JP3222319B2 - 静電アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はサンバイザ、ムーンルー
フ、リアウィンド等の動力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、固定子と固定子に
対向して配置した移動子の間に発生させた静電気による
吸引力、反発力により移動子を駆動する静電アクチュエ
ータにおいて、移動子を駆動する出力の向上に関するも
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
ては、例えば特開平３−２７７８３号に、図９に示すよ
うな静電アクチュエータが開示されている。

【０００３】この静電アクチュエータは、金属体１ａと
絶縁層１ｂを交互に等間隔で配置した移動子１と、この
移動子１の両側に配置した固定子２，２を備えている。
この固定子２は、絶縁層３の表面に等間隔で配置した電
極４を備え、これらの電極４を相互に接続して３相（Ｒ
相，Ｓ相，Ｔ相）としている。この３相に印加する電圧
の極性は、図１０に示すように、正（以下、“＋”と表
記する。）、電位が０（以下、“０”と表記する。）及
び負（以下、“−”と表記する。）の３種間で切り替え
られ、移動子１の金属体１ａと電極４の間に生じる吸引
力、反発力により移動子１が固定子２に対して移動す
る。

【０００４】また、本出願人に係る特願平５−４２８４
８号では、図１１に示すような静電アクチュエータが開
示されている。この図１１の静電アクチュエータでは、
固定子６は、絶縁層７の表面に等間隔で配置した多数の
電極８ａ，８ｂ，８ｃ・・・８ａ，８ｂ，８ｃ・・・８
ａ，８ｂ，８ｃを備え、これらの電極８ａ〜８ｃのうち
二つおきに位置する各電極８ａ〜８ｃを相互に接続して
３相（Ａ相，Ｂ相，Ｃ相）としている。上記固定子６の
電極８ａ〜８ｃに印加する電圧の極性は、図１２で示す
ように、“＋”と“−”の２種間で切り替える。また、
移動子９も、絶縁層１０の表面に多数の電極１１ａ，１
１ｂ，１１ｃ・・・１１ａ，１１ｂ，１１ｃ・・・１１
ａ，１１ｂ，１１ｃを備え、これらの電極１１ａ〜１１
ｃのうち二つおきに位置する各電極１１ａ〜１１ｃを相
互に接続して３相（ａ相，ｂ相，ｃ相）とし、さらにｂ
相とｃ相を接続してｂｃ相としている。また、ａ相の電
極１１ａに“＋”の高電圧を固定的に印加する一方、ｂ
ｃ相の電極１１ｂ，１１ｃには“−”の高電圧を固定的
に印加しており、移動子９の電極１１ａ〜１１ｃと固定
子６の電極８ａ〜８ｃとの間に生じる吸引力、反発力に
より、移動子９は固定子６に対して浮上した状態で移動
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図９に示
す静電アクチュエータでは、固定子２の電極４に対して
印加する電極の極性が“０”となる場合があり、この時
は、電極４と移動子１の金属体１ａの間に吸引力、反発
力が生じない。そのため、この静電アクチュエータで
は、移動子１に対する十分な駆動力を得ることができな
い。

【０００６】また、図９の静電アクチュエータでは、上
記のように移動子１には電圧を印加しておらず、移動子
１の金属体１ａが固定子２の電極４と反対の極性に帯電
するまでは電極４に印加する電圧の極性を切り替えるこ
とができない。そのため、この静電アクチュエータで
は、移動子１を高速で移動させるのは困難である。

【０００７】さらに、この静電アクチュエータでは、３
相とした固定子２の電極４に対して“＋”“０”“−”
の３種類の極性の電圧を印加するため、極性を切り替え
るためのリレーが多数個必要である。そのため、この静
電アクチュエータは構造が複雑であると共に、コストが
高いという問題がある。

【０００８】一方、上記図１１に示す特願平５−４２８
４８号に係る静電アクチュエータでは、固定子６の電極
８ａ〜８ｃに印加する電圧の極性は“＋”と“−”の２
種類であり、電極８ａ〜８ｃ，１１ａ〜１１ｃの極性が
“０”となる場合がないため、上記図１０のアクチュエ
ータと比較して移動子９に対して高い駆動力を付与する
ことができると共に、極性を切り替えるために必要なリ
レーの個数も少ない。また、この静電アクチュエータで
は、移動子９にも電極１１ａ〜１１ｃを設けて固定的に
電圧を印加しているため、上記図９の静電アクチュエー
タと比較して移動子９を高速で移動させることが可能で
ある。

【０００９】しかし、この静電アクチュエータでは、上
記図１２に示すように、固定子６に印加される電圧の極
性は、１回の周期Ｔの３分の２が“＋”で残りの３分の
１が“−”であり、“＋”である時間は“−”である時
間よりも長い。また、絶縁層７は、一般に誘電体により
形成されている。そのため、この静電アクチュエータで
は、固定子６の絶縁層７が“−”に帯電する傾向があ
り、移動子９に対する駆動力が低下する原因となる。

【００１０】本発明、上記のような従来の静電アクチュ
エータにおける問題を解決するためになされたものであ
って、簡易な構成で固定子の絶縁層の帯電を防止し、移
動子に対する駆動力の向上を図ることを目的としてなさ
れたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】従って、請求項１は、絶
縁層の表面に複数の電極を配設した固定子と、絶縁層の
表面に複数の電極を配設し、上記固定子に対して対向し
て配置した移動子とを備え、上記移動子の電極に対して
正または負の電圧を固定的に印加すると共に、固定子の
電極に対して正または負の電圧を極性を切り替えて印加
し、移動子を所望の方向に移動させる吸引力と反発力を
発生させる構成とした静電アクチュエータにおいて、上
記移動子の停止時に固定子の電極の電位を０とする手段
を備え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。

【００１２】請求項２は、上記請求項１において、上記
移動子の停止後、移動子および固定子の電極に正または
負のいずれかの電圧を所定時間固定的に印加した後、固
定子および移動子の電極の電位を０とする手段を備える
ことを特徴としている。

【００１３】請求項３は、上記請求項１において、上記
移動子の停止後、移動子および固定子の電極に正または
負のいずれかの電圧を所定時間固定的に印加した後、固
定子および移動子の電極の電位を０とすると共に、移動
子の移動開始時に、上記停止時に固定子の電極に所定時
固定的に印加する電圧と逆の極性の電圧を、固定子の電
極に所定時間印加する手段を備えることを特徴としてい
る。

【００１４】請求項４は、絶縁層の表面に複数の電極を
配設した固定子と、絶縁層の表面に複数の電極を配設
し、上記固定子に対して対向して配置した移動子とを備
え、上記移動子の電極に対して正または負の電圧を固定
的に印加する一方、固定子の電極に対して正または負の
電圧を極性を切り替えて印加し、移動子を所望の方向に
移動させる吸引力と反発力を発生させる構成とした静電
アクチュエータにおいて、上記移動子の駆動中に、所定
時間間隔で所定時間の間、固定子の電極の電位を０とす
る手段を備え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。

【００１５】請求項５は、絶縁層の表面に複数の電極を
配設した固定子と、絶縁層の表面に複数の電極を配設
し、上記固定子に対して対向して配置した移動子とを備
え、上記移動子の電極に対して正または負の電圧を固定
的に印加する一方、固定子の電極に対して正または負の
電圧を極性を切り替えて印加し、移動子を所望の方向に
移動させる吸引力と反発力を発生させる構成とした静電
アクチュエータにおいて、上記移動子の駆動中に固定子
の電極に対して印加する電圧の極性のうち、印加する回
数の多い極性と逆の極性の電圧を所定時間間隔で所定時
間印加する手段を備え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。

【００１６】

【作用】請求項１の静電アクチュエータでは、移動子の
停止時に固定子の電極の電位を０とするため、固定子の
絶縁層が正または負に帯電するのを防止することができ
る。

【００１７】請求項２の静電アクチュエータでは、移動
子の停止時に固定子の電極の電位を０とするため、固定
子の絶縁層が正または負に帯電するのを防止でき、しか
も移動子の停止時に、固定子及び移動子の電極に所定時
間固定的に電圧を印加するため、移動子を確実に所定の
位置に停止させることができる。

【００１８】請求項３の静電アクチュエータでは、移動
子を確実に所定の位置に停止させることができると共
に、移動子の移動、停止を頻繁に繰り替え場合にも、移
動子の絶縁層の帯電を確実に防止することができる。

【００１９】請求項４の静電アクチュエータでは、移動
子の駆動中に、所定時間間隔で所定時間の間、固定子の
電極の電位を０とするため、固定子の絶縁層が正または
負に帯電するのを防止することができる。

【００２０】請求項５の静電アクチュエータでは、移動
子の駆動中に固定子の電極に対して印加する電圧の極性
のうち、印加する回数の多い極性と逆の極性の電圧を所
定時間間隔で所定時間印加する構成としているため、固
定子の絶縁層が帯電するのを防止することができる。

【００２１】

【実施例】次に、図面に示す実施例に基づいて、本発明
について詳細に説明する。図１は、第１実施例に係る静
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２１、固定子２２、制御手段２３および操
作スイッチ２４を備えている。

【００２２】上記移動子２１は、誘電体からなる絶縁層
２６の表面に電極２７ａ，２７ｂ，２７ｃ・・・２７
ａ，２７ｂ，２７ｃ・・・２７ａ，２７ｂ，２７ｃを等
間隔で配置してなり、二つおきに位置する各電極２７
ａ，２７ｂ，２７ｃを相互に接続して３相としている。
また、この３相のうち、２相（電極２７ｂ，２７ｃ）を
相互に接続して１相としている。すなわち、本実施例で
は、移動子２１の電極２７ａ〜２７ｃを、Ｓ相（電極２
７ａ）とＴ相（電極２７ｂ，２７ｃ）の２相としてい
る。

【００２３】上記移動子２１の電極２７ａ〜２７ｃのう
ち、上記Ｓ相の電極２７ａをリレーＲ１に接続してい
る。このリレーＲ１は、制御手段２３からの指令に応じ
てａ側とｂ側に切り替えられ、ａ側に切り替えると電極
２７ａは“＋”に接続され、ｂ側に切り替えると、電極
２７ａは“０”に接続される。同様に、Ｔ相の電極２７
ｂ，２７ｃは、リレーＲ２に接続している。このリレー
Ｒ２は、制御手段２３からの指令に応じてａ側とｂ側に
切り替えられ、ａ側に切り替えると電極２７ｂ，２７ｃ
は“−”に接続され、ｂ側に切り替えると、電極２７
ｂ，２７ｃは“０”に接続される。

【００２４】上記固定子２２は、誘電体からなる絶縁層
２９の表面に等間隔で配置した多数の電極３０ａ，３０
ｂ，３０ｃ・・・３０ａ，３０ｂ，３０ｃ・・・３０
ａ，３０ｂ，３０ｃを備え、これらの電極３０ａ〜３０
ｃのうち二つおきに位置する各電極３０ａ〜３０ｃを相
互に接続して３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）としている。

【００２５】上記固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃのう
ち、上記Ｕ相の電極３０ａをリレーＲ３に接続してい
る。このリレーＲ３は、制御手段２３の指令に応じて、
ｃ側とｄ側に切り替えられ、ｃ側に切り替えると電極３
０ａはリレーＲ６，Ｒ９側に接続され、ｄ側に切り替え
ると電極３０ａは“０”に接続される。これらリレーＲ
６，Ｒ９はそれぞれ高電圧源２５の“＋”、“−”に接
続しており上記制御手段２３からの指令に応じてＵ相の
電極３０ａ側と高電圧源２５の“＋”側、“−”側との
間を連通、遮断する。

【００２６】同様に、Ｖ相の電極３０ｂをリレーＲ４に
接続している。このリレーＲ４は、制御手段２３の指令
に応じて、ｃ側とｄ側に切り替えられ、ｃ側に切り替え
ると電極３０ｂはリレーＲ７，Ｒ１０側に接続され、ｄ
側に切り替えると電極３０ｂは“０”に接続される。こ
れらリレーＲ７，Ｒ１０はそれぞれ高電圧源２５の
“＋”側、“−”側に接続しており上記制御手段２３か
らの指令に応じてＶ相の電極３０ｂ側と高電圧源２５の
“＋”側、“−”側との間を連通、遮断する。

【００２７】さらに、固定子２２のＷ相の電極３０ｃを
リレーＲ５に接続している。このリレーＲ５も、制御手
段２３の指令に応じて、ｃ側とｄ側に切り替えられ、ｃ
側に切り替えると電極３０ｃはリレーＲ８，Ｒ１１側に
接続され、ｄ側に切り替えると電極３０ｃは“０”に接
続される。これらのリレーＲ８，Ｒ１１はそれぞれ高電
圧源２５の“＋”側、“−”側に接続しておりＷ相の電
極３０ｃ側と高電圧源２５の“＋”側、“−”側との間
を連通、遮断する。

【００２８】なお、上記リレーＲ１〜Ｒ１１は、耐電圧
数１００Ｖであって、応答時間が数１０ｍｓ程度、切替
え電流容量が数１００ｍＡ程度の安価な仕様のリレーが
用いられる。

【００２９】制御手段２３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２１、固定子２
２の電極２７ａ〜２７ｃ，３０ａ〜３０ｃに印加する電
圧の極性を切り替える構成としている。

【００３０】まず、移動子２１の電極２７ａ，２７ｂ，
２７ｃの電位を“０”とする場合には、制御手段２３
は、上記リレーＲ１，Ｒ２をｂ側に切り替える。また、
移動子２１のＳ相の電極２７ａに“＋”の高電圧を印加
するときには、制御手段２３はリレーＲ１をａ側に切り
替える。さらに、移動子２１のＴ相の電極２７ｂ，２７
ｃに“−”の高電圧を印加するときには、リレーＲ２を
ａ側に切り替える。

【００３１】固定子２２の電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃ
に“＋”の高電圧を印加する場合には、制御手段２３
は、リレーＲ３〜Ｒ５をｃ側に切り替えると共に、リレ
ーＲ６〜Ｒ８を連通、リレーＲ９〜Ｒ１１を遮断する。
さらに、固定子２２の電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃに
“−”の高電圧を印加する場合には、制御手段２３は、
リレーＲ３〜Ｒ５をｃ側に切り替えると共に、リレーＲ
６〜Ｒ８を遮断、リレーＲ９〜Ｒ１１を連通する。さら
に、固定子２２の電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃの電位を
“０”とする場合には、制御手段２３はリレーＲ３〜Ｒ
５をｄ側に切り替える。

【００３２】操作スイッチ２４は、手動で“停止”、
“右側へ移動”および“左側へ移動”の３位置に設定す
ることができ、この操作スイッチ２４の設定に応じて上
記制御手段２３がリレーＲ１〜Ｒ１１の切り替えを行
う。ただし、操作スイッチ２４は、手動スイッチに限定
されるものではく、例えば、他の機器からの指令により
自動的に上記３位置のいずれかに設定されるものであっ
てもよい。

【００３３】次に、第１実施例の作動について説明す
る。図２中、時刻ｔ₀〜時刻ｔ₁は、操作スイッチ２４は
“停止”に設定されている。この移動子２１が停止して
いる時には、リレーＲ１，Ｒ２はｂ側、リレーＲ３〜Ｒ
５はｄ側に切り替えられ、移動子２１の電極２７ａ〜２
７ｃおよび固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃに対して印
加される電圧の極性は“０”となる。

【００３４】時刻ｔ₁〜時刻ｔ₂の間は、操作スイッチ２
４が“右側へ移動”に設定されている。このとき、移動
子２１のＳ相の電極２７ａには“＋”の高電圧が固定的
に印加され、移動子２１のＴ相の電極２７ｂ，２７ｃに
は“−”の高電圧が固定的に印加される。

【００３５】また、この時刻ｔ₁〜時刻ｔ₂の間には、固
定子２２のＵ相、Ｖ相およびＷ相の電極３０ａ〜３０ｃ
は、以下のように“＋”と“−”の間で周期的に極性が
切り替えられる。

【００３６】まず、第１実施例では、上記固定子２２に
対する“＋”と“−”の極性の切り替えの１つの周期Ｔ
は、３つのステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３からなる。すなわ
ち、１つの周期Ｔを０゜〜３６０゜とすると、周期Ｔは
０゜〜１２０゜の第１ステップＳ１、１２０゜〜２４０
゜の第２ステップＳ２および２４０゜〜３６０゜の第３
ステップＳ３からなる。また、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対し
ては、同一のパターンで“＋”、“−”の極性を切り替
えているが、Ｖ相、Ｗ相は、Ｕ相に対してそれぞれ１２
０゜、２４０゜遅れで極性を切り替えている。

【００３７】第１ステップＳ１（０゜〜１２０゜）で
は、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相：“−”とす
る。このとき、図３（Ａ）に示すように、移動子２１に
対して固定子２２から浮上するように反発力が作用する
と共に、右方向に移動させる反発力、吸引力が作用す
る。

【００３８】第２ステップ（１２０゜〜２４０゜）で
は、Ｕ相：“＋”、Ｖ相“−”、Ｗ相：“＋”とする。
このとき、図３（Ｂ）に示すように、移動子２１に対し
て固定子２２から浮上するように反発力が作用すると共
に、右方向に移動させる反発力、吸引力が作用する。

【００３９】第３ステップ（２４０゜〜３６０゜）で
は、Ｕ相：“−”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相：“＋”とす
る。このとき、図３（Ｃ）に示すように、移動子２１は
安定状態となる。

【００４０】上記第１ステップＳ１から第３ステップＳ
３の作動を繰り返すことにより、移動子２１は固定子２
２に対して浮上した状態で図中右側へ移動する。

【００４１】このように第１実施例では、固定子２２の
電極３０ａ〜３０ｃに対して“＋”“−”の間で極性を
切り替えて電圧を印加することにより、移動子２１を浮
上、移動させている。また、固定子２２の電極３０ａ〜
３０ｃのうち一つの電極３０ａ〜３０ｃに着目すると、
１つの周期Ｔのうち２つのステップでは“＋”の電極が
され、残りの１つのステップで“−”が印加されてい
る。すなわち、本実施例の静電アクチュエータでは、
“＋”の電圧が印加されている時間が“−”の電圧が印
加されている時間よりも長い。

【００４２】次に、時刻ｔ₂に操作スイッチ２４が“停
止”に設定されると、リレーＲ１，Ｒ２がｂ側、リレー
Ｒ３〜Ｒ５はｄ側に設定され、移動子２１の電極２７ａ
〜２７ｃおよび固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃは
“０”となり、移動子２１に対する反発力、吸引力がな
くなり移動子２１の移動は停止する。

【００４３】一方、この第１実施例において、操作スイ
ッチ２４を“停止”から“左側へ移動”に設定した場合
には、この静電アクチュエータは図４に示すように作動
する。

【００４４】時刻ｔ₀〜時刻ｔ₁は、操作スイッチ２４は
“停止”に設定されており、移動子２１の電極２７ａ〜
２７ｃおよび固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃに対して
印加される電圧の極性は“０”である。

【００４５】時刻ｔ₁に操作スイッチ２４を“左側へ移
動”に設定すると、移動子２１のＳ相の電極２７ａには
“＋”の高電圧が固定的に印加される一方、Ｔ相の電極
２７ｂ，２７ｃには“−”の高電圧が固定的に印加され
る。

【００４６】一方、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃに
対して印加される高電圧の極性は、第１ステップＳ１
（０゜〜１２０゜）ではＵ相：“＋”、Ｖ相：“−”、
Ｗ相“＋”（図５（Ａ）参照）、第２ステップＳ２（１
２０゜〜２４０゜）では、Ｕ相：“＋”、Ｖ相：
“＋”、Ｗ相：“−”（図５（Ｂ）参照）、第３ステッ
プＳ３（２４０゜〜３６０゜）では、Ｕ相：“−”、Ｖ
相：“＋”、Ｗ相：“＋”（図５（Ｃ）参照）に切り替
えられ、移動子２１の電極２７ａ〜２７ｃと固定子２２
の電極３０ａ〜３０ｃの間に生じる吸引力、加圧力によ
り移動子２１は図中左側に移動する。

【００４７】この状態から、図４中、時刻ｔ₂に操作ス
イッチ２４を“停止”に設定すると、移動子２１および
固定子２２の電極２７ａ〜２７ｃ，３０ａ〜３０ｃに印
加される電圧は“０”に設定され、移動子２１の移動は
停止する。

【００４８】このように、第１実施例の静電アクチュエ
ータでは、操作スイッチ２４が“停止”に設定されてい
るとき、すなわち移動子２１の停止時には、移動子２１
の電極２７ａ〜２７ｃに印加する電圧を“０”とするた
め、移動子２１の絶縁層２６を構成する誘電体が“＋”
または“−”に帯電するのを防止することができる。ま
た、この静電アクチュエータでは、操作スイッチ２４が
“停止”に設定されているときには、固定子２２の３０
ａ〜３０ｃに印加する電圧を“０”とするため、上記の
ように移動子２１の移動中に固定子２２の電極３０ａ〜
３０ｃに対して印加される電圧は“＋”のほうが“−”
よりも長時間であることにより、移動子２１、固定子２
２の絶縁層２９を構成する誘電体が“−”の電圧を帯電
するのを防止することができる。そのため、第１実施例
の静電アクチュエータでは、絶縁層２６，２９の帯電に
よる移動子２１に対する駆動力の低下を防止することが
でき、かつ、上記のように移動の駆動中に固定子２２の
電極３０ａ〜３０ｃに印加する電圧は、“＋”“−”の
２種間で切替えるため、十分な駆動力を得ることができ
る。また、この静電アクチュエータでは、移動子２１に
も電極２７ａ〜２７ｃを設けて電圧を印加する構成とし
ているため、移動子２１を高速で駆動することができ
る。

【００４９】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。この第２実施例において、移動子２１、固定子２
２、リレーＲ１〜Ｒ１１、高電圧源２５等の構造は、上
記した第１実施例と同一であり、制御手段２３がリレー
Ｒ１〜Ｒ１１を開閉する方法が第１実施例と異なる。

【００５０】すなわち、第２実施例では、“左側へ移
動”または“右側へ移動”のいずれかに設定されていた
操作スイッチ２４を“停止”に設定した場合には、操作
スイッチ２４を切り替えてから所定時間αの間は、リレ
ーＲ１〜Ｒ１１をその状態のままで維持して移動子２
１、固定子２２の電極２７ａ〜２７ｃ、３０ａ〜３０ｃ
に対して操作スイッチ２４を“停止”に設定した時点の
極性のままで電圧を印加する。次に、上記所定時間αが
経過した後に上記リレーＲ１，Ｒ２をｂ側、リレーＲ３
〜Ｒ５をｄ側に設定して移動子２１および固定子２２の
電極２７ａ〜２７ｃ，３０ａ〜３０ｃを“０”に設定す
る。

【００５１】例えば、図６に示すように、時刻ｔ₁から
“右側へ移動”に設定されていた操作スイッチ２４を時
刻ｔ₂に“停止”に設定し、このとき固定子２２のＵ相
の電極３０ａは“−”、Ｖ相の電極３０ｂは“＋”、Ｗ
相の電極３０ｃは“＋”、移動子２１のＳ相の電極２７
ａは“＋”、Ｔ相の電極２７ｂ，２７ｃは“−”である
とすると、上記時刻ｔ₂から所定時間αの間は、移動子
２１はＳ相：“＋”Ｔ相：“−”に維持され、かつ、固
定子２２はＵ相：“−”，Ｖ相：“＋”，Ｗ相：“＋”
のまま維持される。そして、時刻ｔ２から所定時間αを
経過した時刻ｔ₃から移動子２１、固定子２２の電極２
７ａ〜２７ｃ、３０ａ〜３０ｃに印加される電圧の極性
は全て“０”に設定される。

【００５２】このように、操作スイッチ２４を“停止”
に設定してから所定時間αの経過後に、移動子２１およ
び固定子２２の電極２７ａ〜２７ｃ，３０ａ〜３０ｃの
電位を“０”にする構成とした場合には、移動子２１が
それまで移動した慣性の影響がなくなり、移動子２１が
完全に停止した状態で固定子２２および移動子２１の電
極２７ａ〜２７ｃ，３０ａ〜３０ｃ間の吸引、反発力が
消失する。そのため、この第２実施例では、操作スイッ
チ２４を“停止”に設定した後に、慣性により移動子２
１が移動するのを防止することができ、移動子２１を確
実に所定の位置に停止させることができる。

【００５３】また、上記所定時間αの経過後は、第１実
施例と同様に移動子２１および固定子２２の電極２７ａ
〜２７ｃ，３０ａ〜３０ｃに印加する電圧をいずれも
“０”に設定するため、上記のように移動子２１、固定
子２２の絶縁層２６，２９を構成する誘電体が帯電する
のを防止することができ、移動子２１に対して十分な駆
動力を付与することができる。

【００５４】第２実施例のその他の構成および作用は、
上記した第１実施例と同一である。

【００５５】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。この第３実施例も、移動子２１、固定子２２、リレ
ーＲ１〜Ｒ１１、高電圧源２５等の構造は、上記した第
１実施例と同一であり、制御手段２３がリレーＲ１〜Ｒ
１１を開閉する方法が第１実施例と異なる。

【００５６】この第３実施例に係る静電アクチュエータ
では、移動子２１の電極２７ａ〜２７ｃおよび固定子２
２の電極３０ａ〜３０ｃを、上記第１から第３ステップ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３毎に、電位を“０”とする構成として
いる。

【００５７】すなわち、図７に示すように、時刻ｔ₁に
操作スイッチ２４を“右側に移動”に設定すると、第１
ステップＳ１の所定時間βの間、移動子２１の電極２７
ａは、“＋”、電極２７ｂ，２７ｃは“−”に設定さ
れ、第１ステップＳ１の残りの所定時間γの間、電極２
７ａ，２７ｂは“０”に設定される。同様に、第２ステ
ップＳ２、第３ステップＳ３においても、最初の所定時
間βの間、移動子２１の電極２７ａ〜２７ｃは“＋”ま
たは“−”に設定され、残りの時間γは“０”となる。

【００５８】また、固定子２２の電極３０ａ，３０ｂ，
３０ｃでは、第１ステップＳ１の最初の所定時間βの間
はＵ相：“＋”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相：“−”とし、残
りの所定時間γの間、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のすべてを
“０”に設定する。また、第２ステップＳ２の最初の所
定時間βの間はＵ相：“＋”、Ｖ相：“−”、Ｗ相：
“＋”とし、残りの所定時間βの間、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相
のすべてを“０”に設定する。さらに、第３ステップＳ
３の最初の所定時間βの間はＵ相：“−”、Ｖ相：
“＋”、Ｗ相：“＋”、残りの所定時間γの間Ｕ相、Ｖ
相、Ｗ相のすべてを“０”に設定する。

【００５９】移動子２１の電極２７ａ〜２７ｂおよび固
定子２２の電極３０ａ〜３０ｃに印加する電圧を上記の
ように切り替えることにより、第１から第３ステップＳ
１〜Ｓ３の最初の所定時間βの間、移動子２１の電極２
７ａ〜２７ｃと固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃの間に
吸引力、反発力が生じ、これにより移動子２１は図中右
側に移動する。

【００６０】また、上記のように第１から第３ステップ
Ｓ１〜Ｓ３のうち上記所定時間βを除いた残りの時間γ
において、移動子２１の電極２７ａ〜２７ｂおよび固定
子２２の電極３０ａ〜３０ｂを“０”としているため、
移動子２１、固定子２２の絶縁層２６，２９の帯電を防
止することができる。また、この第３実施例では、操作
スイッチ２４が“停止”に設定されている間、すなわち
時刻ｔ₀〜ｔ₁及び時刻ｔ₂以降は、移動子２１および固
定子２２の電極２７ａ〜２７ｃ，３０ａ〜３０ｃの電位
を“０”に設定しているため、これによっても絶縁層２
６，２９の帯電を防止することができる。

【００６１】このように第３実施例では、移動子２１、
固定子２２の絶縁層２６，２９の帯電を防止することが
できると共に、移動子２１の駆動中に固定子２２に印加
される電極は“＋”と“−”の２種であるため、移動子
２１に対して十分な駆動力を得る付与することができ
る。

【００６２】第３実施例のその他の構成および作用は上
記した第１実施例と同様である。

【００６３】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。この第４実施例では、制御手段２３は、移動子２１
及び固定子２２の電極２７ａ〜２７ｃ、３０ａ〜３０ｃ
の電極が“０”に設定されている時間を計測するタイマ
を備えている。移動子２１、固定子２２、リレーＲ１〜
Ｒ１１、高電圧源２５等第４実施例のその他の構造は、
上記した第１実施例と同一である。

【００６４】この第４実施例では、制御手段２３は下記
のようにして移動子２１の電極２７ａ〜２７ｃおよび固
定子２２の電極３０ａ〜３０ｃの極性を切り替える。

【００６５】まず、第４実施例では、操作スイッチ２４
が“右側へ移動”または“左側へ移動”から“停止”に
設定されると、所定時間αの間、固定子２２の電極３０
ａ〜３０ｃに対して“−”の電圧を印加し、この所定時
間αが経過した後に、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃ
を“０”に設定する。

【００６６】また、第４実施例では、操作スイッチ２４
が“停止”から“右側へ移動”または“左側へ移動”に
設定されると、上記タイマが測定した、前回操作スイッ
チ２４を“停止”に設定した後、固定子２２の電極３０
ａ〜３０ｃが“０”であった時間が所定値未満であれ
ば、所定時間εの間、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃ
に対して“＋”の電圧を印加する。このように所定時間
εの間“＋”を印加することにより、上記操作スイッチ
２４を“停止”に設定した後に、固定子２２の電極３０
ａ〜３０ｃを所定時間αの間“−”の電圧を印加するこ
とにより、固定子２２の絶縁層２９が“＋”の電圧を帯
電する傾向にある場合にも、この“＋”の電荷を中和す
ることができる。

【００６７】一方、上記タイマの測定した時間が、所定
値以上の場合には、操作スイッチ２４を、停止”から
“右側へ移動”または“左側へ移動”した時に、上記固
定子２２の電極３０ａ〜３０ｃに対して“＋”の電極を
印加しない。これは、上記操作スイッチ２４を“停止”
に設定した後、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃが
“０”であった時間が十分長い場合には、上記所定時間
αの間、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃの電圧に対し
て“−”を電圧を印加したことにより、固定子２１の絶
縁層２９が“＋”に帯電した場合にも、この“＋”の電
荷は既に中和されているからである。

【００６８】第４実施例では、操作スイッチ２４が“右
側へ移動”または“左側へ移動”に設定された場合に
は、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｂに対して、設定当
初の上記所定時間εを除き、１回の周期Ｔの第１から第
３ステップＳ１〜Ｓ３毎に、所定時間δを移動子２１を
移動させるために極性を切り替えて電圧を印加し、残り
の時間σでは“−”としている。

【００６９】図８を用いて、第４実施例の作動を具体的
に説明すると、操作スイッチ２４が“停止”に設定され
ている時刻ｔ₀〜時刻ｔ₁では、移動子２１の電極２７ａ
〜２７ｃは“０”に設定されている。一方、この時刻ｔ
₀〜時刻ｔ₁では、固定子２２の電極３０ａ，３０ｂ，３
０ｃにはいずれも“−”の高電圧が印加されている。

【００７０】次に、時刻ｔ₁に操作スイッチ２４が“右
側へ移動”に設定されると、上記タイマの計測した時間
が所定以上であれば、所定時間εの間、固定子２２の電
極３０ａ，３０ｂ，３０ｃは“＋”の電圧が印加され
る。このように、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃに対
して、移動子２１の停止時には“−”を印加する一方、
移動子２１の駆動開始時には“＋”を印加することによ
り、固定子２２の絶縁層２９の電位は中和される。

【００７１】また、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃで
は、第１ステップＳ１の最初の所定時間δの間はＵ相：
“＋”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相：“−”とし、残りの所定
時間σの間、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の電極３０ａ，３０
ｂ，３０ｃを“−”に設定する。また、第２ステップＳ
２の最初の所定時間δの間はＵ相：“＋”、Ｖ相：
“−”、Ｗ相：“＋”とし、残りの所定時間σの間、Ｕ
相、Ｖ相およびＷ相の電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃを
“−”に設定する。さらに、第３ステップＳ３の最初の
所定時間δの間はＵ相：“−”、Ｖ相：“＋”、Ｗ相：
“＋”、残りの所定時間σの間、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相
の電極３０ａ，３０ｂ，３０ｃを“−”に設定する。上
記所定時間δは、上記所定時間σの３倍の時間に設定し
ている。

【００７２】移動子２１の電極２７ａ〜２７ｃおよび固
定子２２の電極３０ａ〜３０ｃに印加する電圧を上記の
ように切り替えることにより、第１から第３ステップＳ
１〜Ｓ３の最初の所定時間δの間、移動子２１の電極２
７ａ〜２７ｃと固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃの間に
は吸引力、反発力が生じ、これにより移動子２１が移動
する。

【００７３】時刻ｔ₃に操作スイッチ２４を“停止”に
設定すると、この時刻ｔ₃以降所定時間αの間、移動子
２１の電極２７ａ〜２７ｃに印加される電圧は、そのま
まの極性で維持される。一方、この所定時間αの間、固
定子２２の電極３０ａ〜３０ｃには“−”の電圧が印加
される。

【００７４】この第４実施例では、上記のように第１か
ら第３ステップＳ１〜Ｓ３のうち上記所定時間δを除い
た残りの時間σにおいて、固定子２２の電極３０ａ〜３
０ｂを“−”としているため、固定子２２の絶縁層２９
が“−”の電圧を帯電するのを防止することができる。
すなわち、この第４実施例では、１周期を構成する第１
から第３ステップＳ１〜Ｓ３のうち２つのステップで
“＋”、１つのステップで“−”に設定されるが、上記
のように第１から第３の各ステップＳ１〜Ｓ２毎に
“＋”を印加する時間（所定時間δ）の１／３の時間
（所定時間σ）だけ、“−”を印加する構成としている
ため、１つの周期Ｔ全体でみた電極３０ａ〜３０ｃに対
する“＋”の印加時間と“−”の印加時間は等しくな
る。そのため、この第４実施例では、アクチュエータ作
動時における固定子２２の絶縁層２９の帯電を防止する
ことができる。

【００７５】また、第４実施例の静電アクチュエータで
は、上記のように移動子２１の電極２７ａ〜２７ｃに対
しては、停止時には電位を“０”とするため、移動子２
１の絶縁層２６の帯電を防止することができる。

【００７６】さらに、第４実施例の静電アクチュエータ
では、操作スイッチ２１を“停止”に設定した後所定時
間αの間、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃの電圧を
“−”に設定した後“０”とする一方、その後移動子２
１を移動させる場合には、上記移動子２１の停止中に電
極３０ａ〜３０ｃを“０”に設定した時間が所定値未満
の場合には、所定時間εの間、固定子２２の電極３０ａ
〜３０ｃの電圧を“＋”に設定するため、頻繁に操作ス
イッチ２４を切り替える場合にも、固定子２２の絶縁層
２９の帯電を防止することができる。

【００７７】さらにまた、第４実施例の静電アクチュエ
ータでは、移動子２１の停止中は移動子２１の電極２７
ａ〜２７ｃの電圧を“０”とするため、移動子２１の絶
縁層２６の帯電を防止することができる。

【００７８】第４実施例では、上記のように移動子２
１、固定子２２の絶縁層２６，２９の帯電を防止するこ
とができると共に、移動子２１の駆動中は、移動子２
１、固定子２２の電極２７ａ〜２７ｃ、電極３０ａ〜３
０ｃに対して“＋”と“−”の２種類の電圧を印加する
構成としているため、移動子２１に対して十分な駆動力
を付与することができる。

【００７９】なお、上記ステップＳ１〜Ｓ３毎に“−”
を印加する所定時間δは、絶縁層の抵抗、誘電率に応じ
て“＋”の電荷を中和できるように設定すればよく、上
記所定時間σを所定時間δの１／３とする必要はない。

【００８０】本発明は、上記実施例に限定されず、種々
の変形が可能である。例えば、上記実施例では、移動子
２１の電極２７ａ〜２７ｃに固定的に電圧を印加する一
方、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃに対しては極性を
切替えて電圧を印加する構成としているが、これとは逆
に、固定子２２の電極３０ａ〜３０ｃに対して固定的に
電圧を印加する一方、移動子２１の電圧２７ａ〜２７ｃ
に対しては極性を切り替えて電圧を印加する構成として
もよい。

【００８１】また、上記実施例において、電極２７ａ〜
２７ｃ、３０ａ〜３０ｃに対して印加する極性を逆にし
てもよい、例えば、上記第４実施例において操作スイッ
チ２１を“停止”に設定した後、所定時間εの間固定子
２２の電極３０ａ〜３０ｃを“＋”に設定し、その後移
動子２１を移動させる際には、固定子２２の電極３０ａ
〜３０ｃを“−”に設定してもよい。

【００８２】

【発明の効果】請求項１の静電アクチュエータでは、移
動子の停止時に固定子の電極の電位を０とするため、固
定子の絶縁層が正または負に帯電するのを防止すること
ができ、かつ、移動子の駆動中に固定子の電極に印加す
る電圧は正と負の２種間で切替えるため移動子に対して
十分な駆動力を付与することができる。

【００８３】請求項２の静電アクチュエータでは、移動
子の停止時に固定子の電極の電位を０とするため、固定
子の絶縁層が正または負に帯電するのを防止でき、か
つ、移動子の駆動中に固定子の電極に印加する電圧は正
と負の２種間で切替えるため移動子に対して十分な駆動
力を付与することができる。また、移動子の停止時に、
固定子及び移動子の電極に所定時間固定的に電圧を印加
するため、移動子を確実に所定の位置に停止させること
ができる。

【００８４】請求項３の静電アクチュエータでは、移動
子を確実に所定の位置に停止させることができると共
に、移動子の移動、停止を頻繁に繰り替え場合にも、移
動子の絶縁層の帯電を確実に防止し、移動子に対して十
分な駆動力を付与することができる。

【００８５】請求項４の静電アクチュエータでは、移動
子の駆動中に、所定時間間隔で所定時間の間、固定子の
電極の電位を０とするため、固定子の絶縁層が正または
負に帯電するのを防止することができ、かつ、移動子の
駆動中に固定子の電極に印加する電圧は正と負の２種間
で切替えるため移動子に対して十分な駆動力を付与する
ことができる。

【００８６】請求項５の静電アクチュエータでは、移動
子の駆動中に固定子の電極に対して印加する電圧の極性
のうち、印加する回数の多い極性と逆の極性の電圧を所
定時間間隔で所定時間印加する構成としているため、固
定子の絶縁層が帯電するのを防止することができ、か
つ、移動子の駆動中に固定子の電極に印加する電圧は正
と負の２種間で切替えるため移動子に対して十分な駆動
力を付与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例を示す概略図である。

【図２】 第１実施例における極性の切り替えの一例を
示す線図である。

【図３】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第１実施例におい
て移動子が右側に移動する場合の作動を示す概略図であ
る。

【図４】 第１実施例における極性の切り替えの他の一
例を示す線図である。

【図５】 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第２実施例におい
て移動子が左側に移動する場合の作動を示す概略図であ
る。

【図６】 本発明の第２実施例における極性の切り替え
の一例を示す線図である。

【図７】 本発明の第３実施例における極性の切り替え
の一例を示す線図である。

【図８】 第４実施例における極性の切り替えの一例を
示す線図である。

【図９】 従来の静電アクチュエータの一例を示す概略
図である。

【図１０】 図１０の静電アクチュエータにおける極性
の切り替えの一例を示す線図である。

【図１１】 従来の静電アクチュエータの他の一例を示
す概略図である。

【図１２】 図１２の静電アクチュエータにおける極性
の切り替えの一例を示す線図である。

【符号の説明】

２１ 移動子 ２２ 固定子 ２３ 制御手段 ２４ 操作スイッチ ２５ 高電圧源 ２６，２９ 絶縁層 ２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 電
極 Ｒ１〜Ｒ１１ リレー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大場 大祐 静岡県湖西市梅田390番地 アスモ株式 会社内 (56)参考文献 特開 平６−121549（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−202992（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 1/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層の表面に複数の電極を配設した固
   定子と、 絶縁層の表面に複数の電極を配設し、上記固定子に対し
   て対向して配置した移動子とを備え、 上記移動子の電極に対して正または負の電圧を固定的に
   印加すると共に、固定子の電極に対して正または負の電
   圧を極性を切り替えて印加し、移動子を所望の方向に移
   動させる吸引力と反発力を発生させる構成とした静電ア
   クチュエータにおいて、 上記移動子の停止中は、固定子の電極の電位を０とする
   手段を備えることを特徴とする静電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 上記移動子の停止後、移動子および固定
   子の電極に正または負のいずれかの電圧を所定時間固定
   的に印加した後、固定子および移動子の電極の電位を０
   とする手段を備え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。
3. 【請求項３】 上記移動子の停止後、移動子および固定
   子の電極に正または負のいずれかの電圧を所定時間固定
   的に印加した後、固定子および移動子の電極の電位を０
   とすると共に、移動子の移動開始時に、上記停止時に固
   定子の電極に所定時固定的に印加する電圧と逆の極性の
   電圧を、固定子の電極に所定時間印加する手段を備える
   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。
4. 【請求項４】 絶縁層の表面に複数の電極を配設した固
   定子と、絶縁層の表面に複数の電極を配設し、上記固定
   子に対して対向して配置した移動子とを備え、 上記移動子の電極に対して正または負の電圧を固定的に
   印加する一方、固定子の電極に対して正または負の電圧
   を極性を切り替えて印加し、移動子を所望の方向に移動
   させる吸引力と反発力を発生させる構成とした静電アク
   チュエータにおいて、 上記移動子の駆動中に、所定時間間隔で所定時間の間、
   固定子の電極の電位を０とする手段を備えることを特徴
   とする静電アクチュエータ。
5. 【請求項５】 絶縁層の表面に複数の電極を配設した固
   定子と、絶縁層の表面に複数の電極を配設し、上記固定
   子に対して対向して配置した移動子とを備え、 上記移動子の電極に対して正または負の電圧を固定的に
   印加する一方、固定子の電極に対して正または負の電圧
   を極性を切り替えて印加し、移動子を所望の方向に移動
   させる吸引力と反発力を発生させる構成とした静電アク
   チュエータにおいて、 上記移動子の駆動中に固定子の電極に対して印加する電
   圧の極性のうち、印加する回数の多い極性と逆の極性の
   電圧を所定時間間隔で所定時間印加する手段を備えるこ
   とを特徴とする静電アクチュエータ。