(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とも絶縁部材中に所定ピッチの複数相の電極を埋め込んで構成される静電フィルムアクチュエータにおいて、
前記第２部材に、各相ごとに一つの平行帯状電極群を形成し、該電極群を所定の間隔をもって分散して配置するとともに、前記電極群に３相交流を印加し、前記第１部材に所定ピッチの平行帯状電極を形成し、該電極に前記３相交流の３倍の周波数を有する単相交流を印加することを特徴とする静電フィルムアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄型のフィルムを利用した静電フィルムアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような分野の先行技術としては、例えば、以下に示すようなものがあった。
【０００３】
静電フィルムアクチュエータは、図６に示すように、第１部材と第２部材と呼ばれる３相構造の電極を、各相が交互に並ぶように配置された等ピッチの平行帯状電極を埋め込んだ絶縁部材のフィルム１からなり、それをそれぞれの帯状電極が平行になるように重ね合わせることにより構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の静電フィルムアクチュエータは、以下のような問題点があった。
【０００５】
（１）従来の静電フィルムアクチュエータの発生力の上限は、その電極サイズ及び形状が一定であるならば、第１部材及び第２部材の絶縁耐電圧によって定まる。しかし、図６に示すような、従来の３相の電極が互いに交互に並ぶように配置する電極構造では、第１部材及び第２部材内の平行帯状電極において、隣接する電極が異なる相の電極であるため、隣接電極間に高い電位差が生じ、これらの場所において絶縁破壊を起こし易い。そのために、フィルムの絶縁耐電圧を高くすることが難しく、静電フィルムアクチュエータの性能向上の妨げとなっている。
【０００６】
（２）３相以上の複数相の電極を各相が交互に並ぶように配置する場合、例えば、図６に示すように、フィルム１にα相、β相、γ相を有する場合、電極の立体配線部２が生じる。つまり、平面的な配線では全ての相を配線することは不可能である。そのため、例えば、電極の立体配線部２は、図７に示すように、フィルム１上の電極Ｂは電極の立体配線部２でスルーホール３を介して、裏面配線を行う必要がある。このように、これらの電極構造の生成のためにはスルーホール３等を用いた立体的な配線が不可欠となり、電極フィルムの製造コストを増加させることになる。
【０００７】
（３）従来の静電フィルムアクチュエータは、第１部材及び第２部材を薄型のフィルムを用いて製作し、それらを多数積層することにより、大きな力・体積比を実現し易いという特長を持つが、この利点を有効に生かすためには、フィルムの厚みはできるだけ薄いことが望ましい。しかし、立体配線により、上記のような３相構造の電極を製造した場合、フィルムの電極構造を複層構造とせざるを得ず、フィルムの厚みを抑制することが難しい。
【０００８】
（４）また、平行帯状電極内における各電極の配置ピッチも静電フィルムアクチュエータの性能に影響を及ぼし、一般に電極配置ピッチを微細化した方が静電フィルムアクチュエータの性能は向上する。しかし、スルーホールを用いて配線を行う場合、スルーホールの存在がネックとなり、電極の配置ピッチを微細化することが難しい。
【０００９】
本発明は、静電フィルムアクチュエータの駆動に用いられる電極の配置を工夫することにより、移動子・固定子として用いられる電極部材の絶縁耐電圧を向上し、また、製造コストの低減化及びフィルムの薄型化、電極配置間隔の微細化を図り得る静電フィルムアクチュエータを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
〔１〕第１部材と第２部材とも絶縁部材中に所定ピッチの複数相の電極を埋め込んで構成される静電フィルムアクチュエータにおいて、前記第２部材に、各相ごとに一つの平行帯状電極群を形成し、この電極群を所定の間隔をもって分散して配置するとともに、前記電極群に３相交流を印加し、前記第１部材に所定ピッチの平行帯状電極を形成し、この電極に前記３相交流の３倍の周波数を有する単相交流を印加するようにしたものである。
【００１１】
このように、第１部材と第２部材とを具備し、それらの第１部材と第２部材は、絶縁部材中に所定ピッチで配置された電極を埋め込んだ静電フィルムアクチュエータにおいて、第１部材及び第２部材において配置された各電極を、少なくとも一方の前記部材に同一相ごとに一つの平行帯状電極群として集合させ、複数の電極群を所定の十分な間隔をもって配置することにより、第１部材及び第２部材内部における絶縁破壊を抑制し、また、フィルムの製造の簡易化を図ることができる。
【００１２】
したがって、電極の製造における立体配線の必要性はなくなり、平面的な配線のみで電極の製造が可能となり、フィルムの製造コストの低減、電極の微細化、フィルムの薄型化を図ることができる。
【００１３】
また、各相の電極群内において、隣接電極間には全て等しい電圧が印加されるため絶縁破壊の恐れはなくなる。唯一、電極群同士が隣接する場所において、高い電位差が生じるため絶縁破壊を起こす可能性があるが、各電極群の配置間隔を十分に広くとることで、これらの場所における絶縁破壊を抑制することができる。これにより、第１部材及び第２部材の絶縁耐電圧を高めることが可能である。
【００１４】
よって、より電気的な耐久性が向上した高性能の多相静電フィルムアクチュエータを得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施例を示す静電フィルムアクチュエータの電極構造を示す平面図、図２はその静電フィルムアクチュエータの第１部材と第２部材の平面図であり、図２（ａ）はその第１部材の平面図、図２（ｂ）はその第２部材の平面図である。また、図３はその静電フィルムアクチュエータの斜視図、図４はその静電フィルムアクチュエータへの電圧印加例を示す図、図５はその静電フィルムアクチュエータへの印加電圧パターン例を示す図であり、図５（ａ）はその第２部材への印加電圧、図５（ｂ）はその第１部材への印加電圧を示している。
【００１７】
これらの図に示すように、第１部材１０は、絶縁性フィルム１１内に所定のピッチｐで形成された平行帯状電極１２が埋め込まれている。ここで、ピッチｐは、例えば４５０μｍである。
【００１８】
第２部材２０は、絶縁性のフィルム２１内に、α相電極２２、β相電極２３、γ相電極２４の各相毎に一つの平行帯状電極群が埋め込まれている。α相電極２２、β相電極２３、γ相電極２４はそれぞれ所定のピッチｐで配置されており、各相電極間は、〔ｍ＋（１／３）〕ｐの間隔Ｄを有している。ここで、ｍは任意の正の整数であるが、電極内における絶縁破壊を防ぐために、ある程度大きい値をとることが望ましい。例えば、ｍは１５、間隔Ｄは６９００μｍである。
【００１９】
このように、各相ごとに一つの電極群を形成し、その電極群を所定の間隔Ｄをもって分散して配置するようにしている。
【００２０】
そこで、図４および図５に示すように、第１部材１０の平行帯状電極１２にはＶ0 ｓｉｎ（３ωｔ）を印加し、第２部材２０のα相電極２２にはＶ0 ｓｉｎ（ωｔ）、β相電極２３にはＶ0 ｓｉｎ〔ωｔ＋（２／３）π〕、γ相電極２４にはＶ0 ｓｉｎ〔ωｔ＋（４／３）π〕を印加するようにしている。
【００２１】
つまり、第１部材１０と第２部材２０を図３に示すように重ね合わせ、第２部材２０の３個の平行帯状電極群２２，２３，２４に対しては、図５（ａ）に示すような３相交流を、第１部材１０の平行帯状電極１２に対しては、図５（ｂ）に示すような図５（ａ）の３倍の周波数を持つ交流電圧を印加することにより、両者間に発生する静電吸引力により、第１部材１０もしくは第２部材２０が図３中に矢印で示す方向にリニアに駆動される。
【００２２】
従来例で示したような、３相の電極が交互に並ぶように配置された電極構造においては、隣接する電極は異なる相の電極であるため、駆動時には隣接電極間に高い電位差が生じ、隣接電極間で絶縁破壊を起こし易い。そのために、フィルム全体の絶縁耐電圧も高くすることが難しい。
【００２３】
本発明によれば、複数相の電極を各相ごとに集合させ、集合させた各相の電極を互いに十分な間隔Ｄをもって配置することにより、集合させた各相の電極群内では、隣接電極間には等しい電圧が印加されるため絶縁破壊の恐れはなく、それぞれの電極群を十分に離して配置することで、移動子・固定子の各電極フィルムの絶縁耐電圧を高めることが容易である。
【００２４】
また、従来の電極構造は電極の製造に立体的な配線を要し、通常は、複数層の構造を有するフィルム状基板とスルーホールとを用いて電極の配線が行われた。このような配線においては、スルーホールの存在がネックとなり、電極の微細化が図り難く、また、フィルム内の電極も複数層の構造を有するため、フィルムの厚みも大きなものとなる。これらは、静電フィルムアクチュエータの出力向上を図る上で、非常に大きな問題となる。
【００２５】
本発明の電極配置によれば、平面的な配線のみで電極を製造することが可能なため、スルーホールを必要とせず、また、単層構造の電極を有するフィルム基板により電極の製造を行うことが可能となるため、電極の微細化やフィルムの薄型化が容易に行える。また、同時に、フィルムの製造コストの低減も図ることができる。
【００２６】
なお、上記実施例では、平行帯状電極を平板状のフィルムに配置した場合を示したが、静電フィルムアクチュエータとして、公知（例えば、本願発明者等による特開平６−７８５６６号、特開平７−１９４１４７号、特開平７−２７４５４０号参照）の円盤状の絶縁体中に放射状に電極を配置する場合に適用することができることは言うまでもない。
【００２７】
また、円筒状の絶縁体中に巻回状に電極を配置する場合に適用することができることは言うまでもない。
【００２８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、フィルム状の移動子・固定子を有する静電アクチュエータの多くの特長を保持しつつ、さらに、次のような効果を得ることができる。
【００３０】
（１）本発明によれば、移動子・固定子となる第１部材及び第２部材の絶縁耐圧を、従来より大幅に向上させ、静電フィルムアクチュエータの発生力の向上や、電気的な耐久性の向上を図ることができる。
【００３１】
また、第１部材及び第２部材の電極の製造において、スルーホール等の機構を必要とせず、平面的な配線により電極を形成することができるため、部材の簡素化・薄型化、構成電極の配置ピッチの微細化、電極フィルムの製造コストの低減化を図ることができる。
【００３２】
よって、電気的な耐久性が向上した高性能の多相静電フィルムアクチュエータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す静電フィルムアクチュエータの電極構造を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例を示す静電フィルムアクチュエータの第１部材と第２部材の平面図である。
【図３】本発明の実施例を示す静電フィルムアクチュエータの斜視図である。
【図４】本発明の実施例を示す静電フィルムアクチュエータへの電圧印加例を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示す静電フィルムアクチュエータへの印加電圧パターン例を示す図である。
【図６】従来の静電フィルムアクチュエータの３相電極の電極構造を示す平面図である。
【図７】従来の静電フィルムアクチュエータの電極の立体配線部を示す断面図である。
【符号の説明】
１０    第１部材
１１，２１    絶縁性フィルム
１２    平行帯状電極
２０    第２部材
２２    α相電極
２３    β相電極
２４    γ相電極
【図１】
0003545876.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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