JPH048181A - 静電アクチュエータ - Google Patents
静電アクチュエータInfo
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- JPH048181A JPH048181A JP10921290A JP10921290A JPH048181A JP H048181 A JPH048181 A JP H048181A JP 10921290 A JP10921290 A JP 10921290A JP 10921290 A JP10921290 A JP 10921290A JP H048181 A JPH048181 A JP H048181A
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Links
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 7
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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】
産業上の利用分野
本発明は、静電気を用いた静電モータ等の静電アクチュ
エータに関する。
エータに関する。
従来の技術
従来、精密工学会誌５４／９／１９８８中の「マイクロ
アクチュエータ（ｐ、＋６３５〜ｐ、 １６４０） Ｊ
によれば、種々のマイクロアクチュエータについて記載
され、その−っとして表面弾性波を利用した超音波モー
タがある。このような超音波モータは特開昭５８−１４
８６６２号公報でも提案されている。
アクチュエータ（ｐ、＋６３５〜ｐ、 １６４０） Ｊ
によれば、種々のマイクロアクチュエータについて記載
され、その−っとして表面弾性波を利用した超音波モー
タがある。このような超音波モータは特開昭５８−１４
８６６２号公報でも提案されている。
また、生産研究ｖｏｌ、 ４１ Ｎｏ、ｌ２（１９８９
，１２）中の「高分子フィルムを用いた積層形静電アク
チュエータ」によれば、静電気を利用した静電アクチュ
エータが提案されている。
，１２）中の「高分子フィルムを用いた積層形静電アク
チュエータ」によれば、静電気を利用した静電アクチュ
エータが提案されている。
発明が解決しようとする課題
ところが、上記の超音波モータの場合、変位も少なく、
高周波で正しい位相差のある駆動波を必要とし複雑とな
るため、その駆動回路コストが高いものとなる。
高周波で正しい位相差のある駆動波を必要とし複雑とな
るため、その駆動回路コストが高いものとなる。
また、上記の静電アクチュエータは、高電界を形成する
ために高圧±８００ｖが必要となり、高圧電源と高圧ス
イッチング回路が必要となり、やはりコスト高となる。
ために高圧±８００ｖが必要となり、高圧電源と高圧ス
イッチング回路が必要となり、やはりコスト高となる。
課題を解決するための手段
分極されて可動性を有する強誘電体と、この強訴電体に
対向させたストライプ状の電極とを設け、これらの電極
に前記分極との間で静電的な反発と吸引とを発生させる
電圧を切換え印加する印加手段を設けた。
対向させたストライプ状の電極とを設け、これらの電極
に前記分極との間で静電的な反発と吸引とを発生させる
電圧を切換え印加する印加手段を設けた。
さらには、可動性を有する強誘電性フィルムと、この強
誘電性フィルム裏面にコーティングした導電性部材と、
前記強誘電性フィルム表面に対向させたストライプ状の
電極とを設け、これらの電極に前記強誘電性フィルムを
分極させるための電界を発生させる電圧と形成された前
記分極との間で静電的な反発と吸引とを発生させる電圧
とを切換え印加する印加手段を設けた。
誘電性フィルム裏面にコーティングした導電性部材と、
前記強誘電性フィルム表面に対向させたストライプ状の
電極とを設け、これらの電極に前記強誘電性フィルムを
分極させるための電界を発生させる電圧と形成された前
記分極との間で静電的な反発と吸引とを発生させる電圧
とを切換え印加する印加手段を設けた。
作用
可動体として強誘電体を用い、静電的な反発・吸引の繰
返しにより強誘電体を可動させるので、低電圧による駆
動が可能となり、駆動のための印加手段が簡単・安価な
もので済む。
返しにより強誘電体を可動させるので、低電圧による駆
動が可能となり、駆動のための印加手段が簡単・安価な
もので済む。
この場合、強誘電体をフィルム状とし、その裏面に導電
性部材をコーティングしたものを用いれば、駆動時に電
極を利用していつでも分極を形成することができ、予め
分極させておく場合のように空気中のイオンや水分を吸
着して表面の電位変化がなくなってしまうようなことが
なく、長期に渡って安定して動作させることができる。
性部材をコーティングしたものを用いれば、駆動時に電
極を利用していつでも分極を形成することができ、予め
分極させておく場合のように空気中のイオンや水分を吸
着して表面の電位変化がなくなってしまうようなことが
なく、長期に渡って安定して動作させることができる。
実施例
請求項１記載の発明の一実施例を第１図及び第２図に基
づいて説明する。まず、フィルム状に形成され第１図に
示すように分極（ポーリング）が形成された強誘電体１
が左右方向に移動自在に設けられている。ここに、強誘
電体として、本実施例ではポーリングしたＰＶＤＦ （
−ＣＨ，ＣＦ。
づいて説明する。まず、フィルム状に形成され第１図に
示すように分極（ポーリング）が形成された強誘電体１
が左右方向に移動自在に設けられている。ここに、強誘
電体として、本実施例ではポーリングしたＰＶＤＦ （
−ＣＨ，ＣＦ。
即ち、ポリフッ化ビニリデン）が用いられている。
また、このような強誘電体ｌに対向させてベース２が固
定的に設けられ、このベース２上には前記強誘電体１の
分極と同一数のアルミニウムによる電極３がストライプ
状に形成され、絶縁体４により覆われている。ここに、
これらの電極３を個別にはｅ、、 ｅ、、〜、ｅゎとす
ると、分極の種類（３種類）に対応させて３つ置きに同
電位となるように電圧印加手段（図示せず）に接続され
ている。即ち、電極ｅ、、ｅ、、〜が駆動パルスＣ３に
より同電位となり、電極ｅ、、ｅ、、〜が駆動パルスＣ
３により同電位となり、電極ｅ、、ｅ、、〜が駆動パル
スＣ３により同電位となるように印加手段に接続されて
いる。
定的に設けられ、このベース２上には前記強誘電体１の
分極と同一数のアルミニウムによる電極３がストライプ
状に形成され、絶縁体４により覆われている。ここに、
これらの電極３を個別にはｅ、、 ｅ、、〜、ｅゎとす
ると、分極の種類（３種類）に対応させて３つ置きに同
電位となるように電圧印加手段（図示せず）に接続され
ている。即ち、電極ｅ、、ｅ、、〜が駆動パルスＣ３に
より同電位となり、電極ｅ、、ｅ、、〜が駆動パルスＣ
３により同電位となり、電極ｅ、、ｅ、、〜が駆動パル
スＣ３により同電位となるように印加手段に接続されて
いる。
このような構成において、いま、第１図（ａ）に示すよ
うに電極ｅ１に対向する強誘電体ｌの電極側か土掻性に
分極しているとすると、この状態では電極ｅ、 （＝ｅ
４．〜）が土掻性、電極ｅ２（＝ｅ６．〜）は−極性、
電極ｅ ｓ （” ｅ ａ ＋〜）は土掻性となるよう
に、駆動パルスＣ，，Ｃ，、Ｃ３を各々印加する。即ち
、電極ｅ ＋ ｅ を部分で見れば対向する分極部分
との間で静電的に反発力が作用する一方、電極ｅ＊＋ｅ
ｓ部分と各々一つ前に対向する分極部分との間では静電
的に吸引力が作用するため、強誘電体ｌは順次右方向に
移動しながら摩擦による抵抗が弱められ吸引力が強めら
れるものとなる。よって、結果的に同図（ｂ）に示すよ
うに電極３と分極とが１つずれた状態となるまで強誘電
体ｌが移動する。この状態では、今度は、電極ｅ ＊
（”ｅＩ ＋〜）が土掻性、電極ｅ、 （＝ｅ、。
うに電極ｅ１に対向する強誘電体ｌの電極側か土掻性に
分極しているとすると、この状態では電極ｅ、 （＝ｅ
４．〜）が土掻性、電極ｅ２（＝ｅ６．〜）は−極性、
電極ｅ ｓ （” ｅ ａ ＋〜）は土掻性となるよう
に、駆動パルスＣ，，Ｃ，、Ｃ３を各々印加する。即ち
、電極ｅ ＋ ｅ を部分で見れば対向する分極部分
との間で静電的に反発力が作用する一方、電極ｅ＊＋ｅ
ｓ部分と各々一つ前に対向する分極部分との間では静電
的に吸引力が作用するため、強誘電体ｌは順次右方向に
移動しながら摩擦による抵抗が弱められ吸引力が強めら
れるものとなる。よって、結果的に同図（ｂ）に示すよ
うに電極３と分極とが１つずれた状態となるまで強誘電
体ｌが移動する。この状態では、今度は、電極ｅ ＊
（”ｅＩ ＋〜）が土掻性、電極ｅ、 （＝ｅ、。
〜）は−極性、電極ｅｔ （＝ｅ ＊ｔ〜）は土掻性と
なるように、駆動パルスＣ，，Ｃ，，Ｃ，を各々切換え
て電圧印加する。これにより、強誘電体１はさらに右方
に移動する。以下、強誘電体ｌの移動位置に応じて駆動
パルスＣ，，，Ｃ，，Ｃ，の正負を切換えることにより
、強誘電体１を必要量だけ右方に移動させることができ
る。
なるように、駆動パルスＣ，，Ｃ，，Ｃ，を各々切換え
て電圧印加する。これにより、強誘電体１はさらに右方
に移動する。以下、強誘電体ｌの移動位置に応じて駆動
パルスＣ，，，Ｃ，，Ｃ，の正負を切換えることにより
、強誘電体１を必要量だけ右方に移動させることができ
る。
第２図は、このような動作のための駆動パルスＣ，，Ｃ
，，Ｃ，の正負切換えタイミング例を示すもので、タイ
ミングＴ１ が第１図（ａ）に相当し、タイミングＴ１
が第１図（ｂ）に相当する。
，，Ｃ，の正負切換えタイミング例を示すもので、タイ
ミングＴ１ が第１図（ａ）に相当し、タイミングＴ１
が第１図（ｂ）に相当する。
このようにして、複雑な駆動回路、高電界を要しない新
規なアクチュエータとして動作する。
規なアクチュエータとして動作する。
つづいて、請求項２記載の発明の一実施例を第３図によ
り説明する。本実施例は、強誘電体１に代えて、裏面（
ベース２と反対側）に導電性部材５をコーティングした
強誘電性フィルム６を用いたものである。この強誘電体
は具体的には、ＶＤＦ ／ Ｔ ｒ Ｆ Ｅの共重合体
が用いられている。そして、電極３による電界を利用し
てこの強誘電性フィルム６を分極させるようにしたもの
である。
り説明する。本実施例は、強誘電体１に代えて、裏面（
ベース２と反対側）に導電性部材５をコーティングした
強誘電性フィルム６を用いたものである。この強誘電体
は具体的には、ＶＤＦ ／ Ｔ ｒ Ｆ Ｅの共重合体
が用いられている。そして、電極３による電界を利用し
てこの強誘電性フィルム６を分極させるようにしたもの
である。
即ち、第３図（ａ）はポーリング時を示し、電極６
ｅ、、〜に十電圧を印加することにより対向する導電
性部材５の部分が一極性となり、両者間に挾まれた強誘
電性フィルム６部分は電極ｅｅ、、〜側が一極性となる
ように分極する。同様に、電極ｅ、、ｅ、、〜に一電圧
を印加することにより対向する導電性部材５の部分が土
掻性となり、両者間に挾まれた強誘電性フィルム６部分
は電極ｅ、、ｅ、、〜側が土掻性となるように分極する
。
ｅ、、〜に十電圧を印加することにより対向する導電
性部材５の部分が一極性となり、両者間に挾まれた強誘
電性フィルム６部分は電極ｅｅ、、〜側が一極性となる
ように分極する。同様に、電極ｅ、、ｅ、、〜に一電圧
を印加することにより対向する導電性部材５の部分が土
掻性となり、両者間に挾まれた強誘電性フィルム６部分
は電極ｅ、、ｅ、、〜側が土掻性となるように分極する
。
電極ｅ、、ｅ、、〜には印加しない。これにより、第１
図（ａ）で示した場合と同様に分極した強誘電性フィル
ム６となる。以下は、第３図（ｂ）（ｃ）に示すように
、第１図（ａ）（ｂ）の場合と同様に、電極３に印加す
る電圧の極性を順次所定タイミングで切換えるようにす
ればよい。つまり、本実施例の印加手段は、分極形成用
と、吸引・反発電界形成用として機能する。
図（ａ）で示した場合と同様に分極した強誘電性フィル
ム６となる。以下は、第３図（ｂ）（ｃ）に示すように
、第１図（ａ）（ｂ）の場合と同様に、電極３に印加す
る電圧の極性を順次所定タイミングで切換えるようにす
ればよい。つまり、本実施例の印加手段は、分極形成用
と、吸引・反発電界形成用として機能する。
前記実施例のように予め分極された強誘電体１を用いる
場合、空気中のイオンや水分を吸着して表面の電位変化
がなくなるため、長期間の使用ができないことがある。
場合、空気中のイオンや水分を吸着して表面の電位変化
がなくなるため、長期間の使用ができないことがある。
しかるに、本実施例によれば、いつでもポーリング可能
であり、対向する電極３により分極も同じ時期に形成す
るたｌ、このような問題がなく、長期間の使用に際して
安定駆動を確保できる。
であり、対向する電極３により分極も同じ時期に形成す
るたｌ、このような問題がなく、長期間の使用に際して
安定駆動を確保できる。
ところで、本実施例で強誘電性フィルム６としテ用イた
ｖＤＦＺＴｒＦＥなるＰＶＤＦの共重合体（強誘電体ｌ
用のＰＶＤＦでも同様）は、例えば、有機合成化学第４
２巻第１１号（１９８４）中の「圧電性、焦電性、強誘
電性高分子（ｐ、９８６〜ｐ、９９４）」でも報告され
ているように大きなヒステリシスを持っており、Ｓ／Ｎ
のよい分極を形成できるので、安定した動作が可能とな
り、スイッチング時間も速いため高速移動も可能となる
。即ち、このような共重合体はＶＤＦ分率が５０ｍｏ１
％以上含有されていれば強誘電性を示し、特に、ＶＤＦ
分率が５０〜８０ｍｏ１％のものでは延伸等の処理を経
ずに交流電界を印加することにより強誘電性を示すもの
となり、その表面電荷がほぼ７０〜８０ｍＣ／ｃｉｔに
もなるものである。また、温度と共重合体の分極量Ｐｓ
との関係を示す第４図によれば、ＶＤＦ分率が５０〜８
０ｍｏ１％の共重合体はキュリー温度を有し、キュリー
点近傍で分極量Ｐｓが著しく減少することが判る。なお
、キュリー温度はＶＤＦ分率分率型共重合比ＤＦＺＴｒ
ＦＥ）に依存し、次表のような関係にある。
ｖＤＦＺＴｒＦＥなるＰＶＤＦの共重合体（強誘電体ｌ
用のＰＶＤＦでも同様）は、例えば、有機合成化学第４
２巻第１１号（１９８４）中の「圧電性、焦電性、強誘
電性高分子（ｐ、９８６〜ｐ、９９４）」でも報告され
ているように大きなヒステリシスを持っており、Ｓ／Ｎ
のよい分極を形成できるので、安定した動作が可能とな
り、スイッチング時間も速いため高速移動も可能となる
。即ち、このような共重合体はＶＤＦ分率が５０ｍｏ１
％以上含有されていれば強誘電性を示し、特に、ＶＤＦ
分率が５０〜８０ｍｏ１％のものでは延伸等の処理を経
ずに交流電界を印加することにより強誘電性を示すもの
となり、その表面電荷がほぼ７０〜８０ｍＣ／ｃｉｔに
もなるものである。また、温度と共重合体の分極量Ｐｓ
との関係を示す第４図によれば、ＶＤＦ分率が５０〜８
０ｍｏ１％の共重合体はキュリー温度を有し、キュリー
点近傍で分極量Ｐｓが著しく減少することが判る。なお
、キュリー温度はＶＤＦ分率分率型共重合比ＤＦＺＴｒ
ＦＥ）に依存し、次表のような関係にある。
発明の効果
本発明は、上述したように可動体として強誘電体を用い
、対向させた電極を利用して静電的な反発・吸引の繰返
しにより強誘電体を可動させるようにしたので、低電圧
による駆動が可能となり、駆動のための印加手段を簡単
・安価なものとすることができ、特に、強誘電体をフィ
ルム状とし、その裏面に導電性部材をコーティングした
ものを用いたので、駆動時に電極を利用していつでも分
極を形成することができるため、予め分極させておく場
合のように空気中のイオンや水分を吸着して表面の電位
変化がなくなってしまうようなことがなく、長期に渡っ
て安定動作を確保できる。
、対向させた電極を利用して静電的な反発・吸引の繰返
しにより強誘電体を可動させるようにしたので、低電圧
による駆動が可能となり、駆動のための印加手段を簡単
・安価なものとすることができ、特に、強誘電体をフィ
ルム状とし、その裏面に導電性部材をコーティングした
ものを用いたので、駆動時に電極を利用していつでも分
極を形成することができるため、予め分極させておく場
合のように空気中のイオンや水分を吸着して表面の電位
変化がなくなってしまうようなことがなく、長期に渡っ
て安定動作を確保できる。
の発明の一実施例の動作原理を示す概略構成図、第４図
は共重合体の温度−分極量特性図である。
は共重合体の温度−分極量特性図である。
ｌ・・・強誘電体、３・・・電極、５・・・導電性部材
、６・・・強誘電性フィルム
、６・・・強誘電性フィルム
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、分極されて可動性を有する強誘電体と、この強誘電
体に対向させたストライプ状の電極と、これらの電極に
前記分極との間で静電的な反発と吸引とを発生させる電
圧を切換え印加する印加手段とよりなることを特徴とす
る静電アクチュエータ。 ２、可動性を有する強誘電性フィルムと、この強誘電性
フィルム裏面にコーティングした導電性部材と、前記強
誘電性フィルム表面に対向させたストライプ状の電極と
、これらの電極に前記強誘電性フィルムを分極させるた
めの電界を発生させる電圧と形成された前記分極との間
で静電的な反発と吸引とを発生させる電圧とを切換え印
加する印加手段とよりなることを特徴とする静電アクチ
ュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10921290A JPH048181A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 静電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10921290A JPH048181A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 静電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH048181A true JPH048181A (ja) | 1992-01-13 |
Family
ID=14504439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10921290A Pending JPH048181A (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | 静電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH048181A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07147786A (ja) * | 1993-11-25 | 1995-06-06 | Fujitsu Ltd | 静電気アクチュエータ |
| WO1997009774A1 (de) * | 1995-09-08 | 1997-03-13 | Deutsche Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V. | Elektrostatischer antrieb |
| US6265806B1 (en) * | 1998-05-25 | 2001-07-24 | Nec Corporation | Semiconductor microactuator with an improved platform structure and method of forming the same |
| US9521806B2 (en) | 2013-01-21 | 2016-12-20 | Kubota Corporation | Farm work machine, farm work management method, farm work management program, and recording medium recording the farm work management program |
-
1990
- 1990-04-25 JP JP10921290A patent/JPH048181A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07147786A (ja) * | 1993-11-25 | 1995-06-06 | Fujitsu Ltd | 静電気アクチュエータ |
| WO1997009774A1 (de) * | 1995-09-08 | 1997-03-13 | Deutsche Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt e.V. | Elektrostatischer antrieb |
| US6265806B1 (en) * | 1998-05-25 | 2001-07-24 | Nec Corporation | Semiconductor microactuator with an improved platform structure and method of forming the same |
| US9521806B2 (en) | 2013-01-21 | 2016-12-20 | Kubota Corporation | Farm work machine, farm work management method, farm work management program, and recording medium recording the farm work management program |
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