(57)【要約】【課題】  固定子及び移動子を固定するケースなどの相手部材の肉厚を薄くして、小型化・軽量化を図ることができる静電モータの製造方法及び静電モータを提供する。【解決手段】  固定子１１と、該固定子１１に対して相対移動可能である移動子とを含み、該固定子１１と該移動子との間に作用する静電的な吸引力及び反発力により該移動子を駆動する静電モータの製造方法において、前記固定子１１又は前記移動子を相手部材２０′に固定するために、少なくとも一端側の先端部３７ａが樹脂により形成されたピン３５を使用し、該ピン３５の一端を立てた状態にして該ピン３５の他端を前記相手部材２０′に固定し、前記ピン３５の一端に前記固定子１１又は前記移動子の板厚方向に貫通形成された取付孔１１ｂを係合させ、取付孔１１ｂから露出した前記先端部３７ａを加熱しながら加圧して押し潰し、前記固定子１１又は前記移動子を前記相手部材２０′に取り付ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、該固定子に対して相対移動可能である移動子とを含み、該固定子と該移動子との間に作用する静電的な吸引力及び反発力により該移動子を駆動する静電モータの製造方法において、
前記固定子又は前記移動子を相手部材に固定するために、少なくとも一端側の先端部が樹脂により形成されたピンを使用し、該ピンの一端を立てた状態にして該ピンの他端を前記相手部材に固定し、前記ピンの一端に前記固定子又は前記移動子の板厚方向に貫通形成された取付孔を係合させ、該取付孔から露出した前記先端部を加熱しながら加圧して押し潰し、前記固定子又は前記移動子を前記相手部材に取り付けることを特徴とする静電モータの製造方法。
【請求項２】
前記ピンの他端を前記相手部材に一体化することを特徴とする請求項１記載の静電モータの製造方法。
【請求項３】
前記ピンに前記取付孔を係合させつつ、前記固定子又は前記移動子を前記相手部材に対して位置合わせすることを特徴とする請求項１又は２記載の静電モータの製造方法。
【請求項４】
固定子と、該固定子に対して相対移動可能である移動子とを含み、該固定子と該移動子との間に作用する静電的な吸引力及び反発力により該移動子を駆動する静電モータにおいて、
前記固定子又は前記移動子を固定する相手部材に、少なくとも先端部が樹脂により形成されたピンが立設され、該ピンの先端部に前記固定子又は前記移動子の板厚方向に貫通形成された取付孔が係合し、該取付孔から露出した前記先端部が加熱しながら押し潰され、前記固定子又は前記移動子が前記相手部材に取り付けられたことを特徴とする静電モータ。
【請求項５】
前記ピンの他端が前記相手部材に一体化されたことを特徴とする請求項４記載の静電モータ。
【請求項６】
前記ピンが、前記固定子又は前記移動子を前記相手部材に対して位置合わせする位置決めピンであることを特徴とする請求項４又は５記載の静電モータ。
【請求項７】
前記取付孔と係合する前記ピンの係合部分が、インサート成形により金属で形成されたことを特徴とする請求項６記載の静電モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子と、この固定子に対し相対移動可能である移動子とを含み、固定子と移動子との間に作用する静電的な吸引力及び反発力により移動子を駆動する静電モータの製造方法及び静電モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５に示すように、静電モータ１０は、固定子１１と移動子１５とが対向して配置される構造をとっている。固定子１１に対して移動子１５を相対移動させる駆動力は、固定子１１と移動子１５の位置関係により大きさが変化する。そのために、固定子１１と移動子１５は複数の位置決めピン３３により、所定の位置に位置決めされ、静電モータ１０の駆動力の損失が抑制されるようになっている。固定子１１及び移動子１５は、位置決めピン３３により位置決めされた状態で、ケース２０及びロータシャフト３０にねじ３４を用いて固定されるようになっている。
【０００３】
移動子１５を相対移動させる駆動力は、印加電圧と、固定子１１と移動子１５間の静電容量で決まり、固定子１１と移動子１５間を流れる電流は駆動力に寄与しない。このため、一般的な静電モータの印加電圧は１０００〜２０００Ｖ程度であるのに対して、電流は数ミリアンペア程度である。上記の性質により、静電容量を大きくするためには、固定子１１と移動子１５の対向する電極面積を大きくする必要があるが、電流は小さいため電極の断面積は小さくて済み、結果として、力を発生する部分である両電極１３，１７が、平面的で薄くなるのが静電モータ１０の特徴である。代表的な例で、固定子１１と移動子１５の厚みはそれぞれ２００μｍ程度になっている。「薄い」という特徴を生かして、固定子１１と移動子１５の対を多数積層して高出力化を図る例も多い（例えば、特許文献１）。
【０００４】
このように静電モータは、力を発生する部分を薄くすることが出来るというメリットを有している。また、同時にマグネットなどが必要ないために、力を発生する部分を軽量に作ることが出来るというメリットも有している。
【０００５】
【特許文献１】特開平２−２８５９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
静電モータの小型化、軽量化を図るため、静電モータのメリットを生かすと共に、力を発生する部分以外のケースや出力部などを薄くすることが求められている。しかしながら、図６に示すように、固定子１１の外周端部１１ａをケース２０とカバー２５の間に位置させると共に、六角穴付き頭部３４ａを有するねじ３４を用いてケース２０に固定する場合は、ケース２０にはめねじ２１を形成するために必要な下穴を止まり穴２２として形成しなければならないために所定の穴深さが必要になると共に、ねじ頭部３４ａのために、固定子１１とカバー２５の間隔を大きくしたり、カバー２５との干渉を避けるために凹み２６を設けたりする必要があった。このため、ケース２０やカバー２５の肉厚が厚くなり、静電モータ１０の小型化を図るには限界があった。
【０００７】
また、ケース２０及びロータシャフト３０に位置決めピン３３を設け、固定子１１及び移動子１５を位置決めしてから固定する方法では、固定子１１及び移動子１５の位置決めと、固定子１１及び移動子１５の固定を別々に行わなければならず、作業が煩雑になり作業性が良くないという問題があった。
【０００８】
以上の点に鑑み、本発明は、固定子及び移動子を固定するケースなどの相手部材の肉厚を薄くして、小型化・軽量化を図ることができる静電モータの製造方法及び静電モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１記載の静電モータの製造方法は、固定子と、該固定子に対して相対移動可能である移動子とを含み、該固定子と該移動子との間に作用する静電的な吸引力及び反発力により該移動子を駆動する静電モータの製造方法において、前記固定子又は前記移動子を相手部材に固定するために、少なくとも一端側の先端部が樹脂により形成されたピンを使用し、該ピンの一端を立てた状態にして該ピンの他端を前記相手部材に固定し、前記ピンの一端に前記固定子又は前記移動子の板厚方向に貫通形成された取付孔を係合させ、該取付孔から露出した前記先端部を加熱しながら加圧して押し潰し、前記固定子又は前記移動子を前記相手部材に取り付けることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の静電モータの製造方法において、前記ピンの他端を前記相手部材に一体化することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の静電モータの製造方法において、前記ピンに前記取付孔を係合させつつ、前記固定子又は前記移動子を前記相手部材に対して位置合わせすることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の静電モータは、固定子と、該固定子に対して相対移動可能である移動子とを含み、該固定子と該移動子との間に作用する静電的な吸引力及び反発力により該移動子を駆動する静電モータにおいて、前記固定子又は前記移動子を固定する相手部材に、少なくとも先端部が樹脂により形成されたピンが立設され、該ピンの先端部に前記固定子又は前記移動子の板厚方向に貫通形成された取付孔が係合し、該取付孔から露出した前記先端部が加熱しながら押し潰され、前記固定子又は前記移動子が前記相手部材に取り付けられたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の静電モータにおいて、前記ピンの他端が前記相手部材に一体化されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の静電モータにおいて、前記ピンが、前記固定子又は前記移動子を前記相手部材に対して位置合わせする位置決めピンであることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の静電モータにおいて、前記取付孔と係合する前記ピンの部分が、インサート成形により金属で形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
以上の如く、請求項１の発明によれば、ねじの代わりにピンが用いられ、ピンの他端が相手部材に固定されるから、相手部材にめねじを形成するために穴を開けたりする必要がなくなり、それだけ下側の相手部材の肉厚を薄くすることができる。固定子又は移動子の板厚方向に貫通形成された取付孔に係合したピンの一端を加熱しながら加圧して押し潰すことで、ピンの一端が薄く平たくなり、固定子又は移動子が相手部材に固定される。ピンの一端が平たくなることで、固定子又は移動子覆う上側の相手部材の板厚を薄くすることができる。したがって、固定子及び移動子の板厚方向両側へのピンの出っ張り小さくすることができ、固定子及び移動子の板厚方向両側に配置される相手部材の肉厚を薄くすることができ、静電モータの小型化・軽量化を図ることが可能となる。
【００１７】
請求項２又は５記載の発明によれば、ピンの他端が相手部材に一体化されているから、製造モータの部品点数が減少し、製造モータの組み立てが容易となる。
【００１８】
請求項３又は６記載の発明によれば、ピンによって固定子又は移動子が相手部材に対して位置合わせされるから、固定子又は移動子の位置決めと固定を同時に行うことができ、製造モータの組み立てをより一層容易に行うことができる。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、ねじの代わりにピンが用いられ、相手部材にピンが立設されているから、相手部材におねじ螺合させるためのめねじを形成する穴を開ける必要がなくなり、それだけ相手部材の肉厚を薄くすることができる。固定子又は移動子の板厚方向に貫通形成された取付孔に係合したピンの一端を加熱しながら加圧して押し潰すことで、ピンの突出部分が薄く平たくなり、固定子又は移動子が相手部材に固定される。ピンの一端が平たくなることで、固定子又は移動子を覆う上側の相手部材の板厚を薄くすることができる。したがって、固定子及び移動子の板厚方向両側へのピンの出っ張り小さくすることで、固定子及び移動子の板厚方向両側に配置される相手部材の肉厚を薄くすることができ、静電モータの小型化・軽量化を図ることが可能となる。
【００２０】
請求項７記載の発明によれば、取付孔と係合するピンの係合部分が、インサート成形により金属で形成されているから、ピンと固定子又は移動子の取付穴とが隙間無く密に係合し、固定子又は移動子の位置決め精度が向上し、これにより静電モータの駆動力の損失を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明の実施の形態の具体例を図面を用いて詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明に係る静電モータの製造方法の第１の実施形態を示す説明図である。
【００２２】
本発明は静電モータの型、すなわち直動型か回転型かを制限するものではないが、本実施形態の静電モータは、固定子に対して移動子が相対的に回転移動する回転型静電モータである。本実施形態の静電モータは、締結部材としてのねじに代えてピン３５を用いた点を除いて、図５に示す従来の静電モータ１０と略同様の構成である。このため、図５を代用し、同一構成部分に同一符号を付して説明すると、本実施形態の静電モータは、固定子１１と、固定子１１に対して相対移動可能である移動子１５と、下側のケース２０′と、上側のカバー（図１を参照）２５′と、ロータシャフト（図５では３０）と、複数のピン（図１では１本のピンを図示する）３５を備えている。
【００２３】
上下に対向配置される固定子１１及び移動子１５は、一般的なものであり、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂からなる基材１２，１６と、各基材１２，１６に形成された複数の放射状電極１３，１７と、複数の放射状電極１３，１７を絶縁するカバーレイフィルム（図示せず）とを備えている。ケース２０′は、図５に示すケース２０とは構造が異なるものであるが、固定子１１を固定させると共に、固定子１１を支持する筐体である。カバー２５′は、ケース２０′に対向して配置され、固定子１１及び移動子１５を覆い保護する。
【００２４】
ケース２０′にカバー２５′が取り付けられた状態で、静電モータの内側を密閉空間とすることもできる。この密閉空間には、固定子１１及び移動子１５が浸るように絶縁油を注入することができる。絶縁油で固定子１１及び移動子１５が絶縁されることで、数１０００Ｖが印加される電極１３，１７間の放電及び絶縁破壊が防止され、固定子１１及び移動子１５間で静電力が発生するようになっている。また、絶縁油の潤滑性により、移動子１５が低摩擦係数で固定子１１に対して相対移動できるようになっている。
【００２５】
図１に示すように、固定子１１をケース２０′に固定するためのピン３５は、ＡＢＳ（ＡＣＲＹＬＯＮ  ＢＵＴＡＤＩＥＮＥ  ＳＴＹＲＥＮＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの熱可塑性樹脂を構成材料とし、ケース２０′とは別体に形成されたものである。ピン３５は、下側の座部３６と、上側の軸部３７とから構成され、逆Ｔ字形状をなしている。座部３６は、軸部３７をケース２０′に対して立てた状態で、接着や圧入などによりケース２０′に固着される部分である。座部３６の厚さは、ピン３５がケース２０′から外れない程度に薄く形成されている。座部３６の厚みを薄くすることで、ケース２０′厚も薄くできるようになっている。
【００２６】
軸部３７は、固定子１１の外周側に形成された取付孔１１ｂに係合するように細長く形成されている。固定子１１の外周側で等間隔に少なくとも３カ所に配置されたピン３５の軸部３７に、固定子１１の取付孔１１ｂが係合することで、固定子１１の中心がケース２０′の中心に位置決めされるようになっている。すなわち、本発明に係るピン３５は、固定子１１の固定に加えて、ケース２０′に対する固定子１１の位置決めを行うことができるようになっており、従来例（図５）の位置決めピン３３と締結部材としてのねじ３４とが一部品化されたものである。
【００２７】
軸部３７は固定子１１の板厚より長い寸法に形成されており、軸部３７が取付孔１１ｂの一方から他方に挿入され、座部３６に固定子１１が当接した状態において、軸部３７の先端が取付孔１１ｂから露出するようになっている。露出した先端は、熱圧接器３８により加熱しながら押し潰される部分である。
【００２８】
図１（ｂ）には、軸部３７の先端が押し潰された圧接部３７ｂが示されている。圧接作業は、ピン３５を構成する樹脂材料の種類などによって異なるものであるが、ピン３５を溶融させることなく軟化させて、略平らに押し潰すことができる条件で行われる。圧接条件を考慮すると、ピン３５を構成する樹脂材料としては、溶融温度が低くい材料が好適する。
【００２９】
全体構成は省略するが、熱圧接器３８はピン３５を一定温度に加熱し、一定の圧力を加える部分である電極３９部を備えている。電極部３９は、図示しないシリンダなどの駆動源によりラムを介して、上下動できるようになっている。ピン３５の先端に接する電極部３９の下面は滑らかに湾曲した凹面３９ａに形成され、ピン３５の先端が平らに押し潰されるようになっている。なお、凹面３９ａには、ピン３５が付着しないようにフッ素樹脂などが被覆されている。
【００３０】
次に、上記静電モータの製造方法について説明する。先ず、固定子１１をケース２０′に固定するために、全体が樹脂で成形された複数のピン３５の軸部３７を垂直に立てた状態にしてピン３５の座部３６をケース２０′の凹み２３に無理嵌め（圧入）して固定する。無理嵌めの際に、ケース２０′の凹み２３内面に予め接着材を塗布しておいてもよい。接着材を塗布することで、ピン３５の固着力を強くすることができる。続いて、ケース２０′に対して固定子１１を対向させて配置し、固定子１１の外周端部１１ａで、板厚方向に貫通形成された取付孔１１ｂの一方から他方へピン３５を挿通させ、ピン３５と取付孔１１ｂとを係合させる。ピン３５と取付孔１１ｂとを係合させることで、固定子１１がケース２０′に対して位置合わせされる。続いて、取付孔１１ｂから露出したピン３５の先端部３７ａを、熱圧接器３８の電極部３９により加熱しながら押し潰し、固定子１１をケース２０′に取り付ける。
【００３１】
次に、移動子１５（図５参照）とロータシャフト（図示しない）の固定を行う。固定子１１とケース２０′の固定方法と略同じように、相手部材としてのロータシャフトにピン３５の座部３６を無理嵌めして固定し、ロータシャフトに対して移動子１５を対向して配置し、移動子１５の内周側で、板厚方向に貫通形成された取付孔１５ａの一方から他方へピン３５を挿通させ、ピン３５と取付孔１５ａとを係合させる。ピン３５と取付孔１５ａとを係合させることで、移動子１５がロータシャフトに対して位置合わせされると共に、移動子１５と固定子１１とが一定のギャップを介して所定の位置に位置合わせされる。そして、ピン３５の押し潰された圧接部３７ｂを上から覆うようにして、ケース２０′にカバー２５′を取り付けて静電モータの内部空間を密閉した状態にした後、絶縁油を漏れないように注入して静電モータの組み立てを終了する。
【００３２】
以上のように本実施形態によれば、固定子１１及び移動子１５をそれぞれ固定するために、ねじの代わりにピン３５が用いられることで、ケース２０′やロータシャフトにめねじを形成するための穴を開けたりする必要がなくなり、ケース２０′やロータシャフトの肉厚を薄くすることができる。また、固定子１１又は移動子１５の板厚方向に貫通形成された取付孔１１ｂ，１５ａに係合したピン３５の先端部３７ａを加熱しながら押し潰すことで、ピン３５の先端部３７ａが薄く平たくなり、ピン３５の出っ張りを抑制することができる。固定子１１の上面側はカバー２５′で覆われるようになっているが、ピン３５の先端部３７ａが薄く平たくなることで、固定子１１の表面とカバー２５′の間隔を狭くすることができ、静電モータの薄型化・軽量化を図ることが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態の変形例が図２に示されるように、ケース２０″とピン３５′とを一体的に成形することも可能である。この変形例によれば、製造モータの部品点数が減少することで、製造モータの組み立てを容易に行うこと可能となる。
【００３４】
次に、図３に基づいて、本発明に係る静電モータの第２の実施形態について説明する。本実施形態の静電モータは、根元側（基端側）が金属４３ａで形成されたピン４０が用いられている点で、第１の実施形態と相違する。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略することとする。
【００３５】
ピン４０は、樹脂製のケース２４と共にインサート成形にて一体に成形されたものであり、ケース２４に一体化された座部４１と、座部４１から垂直に上方に立ち上がる軸部４２とからなっている。軸部４２は、芯が樹脂で外周が金属で形成された根元側の係合部分４３と、樹脂からなる先端部分４４とからなっている。係合部分４３は、固定子１１の取付孔１１ｂに係合して、固定子１１をケース２４に対して位置決めする部分である。第１の実施形態の樹脂成形されたピン３５，３５′は、成形収縮により軸部３７が歪んだ形状に成形されたり、軸部３７の外径が規定寸法より小径になったりすることがあるが、本実施形態のように、軸部４２の係合部分４３を金属で形成することで、形状の歪みや外径の減少などが防止されるようになっている。このため、固定子１１の取付孔１１ｂとピン４０とが隙間無く密に係合することで、固定子１１とケース２４の位置決め精度を高めることができ、位置関係のずれに起因する静電モータの駆動力の損失を抑制することが可能となる。静電モータの製造方法は、第１の実施形態とほぼ同じであるため、ここでの説明は省略することとする。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。例えば、本実施形態のピン３５，３５′，４０，４０′は、固定子１１及び移動子１５の位置決めを兼ねることができるものであるが、別に固定子１１及び移動子１５を位置決めするための位置決めピンを設けてもよい。
【００３７】
また、第２の実施形態において、金属４３ａで形成された係合部分４３を有するピン４０はケース２４にインサート成形にて一体的に形成されているが、図４に示すように、ケース２４とは別体に形成されたピン４０′を用いて、ケース２４にピン４０′を圧入又は接着などにより固着してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る静電モータ及び静電モータの製造方法の第１の実施形態を説明する説明図であり、（ａ）は圧接前の図。（ｂ）は圧接後の図である。
【図２】図１に示すピンの基端側がケースに一体形成された変形例を説明する説明図であり、（ａ）は圧接前の図、（ｂ）は圧接後の図である。
【図３】本発明に係る静電モータ及び静電モータの製造方法の第２の実施形態を説明する説明図であり、（ａ）は圧接前の図。（ｂ）は圧接後の図である。
【図４】図３に示す静電モータのピンの変形例を示す断面図である。
【図５】従来の静電モータの一例を示す分解斜視図である。
【図６】図５に示す静電モータの固定子がねじで固定されている状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１１    固定子
１１ａ    取付孔
１５    移動子
２５′    カバー
２０′，２０″，２４    ケース（相手部材）
３５，３５′，４０，４０′    ピン
３６，４１    座部
３７，４２    軸部
３７ａ    先端部
４３    係合部分
【図１】
2006340475.tif 000003
【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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