することでロータ２を第４図矢印方向に回転
させる。This electrostatic motor is driven by a stator electrode which the rotor electrodes R1 to R4 are currently facing, for example, if it is a C-phase stator electrode, A
A voltage is applied to the phase stator electrodes a to generate an electrostatic attraction force between them and the rotor electrodes R1 to R4 to rotate the rotor 2, and thereafter, similarly, the B phase → C phase → A phase ... The rotor 2 is rotated in the direction of the arrow in FIG.

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかし、上述の駆動方法にあっては、現に電圧が印加
されているステータ電極以外の他のステータ電極は、電
気的浮いた状態にあるため、これら電極にも静電容量で
分圧された電圧が誘起されるので、これがロータ２の回
転を妨げるように働く問題があった。(C) Problems to be Solved by the Invention However, in the above-described driving method, the stator electrodes other than the stator electrode to which a voltage is currently applied are in an electrically floating state. Also, since a voltage divided by the capacitance is induced, there is a problem that this acts to prevent the rotation of the rotor 2.

すなわち、第５図においてステータ電極Sa,Sb,Scが並
び、これにロータ電極Ｒが対面している状態で、いまス
テータ電極Saにパルス電圧Ｖが印加されたとすると、ロ
ータ電極Ｒとステータ電極Sa,Sb間の浮遊容量Cra,Crbに
より、ロータ電極Ｒとステータ電極Saとの間に吸引力が
働き、これがロータ２の回転に寄与することになるが、
他方ではステータ電極SaとSbとの間にも浮遊容量Cabが
生じ、容量分圧された電圧Vbがステータ電極Sbに発生す
る。That is, in FIG. 5, when the pulse voltage V is applied to the stator electrode Sa in a state where the stator electrodes Sa, Sb, and Sc are arranged and the rotor electrode R faces the rotor electrode R, the rotor electrode R and the stator electrode Sa , Sb, a suction force acts between the rotor electrode R and the stator electrode Sa, and this contributes to the rotation of the rotor 2.
On the other hand, a stray capacitance Cab also occurs between the stator electrodes Sa and Sb, and a capacitance-divided voltage Vb is generated at the stator electrode Sb.

したがって、本来ならばステータ電極Saとロータ電極
Ｒとの間にのみ働くべき静電吸引力がロータ回転方向と
は逆方向側の隣接ステータ電極Sbとロータ電極Ｒとの間
にも働き、ロータの回転を阻害することになる。Therefore, the electrostatic attraction that should normally act only between the stator electrode Sa and the rotor electrode R also acts between the adjacent stator electrode Sb and the rotor electrode R on the opposite side to the rotor rotation direction, and This will hinder rotation.

これをステータ電極への印加電圧で見れば、どのステ
ータ電極の印加電圧波形も第６図ロの如くなるべきはず
のところが、第６図イのように常に電圧Vbが印加されて
いる状態で、印加電圧の切換えが行われる形となって、
切換え時の吸引力が低下する結果ステータ電極側に、つ
まり第５図で云えばステータ電極Saの側にロータ電極Ｒ
を効果的に吸引することができず、モータ軸出力が低下
することになっていた。Looking at this by the applied voltage to the stator electrodes, the applied voltage waveform of any stator electrode should be as shown in FIG. 6B, but in the state where the voltage Vb is always applied as shown in FIG. In the form of switching the applied voltage,
As a result of a decrease in the suction force at the time of switching, the rotor electrode R is located on the stator electrode side, that is, on the stator electrode Sa side in FIG.
Was not able to be effectively sucked, and the motor shaft output was to be reduced.

この発明は上記の問題に鑑み、現に電圧を印加してい
る電極以外のステータ電極には容量分圧による誘起電圧
を発生させることのない、静電モータの駆動方法を提供
するものである。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a driving method of an electrostatic motor that does not generate an induced voltage due to capacitive voltage division on stator electrodes other than the electrode to which a voltage is currently applied.

（ニ）問題点を解決するための手段 この発明は、環状に配置された多数個のステータ電極
に、電圧を切換え印加していくことで、これらステータ
電極に対面して位置するロータ電極を静電気力で回転さ
せる静電モータの駆動方法であって、上記電圧の切換え
印加のたびに、電圧が印加されるステータ電極以外の全
てのステータ電極を接地させるように制御する静電モー
タの駆動方法であることを特徴とする。(D) Means for Solving the Problems The present invention provides a method for switching the voltage applied to a large number of stator electrodes arranged in a ring to apply a static electricity to a rotor electrode located facing the stator electrodes. A method of driving an electrostatic motor that rotates by force, wherein the method is such that every time the voltage is switched, the stator motor is controlled so that all stator electrodes other than the stator electrode to which the voltage is applied are grounded. There is a feature.

（ホ）作用 この発明によれば、ステータ電極に電圧を切換え印加
していく際、現に電圧が印加されている以外のステータ
電極は強制的に接地されているので、これらの電位は０
となり、浮遊容量による電圧の誘起がなくなるから、現
に電圧が印加されているステータ電極とロータ電極との
間にのみ静電気力による吸引力が働く。(E) Function According to the present invention, when switching and applying a voltage to the stator electrodes, the stator electrodes other than the one to which the voltage is currently applied are forcibly grounded.
Since the induction of the voltage by the stray capacitance is stopped, the attractive force due to the electrostatic force acts only between the stator electrode and the rotor electrode to which the voltage is actually applied.

（ヘ）発明の効果 したがって、ロータ電極は電圧が印加されているステ
ータ電極側に、印加電圧通りの力で吸引されるから、静
電モータの軸出力が効率的に増加し、しかも低速回転に
おいても安定した回転が可能となる。(F) Effects of the Invention Therefore, the rotor electrode is attracted to the stator electrode side to which a voltage is applied by a force according to the applied voltage, so that the shaft output of the electrostatic motor is efficiently increased, and at the low speed rotation. Also enables stable rotation.

また、設計段階において隣接電極との間の静電容量を
考慮する必要がなくなり、最適な電極配置が実現でき
る。In addition, it is not necessary to consider the capacitance between adjacent electrodes at the design stage, and an optimum electrode arrangement can be realized.

（ト）実施例 以下、この発明の実施例を説明する。(G) Example Hereinafter, an example of the present invention will be described.

第１図はこの発明の静電モータの駆動制御回路図で、
入力端子11a,11b,11cにはそれぞれＡ相、Ｂ相、Ｃ相の
駆動パネル12a,12b,12cが印加される。これら駆動パル
ス12a,12b,12cはパルスの位相をずらすことにより順番
に入力端子11a,11b,11cに印加される。FIG. 1 is a drive control circuit diagram of the electrostatic motor of the present invention.
A-phase, B-phase, and C-phase drive panels 12a, 12b, and 12c are applied to the input terminals 11a, 11b, and 11c, respectively. These drive pulses 12a, 12b, and 12c are sequentially applied to the input terminals 11a, 11b, and 11c by shifting the phases of the pulses.

一方、これら入力端子11a,11b,11cに対応して、電源
Ｖとアース13との間に直列接続された一対ずつの光モス
リレー14a,15a,14b,15b,14c,15cが設けられ、各入力端
子はそれぞれに対応する光モスリレーに結線される。On the other hand, corresponding to these input terminals 11a, 11b, 11c, a pair of optical MOS relays 14a, 15a, 14b, 15b, 14c, 15c connected in series between the power source V and the ground 13 are provided. The terminals are connected to the corresponding optical moss relays.

つまり入力端子11aは光モスリレー14a,15aに、11bは1
4b,15bに、11cは14c,15cに結線されるが、この場合アー
ス13側の光モスリレー15a,15b,15cにはインバータ16を
介してそれぞれの入力端子11a,11b,11cが結線されると
共に、光モスリレー14aと15aの間、14bと15bの間、そし
て14cと15cとの間から出力端子17a,17b,17cが取り出さ
れ、これらがＡ相、Ｂ相、Ｃ相の第４図のようなステー
タ電極にそれぞれ接続される。That is, the input terminal 11a is connected to the optical moss relays 14a and 15a, and the input terminal 11b is connected to 1
4b, 15b, 11c is connected to 14c, 15c.In this case, the respective input terminals 11a, 11b, 11c are connected to the optical moss relays 15a, 15b, 15c on the ground 13 side via the inverter 16. The output terminals 17a, 17b, and 17c are taken out from between the optical MOS relays 14a and 15a, between 14b and 15b, and between 14c and 15c, as shown in FIG. Are connected to various stator electrodes.

今、Ａ相の入力端子11aに駆動パルス12aが入力された
とすると、これにつながれている光モスリレー14a,15b
のうち、14aはONするが、インバータ16を介して接続さ
れている15aが反転入力のためOFFする結果、出力端子17
aを介して電源電圧ＶがＡ相のステータ電極に印加され
る。この時、駆動パルスが入力されていないＢ相、Ｃ相
の光モスリレーでは、光モスリレー14b,14cがOFF状態を
保つが、アース側の光モスリレー15b,15cはインバータ1
6によって逆にONし、ためにＢ相、Ｃ相のステータ電極
は出力端子17b,17cおよび光モスリレー15b,15cを経てア
ース13に強制的に接地されることになる。Now, assuming that the drive pulse 12a is input to the A-phase input terminal 11a, the optical moss relays 14a, 15b
Among them, 14a is turned on, but 15a connected via the inverter 16 is turned off due to the inverting input.
The power supply voltage V is applied to the A-phase stator electrode via a. At this time, in the B-phase and C-phase optical moss relays to which no drive pulse is input, the optical moss relays 14b and 14c are kept OFF, but the optical moss relays 15b and 15c on the ground side are connected to the inverter 1
The switch is turned on in reverse by 6, so that the B-phase and C-phase stator electrodes are forcibly grounded to the ground 13 via the output terminals 17b, 17c and the optical moss relays 15b, 15c.

次に、Ｂ相の入力端子11bに駆動パルス12bに入力され
たときは、同様にしてＢ相のステータ電極に電圧Ｖが印
加されると同時に、Ａ相およびＣ相のステータ電極が接
地され、次にＣ相に切換った場合も同様になる。Next, when the drive pulse 12b is input to the B-phase input terminal 11b, the voltage V is similarly applied to the B-phase stator electrode, and at the same time, the A-phase and C-phase stator electrodes are grounded, Next, the same applies to the case of switching to the C phase.

したがって第２図に示すように、たとえばＡ相のステ
ータ電極Saに電圧が印加されたとき、Ｂ相およびＣ相の
ステータ電極Sb,Scは接地され、ステータ電極Sb,Scの電
位は強制的に０となり、ステータ電極Saに隣接する電極
に電圧が誘起しない。ために電圧が印加されているステ
ータ電極Saとロータ電極Ｒとの間にのみ静電気力による
吸引力が、その印加された電圧の大きさ通りに効果的に
働くことになり、該ステータ電極Saに印加される電圧波
形は第７図ロの理想的な形となる。これはステータ電極
SbまたはScに電圧が印加されたときも同じである。Therefore, as shown in FIG. 2, for example, when a voltage is applied to the A-phase stator electrode Sa, the B-phase and C-phase stator electrodes Sb, Sc are grounded, and the potentials of the stator electrodes Sb, Sc are forcibly set. 0, and no voltage is induced on the electrode adjacent to the stator electrode Sa. Therefore, the attractive force due to the electrostatic force only between the stator electrode Sa and the rotor electrode R to which the voltage is applied, effectively works according to the magnitude of the applied voltage, and acts on the stator electrode Sa. The applied voltage waveform has the ideal shape shown in FIG. This is the stator electrode
The same applies when a voltage is applied to Sb or Sc.

第３図イ，ロは要部の具体的な電気回路図を示し、イ
は駆動パルス12a,12b,12cを発生するパルストレイン発
生部で発振器出力で駆動されるフリップフロップ18によ
って回路構成され、ロはＡ相部分の制御回路図で、トラ
ンジスタ19の導通により発光ダイオード20,21で光モス
リレー14をONさせ、インバータ16を介するトランジスタ
22の導通で発光ダイオード23,24により光モスリレー15a
をONさせる回路構成になっている。3 (a) and 2 (b) show a specific electric circuit diagram of a main part, and FIG. 3 (a) is a pulse train generating section for generating drive pulses 12a, 12b, 12c, which is constituted by a flip-flop 18 driven by an oscillator output, B is a control circuit diagram of the A-phase portion. The transistor 19 is turned on to turn on the optical MOS relay 14 by the light emitting diodes 20 and 21 by the conduction of the transistor 19,
Optical moss relay 15a by light emitting diodes 23 and 24 with conduction of 22
Is turned on.

以上の説明のように、この実施例によれば、現に電圧
を印加している電極以外の電極は全て接地させるように
制御するから、電圧が印加されているステータ電極に隣
接している電極には誘起電圧が発生せず、かつロータの
正常方向の回転を阻害する静電気力をロータ電極に及ぼ
すことがなく、したがって現に電圧が印加されているス
テータ電極とロータ電極との間にのみ働く静電気力によ
り、また印加された電圧通りの静電気力で効率よくロー
タを回転させることができる。As described above, according to this embodiment, all the electrodes other than the electrode to which a voltage is currently applied are controlled to be grounded. Does not generate induced voltage and does not exert an electrostatic force on the rotor electrode that hinders normal rotation of the rotor. Therefore, an electrostatic force that acts only between the stator electrode and the rotor electrode to which a voltage is currently applied. Accordingly, the rotor can be efficiently rotated by the electrostatic force according to the applied voltage.

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、 この発明のステータ電極に電圧を印加し、また接地さ
せる手段は、実施例の光モスリレー14a,14b,14c,15a,15
b,15cとインバータ16に対応するも、 その他の構成を含めてこの発明は上述の実施例の構成
のみに限定されるものではない。In the correspondence between the configuration of the present invention and the above-described embodiment, the means for applying a voltage to the stator electrode of the present invention and grounding the same are the optical MOS relays 14a, 14b, 14c, 15a, 15 of the embodiment.
The present invention is not limited only to the configuration of the above-described embodiment, including other configurations, corresponding to b, 15c and the inverter 16.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図面はこの発明の一実施例を示し、 第１図は静電モータの駆動制御回路図、 第２図はステータ電極印加電圧制御時の模式図、 第３図イ，ロは第１図要部の具体回路図、 第４図は通常の静電モータ構成図、 第５図は従来駆動方法における模式図、 第６図イ，ロはステータ電極印加電圧波形図である。 14a〜14cおよび15a〜15c……光モスリレー 16……インバータ、Ｒ……ロータ電極 Sa,Sb,Sc……ステータ電極 1 shows an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a drive control circuit diagram of an electrostatic motor, FIG. 2 is a schematic diagram at the time of controlling a stator electrode applied voltage, and FIGS. FIG. 4 is a configuration diagram of a normal electrostatic motor, FIG. 5 is a schematic diagram of a conventional driving method, and FIGS. 14a to 14c and 15a to 15c: Optical moss relay 16: Inverter, R: Rotor electrode Sa, Sb, Sc: Stator electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂田 稔 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 立石電機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02N 1/00 H02N 11/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Minoru Sakata 10 Tateishi Electric Co., Ltd., Hanazono Todocho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁶ , DB name) H02N 1/00 H02N 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】環状に配置された多数個のステータ電極
に、電圧を切り換え印加していくことで、これらステー
タ電極に対面して位置するロータ電極を静電気力で回転
させる静電モータの駆動方法であって、 上記電圧の切換え印加のたびに、電圧が印加されるステ
ータ電極以外の全てのステータ電極を接地させるように
制御する 静電モータの駆動方法。1. A method for driving an electrostatic motor in which a voltage is switched and applied to a plurality of stator electrodes arranged in a ring to rotate a rotor electrode facing the stator electrodes by electrostatic force. A method of driving an electrostatic motor, wherein control is performed such that all stator electrodes other than the stator electrode to which a voltage is applied are grounded each time the voltage is switched.