(57)【要約】【課題】固定子と可動子の電極が同じ位置関係にある状態から始動させることで、ロータの位置関係を検知する検知手段を用いることなく始動させ、逆方向への回転（移動）や脱調せずに安定した駆動を得ることを、その目的とする。【解決手段】ｎ相駆動であって（ｎは３以上の正の整数）、複数の電極を有する固定子（ステータ電極）と、固定子に対向するように配置され、複数の電極（ロータ電極）を有する可動子３とを備え、可動子の電極の極性が単極である静電電動機であり、始動時に、固定子の任意の１極に電圧を印加後、電圧印加した電極と隣接する一方の電極に電圧が印加されることで、始動位置が固定子の特定の極の電極と前記可動子の電極とが重なっている状態にされることで始動する。【選択図】図２
2015012791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ相駆動であって（ｎは３以上の正の整数）、複数の電極を有する固定子と、前記固定子に対向するように配置され、複数の電極を有する可動子とを備え、前記可動子の電極の極性が単極である静電電動機であり、
始動時に、前記固定子の任意の１極に電圧印加後、電圧印加した電極と隣接する一方の電極に電圧が印加されることで、始動位置が前記固定子の特定の極の電極と前記可動子の電極とが重なっている状態にされることで始動することを特徴とする静電電動機。
【請求項２】
前記固定子の電極数と前記可動子の電極数の比がｎ：ｎ±１であり、始動時に、前記固定子の任意の１極に電圧を印加後、電圧印加した電極と隣接する一方の電極に電圧を印加されることで、始動位置が前記固定子のｎ相の電極と前記回転子の電極が重なっている状態にされることで始動することを特徴とする請求項１記載の静電電動機。
【請求項３】
前記固定子の極数と前記回転子の極数の比がｎ：（ｎ−１)＊２以下であり、始動時に、前記固定子の任意の１相に電圧を印加後、電圧印加した電極と隣接する片方の相に電圧を印加されることで、始動位置が前記固定子のｎ相と前記回転子が重なっている状態にされることで始動することを特徴とする請求項１記載の静電電動機。
【請求項４】
前記固定子の電極が、エレクトレット材料からなることを特徴とする請求項１、２または３記載の静電電動機。
【請求項５】
前記固定子の電極数と可動子の電極数の比率が３：２であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の静電電動機。
【請求項６】
前記固定子の電極に印加する電圧は、前記可動子の電極との間に引力と斥力とが作用するように切り替えられることを特徴とする請求項５記載の静電電動機。
【請求項７】
前記固定子の電極数と前記可動子の電極数の比率が３：４であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の静電電動機。
【請求項８】
前記固定子の電極に印加する電圧は、前記可動子の電極数との間に引力が作用するように切り替えられることを特徴とする請求項７記載の静電電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣブラシレスモータやＳＲモータなどロータの回転角度を検出して、一定角度ごとに励磁する相をスイッチングして回転を制御する電動機は既に知られている。角度検出にはロータリエンコーダや光学センサなどの検知手段を用いて、ロータの回転量を直接計測したり、ロータの位置を検出したりする方法や、巻線に流れる電流を検知して回転を間接的に検出する方法が用いられている。
【０００３】
しかし、今までの電動機では、始動時のステータとロータの位置を考慮せずに回転させると、逆方向への回転や、磁化速度が可動子の速度を超えてしまって脱調し、安定した回転が得られないといった問題も発生するため、始動時のロータとステータの位置関係を何らかの検出手段を用いて検出している。しかし、検出したロータとステータの位置に応じたパルスを始動時に出力して回転を始めなくてはならず、始動時の制御が複雑になるといった問題があった。また、強制励磁してロータ位置を初期化する方法もあるが、励磁するロータの電極に対してステータ側の電極がずれた関係になった場合、ロータが動かず、うまく始動できないという問題もある。特にレアアースフリーや、軽くて薄いなどの特徴を有する静電電動機において、エレクトレット材料を電極に用いた、移動するトルクが小さいため、ロータ側とステータ側の電極の位置関係の調整は重要となる。
特許文献１（特開２００７‐２２８７３２号公報）には、センサレスのDCモータを始動させる目的で、始動パターンを含む駆動パターンが開示されている。特許文献１では、始動時に駆動時とは違う回転パルス信号をステータ側の電極に付与して、ステータ側の電極の初期位置の調整を行っている。しかし、特許文献１では、ロータの磁極位置とセンサターゲットと位置との関係を予め求めておき、それを利用しているので、ロータ側とステータ側の電極の位置関係が特定の位置から常に駆動させられないという問題がある。また、特許文献１の駆動方法では、モータごとに始動パターンが変わるので、あまり実用的とはいえない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、固定子と可動子の位置関係を検知することなく、始動制御の簡略化を図りつつも、安定した駆動を得ることを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る静電電動機は、ｎ相駆動であって（ｎは３以上の正の整数）、複数の電極を有する固定子と、固定子に対向するように配置され、複数の電極を有する可動子とを備え、可動子の電極の極性が単極である静電電動機であり、始動時に、固定子の任意の１極に電圧印加後、電圧印加した電極と隣接する一方の電極に電圧が印加されることで、始動位置が固定子の特定の極の電極と可動子の電極とが重なっている状態にされることで始動することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、始動時に、固定子の任意の１極に電圧を印加後、電圧印加した電極と隣接する一方の電極に電圧が印加することで、始動位置が固定子の特定の極の電極と可動子の電極とが重なっている状態とされるため、固定子と可動子の位置関係を検知することなく、始動制御の簡略化を図りつつも、安定した駆動を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る静電電動機の第１の実施形態の主要構成をと示す斜視図。
【図２】（ａ）は第１の実施形態における固定子の構成を示す平面視図、（ｂ）は（ａ）の断面図。
【図３】（ａ）は第１の実施形態における可動子の構成を示す平面視図、（ｂ）は（ａ）の断面図。
【図４】本発明に係る静電電動機の第２の実施形態の概略構成を示す一部破断斜視図。
【図５】本発明に係る静電電動機の第３の実施形態の概略構成を示す斜視図。
【図６】固定子と可動子の電極数比率が３対２の場合における駆動制御を示すもので、（ａ）は電圧切替えと可動子の移動状態を模式的に示す図、（ｂ）は固定子への印加する電圧の切替えパターンを示す図。
【図７】固定子と可動子の電極数比率が３対４の場合における、電圧切替えパターンと可動子の移動状態を模式的に示す図。
【図８】電荷の注入に用いるコロナ荷電装置の概略構成図。
【図９】本発明に係る静電電動機の電極位置合わせ制御の制御系の構成を示すブロック図。
【図１０】固定子と可動子の電極の比率が３：２の場合の電極位置合わせ制御時のロータの移動状態を説明する図。
【図１１】固定子と可動子の電極の比率が３：２の場合の電極位置合わせ制御時のロータの移動状態を説明する図。
【図１２】固定子と可動子の電極の比率が５：４の場合の電極位置合わせ制御時のロータの移動状態を説明する図。
【図１３】固定子と可動子の電極の比率が５：４の場合の電極位置合わせ制御時のロータの移動状態を説明する図。
【図１４】固定子と可動子の電極の比率が３：４の場合の電極位置合わせ制御時のロータの移動状態を説明する図。
【図１５】固定子と可動子の電極の比率が３：４の場合の電極位置合わせ制御時のロータの移動状態を説明する図。
【図１６】固定子と可動子の電極の比率が５：８の場合の電極位置合わせ制御時のロータの移動状態を説明する図。
【図１７】固定子と可動子の電極の比率が５：８の場合の電極位置合わせ制御時のロータの移動状態を説明する図。
【図１８】固定子と可動子の電極の比率が４：３の場合の電極位置合わせ制御時のロータの移動状態を説明する図。
【図１９】固定子と可動子の電極の比率が２：３の場合における固定子と可動子の電極の位置関係を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。なお各図面において、同一部材又は同一機能を有する部材には、基本的には同一の符号を付し、重複説明は適宜省略する。
【０００９】
最初に、本発明に係る静電電動機の構成について説明し、次に本発明の主要部となる始動前の電極位置合わせ制御について説明する。
図１、図２、図３を用いて、本発明に係る静電電動機としての、アキシャルギャップ型の静電モータ１について説明する。図１に示すように、静電モータ１は薄い平面上に複数の電極としてのパターン電極５を形成した固定子２（以下「ステータ」と記す）と、複数の電極としてのパターン電極６を形成した可動子３（以下「ロータ」記す）と、駆動軸４を備えている。ステータ２とロータ３とは互いに対向して配置されていて、微小ギャップを保ちながら複数枚積層されて図示しないケーシング内に収納されている。ケーシングから突出する駆動軸４は金属製で、ロータ３だけに連結されていて、ロータ３が回転移動することで一体回転するように構成されている。ステータ２とロータ３の間に微小ギャップを設ける方法としては、例えば特開２００５−２７８３２４号公報に記載のように数十μmのビーズをステータ２とロータ３の間に入れることや、特開２００５−２１０８５２号公報に記載のようにロータ３の側面にスペーサを挟む周知技術を用いて達成することができる。
【００１０】
ステータ２に形成されたパターン電極５には、ここでは、３相の配線が３つのパターン電極５を１組としてそれぞれ接続されている。つまり、ステータ２はｎ相駆動であって（ｎは３以上の正の整数）の複数の電極を有している。この３相の配線はＵ、Ｖ、Ｗと記載する。ロータ３に形成された複数のパターン電極６には、単相の配線７が接続されている。ロータ３への給電は、スリップリング８と呼ばれる内面に給電ブラシがついたものを駆動軸４に装着し、このスリップリング８に配線７を接続することで、駆動軸４経由で行なわれる。図１に示す第１の実施形態では、ステータ２のパターン電極５にＵ、Ｖ、Ｗの３相の配線を接続して極数を３相として構成しているが、ステータ２側の相数は３相に限定されるものではなく、４相〜6相の範囲で適宜選択することができる。
【００１１】
図２を用いてステータ２の構成についてより詳細に説明する。
ステータ２は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、中心に貫通孔２Ｃを有する円環状の基板２Ａ上にパターン電極５が形成されている。基板２Ａは、例えばガラス、セラミックス、ガラスエポキシ樹脂、ポリイミド等の絶縁体で構成されている。基板２Ａ上に形成されたパターン電極５は、複数の金属電極をパターン化して形成したもので、それぞれの個別電極に３相配線が行われている。図２の例では、Ｕ、Ｖ、Ｗの１組の配線のみを例示している。本実施形態において、Ｕ配線が成されてＵ電極となる個別電極には符号５Ａを付し、Ｖ配線が成されてＶ電極となる個別電極には符号５Ｂを付し、Ｗ配線が成されてＷ電極となる個別電極には符号５Ｃを付して区別している。基板２Ａの貫通孔２Ｃには、駆動軸４が絶縁部材を介してあるいは非接触状態で挿入される。パターン電極５の電極形状は、図２（ａ）に示すように、放射状のパターンとして形成されている。また、パターン電極５の各個別電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃは、エッジからの絶縁破壊を防ぐために、曲率化処理を行うこともある。
【００１２】
図３を用いてロータ３の構成についてより詳細に説明する。
ロータ３は、図３（ａ）に示すように、中心に貫通孔３Ｃを有する円環状の基板３Ａ上にパターン電極６が形成されている。パターン電極６は、基板３Ａの表面に、積層された導電層３Ｂを介して形成されている。本実施形態において、パターン電極６は、帯状パターン膜に電荷を注入したエレクトレット材料によりエレクトレット電極として形成されている。ここでエレクトレットとは、フッ素樹脂などの絶縁体に電場を加えて電気分極（正と負の電気に分かれた状態）を起させ、その状態が半永久的に保持されているものをいう。本実施形態の場合、図３（ｂ）に示すように、金属製の基板３Ａに導電層３Ｂを形成しているので、電場を加えた際の電気分極の状態が安定するので、パターン電極６をエレクトレット電極として安定した状態で形成することができる。
【００１３】
本実施形態のように基板３Ａの同一平面上に形成されるエレクトレット電極となる個別電極６Ａは、全て＋極あるいは−極の何れかの同一極（単極）に帯電させて、単極の電極とした。このため、製造上容易に形成することができる。
このようにステータ２のパターン電極５に、エレクトレットされたパターン電極６を形成されたロータ３を近づけると、ステータ２とロータ３の間に電界が生じるため、ロータ３に給電手段が不要になり、モータ構造が大幅に簡素化できる。さらに、ロータ３のエレクトレット電極(パターン電極６／個別電極６Ａ)の表面電荷密度を向上させることによって、ステータ２側に印加する３相の交流電圧を低減することができる。このため、低電圧駆動が可能になり、モータ本体だけでなく駆動ドライバも小型化することができる。また、ロータ３に給電しない場合よりも、パターン電極５、６間の静電気のクーロン力を多く得ることができ、十分な駆動力を得ることができる。
【００１４】
（第２の実施形態）
次に図４を用いて第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、静電電動機としてラジアルギャップ型の静電モータ１０を示している。図４に示すように、静電モータ１０は、円筒状の固定子となるステータ１２と、ステータ１２内に配置された可動子となる円柱状のロータ１３とを備えている。ステータ１２とロータ１３とは半径方向に隙間Ｄを有するように配置されていて、それぞれに電極として形成されたパターン電極１５とパターン電極１６が接触しないように構成されている。パターン電極１５は、線方向に延在し、絶縁性のステータ１２の内周面１２Ａの周方向に、複数の金属電極をパターン化して形成したもので、それぞれの個別電極に３相配線が行われている。図４の例では、Ｕ、Ｖ、Ｗの１組の配線のみを例示している。本実施形態において、Ｕ配線が成されてＵ電極となる個別電極には符号１５Ａを付し、Ｖ配線が成されてＶ電極となる個別電極には符号１５Ｂを付し、Ｗ配線が成されてＷ電極となる個別電極には符号１５Ｃを付して区別している。
円筒状のロータ１３の外周面１３Ａには、複数のエレクトレット材料で構成されたパターン電極１６が形成されている。パターン電極１６は、外周面１３Ａ上に導電層を介して金属により複数の個別電極１６Ａが軸線方向に延在し、周方向に形成されている。各個別電極１６Ａに、単相の配線７がスリップリング８、駆動軸１４を介して接続されている。本形態では、ロータ１３の回転中心に金属製の駆動軸１４が装着されていて、駆動軸１４と金属電極１６Ａとがロータ内部で接触している。
【００１５】
このような構成において、ステータ１２の各個別電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに３相交流電流を流すとともに、ロータ１３の個別電極１６Ａを−極とし、個別電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの極を、順次切り替えることで、ステータ１２とロータ１３間に静電気のクーロン力が作用する。このクーロン力は、ロータ１３の個別電極１６Ａの−極に対して＋極となるステータ側の個別電極との間には引力が発生し、−極となるステータ側の個別電極との間には斥力が発生する。このため、個別電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃの極の切換え方向、すなわち、各相で発生する電界の合成磁界が順次方向を変えて移動する方向にステータ１３を移動することができる。また、本実施形態のように、ロータ１３のパターン電極１６の各個別電極１６Ａが単極であることで、ロータ１３への給電手段が簡素化でき、駆動ドライバの部品も少なくて済むことから、小型化を図り易くなる。また、ロータ１３に給電しない場合よりも、パターン電極１５、１６間の静電気のクーロン力を多く得ることができ、十分な駆動力を得ることができる。
第１の実施形態のようにアキシャルギャップ型は放射状に電極パターン５Ａを形成する際、内周と外周の長さが異なるためピッチが可変するが、本実施形態のようにラジアル型の場合、ピッチが可変するということはなく、組み付けが容易である。また、ラジアルギャップ型の場合、各電極の軸線方向の長さを長くすることによりトルクの増大を図ることができる。個別電極１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに対する極の切換え制御については、後述する。
【００１６】
（第３の実施形態）
次に図５を用いて第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、静電電動機としてリニア型の静電電動機２０を説明する。基本的な構成はアキシャルギャップ型、ラジアルギャップ型と同じであり、複数の電極としてのパターン電極２５を備えた固定子としてのステータ２２と、複数の電極としてのエレクトレット材料で構成されたパターン電極２６を備えた可動子２３とが互いて隙間Ｄを持って構成されている。
ステータ２２は、絶縁性の基板２２Ａ上に複数のパターン電極２５が可動方向と直交する方向に延在し、可動方向に間隔を空けて形成されている。基板２２Ａ上に形成された複数のパターン電極２５は、複数の金属電極をパターン化して形成したもので、それぞれの個別電極に３相配線が行われている。本形態にでは、Ｕ、Ｖ、ＷのＡ組の配線のみを例示している。本実施形態において、Ｕ配線が成されてＵ電極となる個別電極には符号２５Ａを付し、Ｖ配線が成されてＶ電極となる個別電極には符号２５Ｂを付し、Ｗ配線が成されてＷ電極となる個別電極には符号２５Ｃを付して区別している。
可動子２３は、基板２３Ａ上に金属により複数の個別電極２６Ａが可動方向と直交する方向に延在し、可動方向に間隔を空けて形成されている。パターン電極２６は、基板２３Ａ上に導電層を介して金属により複数の個別電極２６Ａが形成されていて、各個別電極２６Ａに単相の配線７が接続する。
【００１７】
このような構成において、ステータ２２の各個別電極２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃに３相交流電流を流すとともに、可動子２３の個別電極２６Ａを−極とし、個別電極２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃの極を、順次切り替えることで、ロータ２２と可動子２３間に静電気のクーロン力が作用する。このクーロン力は、可動子２３の個別電極２６Ａの−極に対して＋極となるステータ側の個別電極との間には引力が発生し、−極となるステータ側の個別電極との間には斥力が発生する。このため、個別電極２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃの極の切換え方向、すなわち、各相で発生する電界の合成磁界が順次方向を変えて移動する方向に可動子２３を移動することができる。また、本実施形態のように、可動子２３のパターン電極２６の各個別電極２６Ａが単極であることで、可動子２３への配線を簡略化することができるので、静電電動機２０および印加するための駆動ドライバの小型化、軽量化を図ることができる。可動子２３に給電しない場合よりも、パターン電極２５、２６間の静電気のクーロン力を多く得ることができ、十分な駆動力を得ることができる。
【００１８】
リニア型の静電電動機の特徴としては、回転型であるアキシャルギャップ型やラジアルギャップ型に比べて、電極パターン２５、２６の寸法精度が緩和でき、比較的製作しやすい点にある。このようなリニア型の静電電動機２０の場合、可動子２３への給電手段が簡素化でき、駆動ドライバの部品も少なくて済むことから、小型化を図り易くなる。また、ポリイミドフィルムを基材として、ロータ２２および可動子２３を作製することも可能である。
【００１９】
次に上述した静電電動機の駆動原理となる極性切換え制御の実施形態について説明する。
（第４の実施形態）
図６（ａ）は、固定子と可動子の各個別電極と、各個別電極への電圧の印加状態を模式的に示し、図６（ｂ）は固定子へ印加する電圧の切替パターンを示す。本形態では可動子（ロータ）側は１相であり、固定子側は３相交流電圧を印加するようにしている。そして、固定子と可動子の個別電極数の比率を、固定子側が可動子側よりも大きくして異なるようにしている。図６の例では、固定子の個別電極を４００極とし、可動子の個別電極を３００極としている。図６（ａ）は、回転角度０°を開始位置として回転角度０．６°まで移動した状態を示している。
本実施形態では、可動子は単相に接続して−極（マイナス極）に給電した状態であり、エレクトレットの場合は−帯電した状態とする。ここでは、説明上、便宜的に−極（マイナス極）としたが、＋極（プラス極）としてもよい。
固定子側は、図６（ｂ）に示すように、３相交流に給電し、所定角度(ここでは０．１°)毎に、Ｖ電極、Ｗ電極、Ｕ電極に対して＋極、０、−極に電極の極性切換え制御がなされている。なお、所定角度は０．１°に限定されるものではない。
【００２０】
このように各個別電極を定義した場合、固定子の＋極と可動子の−極の間には引力が発生する。同時に固定子の−極と可動子の−極の間には斥力が発生する。固定子の０と可動子の−極の間には引力が発生するが、固定子の＋極と可動子の−極の間に発生する引力に比べて小さい。図６（ａ）の例では、これら引力と斥力(静電気のクーロン力)を利用して可動子が右方向へ移動する。このように固定子の電極にかける電圧を角度毎に＋、０、−に極性切換え制御すべくスイッチングさせることで、可動子は右方向に持続的に移動する。すなわち、図６に示す極性切換え制御では、斥力と引力の双方を駆動力として利用しているので、十分な駆動力を得ることができる。
この極性切換え制御を、第１、２の実施形態で示した各静電モータに適用することで、駆動軸４、１４を持続的に回転駆動することができ、第３の実施形態で示した静電電動機２０に利用することで、モータ以外のリニア型の静電電動機の駆動を持続的に行うことができるようになる。
このような静電電動機の駆動方法とすることにより、可動子が単相であっても駆動することができるので、実用上十分な駆動トルクと剛性を実現しつつも、小型・軽量・薄型の静電電動機を実現することができる。
【００２１】
（第５の実施形態）
図７を用いて、極性切換え制御の別な実施形態について説明する。
図７は、固定子と可動子の各個別電極と、各個別電極への電圧の印加状態を模式的に示す。本実施形態では可動子（ロータ）側は１相であり、固定子側はパルス電圧を印加するようにしている。そして、固定子と可動子の個別電極数の比率を、固定子側よりも可動子側を大きくして異ならせている。図７の例では、固定子の個別電極を４５０極とし、可動子の個別電極を６００極としている。図７は、回転角度０°を開始位置として回転角度０．２°まで移動した状態を示している。
本実施形態では、可動子は単相に接続して−極（マイナス極）に給電した状態であり、エレクトレットの場合は−帯電した状態とする。ここでは、説明上、便宜的に−極（マイナス極）としたが、＋極（プラス極）としてもよい。
固定子側は、パルス電圧に給電し、ここでは、Ｖ電極、Ｗ電極、Ｕ電極に対して初期において＋極、−極、−極とし、第１の所定角度(０．１５°)移動後に電極の極性切換え制御を行って＋極、＋極、−極とし、第２の所定角度(０．２°)となると、電極の極性切換え制御を行って−極、＋極、−極とする。
【００２２】
このように各個別電極を定義した場合、固定子の＋極と可動子の−極の間には引力が発生し、この引力を利用して可動子が図中、右方向へ移動する。このように固定子の個別電極への電圧の極性切換え制御をすべくスイッチングさせることで、可動子は右方向に持続的に移動する。すなわち、図７に示す極性切換え制御では、引力のみを駆動力として利用している。そしてこの実施形態の場合、固定子の＋極と可動子の−極とが対向して引力が作用する極数が増えることで、駆動トルクが増大することになり、十分な駆動力を得ることができる。
この極性切換え制御を、第１、第２の実施形態で示した各静電モータに適用することで、駆動軸４、１４を持続的に回転駆動することができ、第３の実施形態で示した静電電動機２０に利用することで、モータ以外のリニア型の静電電動機の駆動を持続的に駆動することができるようになる。
【００２３】
次に固定子と可動子の電極数比率について説明する。
図６に示すように固定子と可動子の個別電極の電極数比率が３：２の場合と、図７に示すように固定子と可動子の個別電極の電極数比率が３：４の場合の駆動原理を説明する。電極数比率が３：２の場合は、上記で記載した通り、引力と斥力を利用した駆動方法とする。この駆動方法は可動子の電極パターン(個別電極)が第４の実施形態で示したエレクトレットの場合は問題ないが、可動子が単なる電極の場合は斥力を働かせるために大きな電圧（数ｋV〜）を必要とする。このことは、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の静電アクチュエータの分野では知られており、静電アクチュエータは引力駆動が一般的である。
【００２４】
そこで、可動子がエレクトレットではない電極の場合は、引力のみによって駆動する方法を考えると、電極数比率は図６に示すように３：４とするのが好ましい。これは固定子と可動子の電極数比率を３：４にし、図７に示した電極の極性切換え制御を行なうことで、引力によって、可動子が図７中、持続的に右方向へと移動することになる。電極数比率が３：４の電極の切換え制御は、単に電極の場合だけでなく、エレクトレット製の電極の場合に用いても構わない。このような駆動方法により、可動子が単極（単相）であって、斥力が弱い場合であって駆動力を得ることができ、可動子を継続して移動することができる。
【００２５】
次に、静電電動機の駆動力について説明する。
ここで静電電動機の推進力Fxtotalおよび平均トルクＴを求める数式１、数式２を下記に記載する。
【００２６】
【数１】
2015012791.tif 000003
【００２７】
【数２】
2015012791.tif 000004
【００２８】
ε０：空気の誘電率
Ｇ：固定子・可動子間のギャップ[ｍｍ]
Ｌ：電極長さ[ｍｍ]
Ｖ：印加電圧[V]
Ｎ：電極数（固定子と可動子）
ｔ：積層数（固定子と可動子）
ｒ：外半径[ｍｍ]
ｒ０：内半径[ｍｍ]
【００２９】
上記数式１、数式２から、トルクを増やすためには以下の方法が考えられる。
（１）電圧を上げる。
（２）固定子や可動子の基板に形成される電極数および積層数を増やす。
（３）固定子・可動子間のギャップを小さくする。
（４）各個別電極の長さを大きくする。
駆動トルクを増やすには（１）の電圧を上げる方法が一番効果的だが、絶縁破壊の課題や駆動ドライバが大型化する課題がある。このため、最大でも印加電圧を１ｋＶ程度しか上げることができない。また、（３）の固定子・可動子間のギャップを小さくする方法も機械公差や回転時のブレの観点から大変難しく、実現できたとしてもコストが大幅にアップしてしまう。（４）の各個別電極の長さを大きくすることは、静電電動機が大型化してしまう。
このような観点から、静電電動機の小型化を実現しつつ、駆動トルクを増やすには（２）の固定子や可動子の基板に形成される個別電極数および積層数を増やす方法が好ましい。
【００３０】
次に固定子および可動子の製造方法について説明する。
本発明に係る固定子および可動子の製造方法は、既存技術が使用できる。例えば特開２０１２−２５７３６８号公報に記載の方法が挙げられる。
【００３１】
（電極形成工程）
固定子および可動子のパターン電極の形成方法としては、特に限定されず、公知の方法を利用できる。具体的には、たとえば基板上に導電性薄膜を形成し、該導電性薄膜をパターニングする方法が挙げられる。導電性薄膜の形成方法としては、物理的蒸着法、無電解めっき法等が挙げられる。物理蒸着法としては、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等が挙げられる。
無電解めっき法とは、金属塩、還元剤等を含む無電解めっき液に、表面に触媒が付着した基板を浸漬し、還元剤から生じる電子の還元力によって、触媒が付着した基板表面において選択的に金属を析出させ、無電解めっき膜を形成する方法である。無電解めっき液に含まれる金属塩としては、ニッケル塩（硫酸ニッケル、塩化ニッケル、次亜リン酸ニッケル等。）、第二銅塩（硫酸銅、塩化銅、ピロリン酸等。）、コバルト塩（硫酸コバルト、塩化コバルト等。）、貴金属塩（塩化白金酸、塩化金酸、ジニトロジアンミン白金、硝酸銀等。）等が挙げられる。無電解めっき液に含まれる還元剤としては、次亜リン酸ナトリウム、ホルムアルデヒド、テトラヒドロほう酸ナトリウム、ジアルキルアミンボラン、ヒドラジン等が挙げられる。
無電解めっき法により導電性薄膜を形成する場合、導電性薄膜を形成する前に、予め、基板の表面に触媒を付着させておくことが好ましい。無電解めっき法に用いる触媒としては、金属微粒子、金属を担持した微粒子、コロイド、有機金属錯体等が挙げられる。
導電性薄膜のパターニングは、フォトリソグラフィー法とウェットエッチング法の組み合わせ、ナノメタルインク等を印刷することによる配線形成、等により実施できる。例えばフォトリソグラフィー法とウェットエッチング法の組み合わせによるパターニングは、導電性薄膜上にフォトレジストを塗布してレジスト膜を形成した後、該レジスト膜に対し、露光、現像を行うことでパターン（レジストマスク）を形成し、該レジストマスクをマスクとして導電性薄膜をエッチングすることにより実施できる。
導電性薄膜のエッチングは、例えばエッチング液として導電性薄膜を溶解する液体（通常は酸性溶液）を用いたウェットエッチングにより実施できる。また、ナノメタルインク等を印刷する方法としてはスクリーン印刷法、インクジェット法またはマイクロコンタクトプリンティング法等を用いることができる。ナノメタルインクとは前述の導電性材料のナノ粒子を有機溶媒や水等に分散させたインクのことをいう。
【００３２】
（パターン膜形成工程）
パターン膜の形成方法としては、特に限定されず、公知のパターニング技術を利用できる。具体例として、たとえば下記方法（Ｉａ）〜（Ｉｅ）等が挙げられる。
方法（Ｉａ）：前記パターン電極が形成された基板上に、前記含フッ素重合体（Ａ）を含むコーティング液を塗布し、ベークしてコーティング膜を形成し、該コーティング膜を、エッチングにより、前記パターン電極に対応するパターンにパターニングして前記パターン膜を形成する方法。
方法（Ｉｂ）：電極付き基板上に、前記コーティング液を塗布し、ベークしてコーティング膜を形成し、該コーティング膜上に、パターン電極に対応するパターンでパターニングされたレジスト膜を形成し、該レジスト膜をマスクとして前記コーティング膜をドライエッチングして、該レジスト膜の形状を前記コーティング膜に転写する方法。
方法（Ｉｃ）：電極付き基板上に、前記コーティング液を塗布し、ベークしてコーティング膜を形成し、該コーティング膜を、インプリント法により、前記パターン電極に対応するパターンにパターニングして前記パターン膜を形成する方法。
方法（Ｉｄ）：電極付き基板上に、前記コーティング液の印刷により、前記パターン電極を被覆し、該パターン電極に対応するパターンで形成されたパターン液層を形成し、乾燥して、パターン膜を形成する方法。
方法（Ｉｅ）：電極付き基板表面に、前記パターン電極に対応する撥油・親油のパターニングを施した後、前記コーティング液のディップまたは印刷により、前記パターン電極を被覆し、該パターン電極に対応するパターンで形成されたパターン液層を形成し、乾燥して、パターン膜を形成する方法。
パターニング後、さらに、形成されたパターン膜の角（上面と側面との連絡部分）を曲面とするための処理（曲面化処理）を行ってもよい。該曲面化処理方法としては、該パターン膜を熱処理する方法、該パターン膜をウェットエッチングする方法、該パターン膜上にポリマー溶液を塗布してポリマー膜を形成し、該ポリマー膜をドライエッチングする方法等が挙げられる。これらの中でも、熱処理する方法が好ましい。特に、コーティング液としてシランカップリング剤を含有するものを用いる場合、熱処理を行うことで、保持した電荷の熱安定性がさらに向上する。上記方法（Ｉａ）〜（Ｉｅ）や曲面化処理については、特開２０１１−５０２１２号公報に記載の方法により実施できる。
【００３３】
（電荷注入工程）
上述のようにして形成されたパターン膜に電荷を注入することで、該パターン膜をエレクトレットとすることができる。
電荷の注入方法としては、一般的に絶縁体を帯電させる方法であれば手段を選ばずに用いることができる。たとえば、G.M.Sessler, Electrets Third Edition,pp20,Chapter2.2“Charging and  Polarizing Methods”(Laplacian Press, 1998)に記載のコロナ放電法、電子ビーム衝突法、イオンビーム衝突法、放射線照射法、光照射法、接触帯電法、液体接触帯電法等が適用可能である。本発明においては特にコロナ放電法、電子ビーム衝突法を用いることが好ましい。
【００３４】
コロナ放電法による電荷の注入方法の一例を、図８を用いて説明する。図８は、電荷の注入に用いるコロナ荷電装置の概略構成図である。コロナ荷電装置においては、コロナ針７２と、電極７３とが対向配置され、直流高圧電源装置７１（たとえばＨＡＲ−２０Ｒ５；松定プレシジョン製）により、コロナ針７２と電極７３との間に高電圧を印加できるように構成されている。コロナ針７２と電極７３との間にはグリッド７４が配置され、該グリッド７４にはグリッド用電源７５からグリッド電圧を印加できるように構成されている。パターン膜に注入される電荷の安定を図るため、ホットプレート７６によって、電荷注入工程中のパターン膜をガラス転移温度以上に加熱できるように構成されている。符号７７は電流計である。このコロナ荷電装置の電極７３上に、パターン膜が形成された基板を戴置し、ホットプレート７６によって加熱し、グリッド用電源７５からグリッド７４にグリッド電圧を印加するとともに、直流高圧電源装置７１によりコロナ針７２と電極７３との間に高電圧を印加する。これにより、コロナ針７２から放電した負イオンが、グリッド７４で均一化された後、電極７３上に戴置したガラス基板６１表面のパターン膜上に降り注ぎ、電荷が注入されることで、エレクトレットの電極パターン（個別電極）を得ることができる。
【００３５】
次に、静電電動機の始動前の電極位置合わせ制御について説明する。
静電電動機の構成としては第１の実施形成で説明した静電モータ１を例に説明する。静電モータ１は、ロータ３の回転角度を検出して、角度ごとに電圧を印加する相（電極）をスイッチングして回転を制御されるものであり、次の特徴を有している。要するに、駆動前に特定のパルスをステータ２の個別電極５Ａ〜５Ｃに印加することで始動時のステータ２とロータ３の位置関係（電極位置関係）が毎回同じになった状態で始動させることができるということが特徴になっている。
【００３６】
図９に示すように、静電モータ１には、駆動軸４の回転を検出する回転検出部１０４が装着されている。回転検出部１０４としては、主にロータリエンコーダや光学センサを用い、駆動軸４の回転を検出している。回転検出部１０４で検出された回転量は、制御部１０３に入力される。制御部１０３は、演算部、記憶部を備えたコンピュータで構成されていて、スイッチング部１０２を介して静電モータ１と接続されている。制御部１０３は、回転検出部１０４で検出された回転量に応じて電力を供給する個別電極５Ａ〜５Ｃの各相（U、V、W）を決める制御信号１０６を生成する。スイッチング部１０２は、制御部１０３からの制御信号１０６を受けると作動し、静電モータ１の個別電極５Ａ〜５Ｃの各相に制御部１０３の決定に応じた電力が供給する。スイッチング部１０２と制御部１０３は、静電モータ１とは、別体で設けられている。
【００３７】
以下、図１０〜１９を用いて、ステータ２とロータ３の電極位置合わせ制御について順次説明する。
図１０、図１１を用いて、３相駆動時の電極位置合わせ制御について説明する。電極位置合わせ制御は、始動制御として行われる。
以降、ステータ２とロータ３の位置関係が分かり易いので、ステータ２とロータ３を展開した状態をイメージした図を用いて説明していく。また、ロータ３のエレクトレット材料を用いて形成された個別電極６Ａ（以下「ロータ電極」と称す）は、−極（負）に帯電されており、それに対して引力を発生させる＋極（正）の電圧をステータ２の個別電極５Ａ〜５Ｃ（以下「ステータ電極」と称す）に印加するものとする。なお、ステータ電極には３相線が接続されているため、ここでは便宜的に数字１，２，３を付し、それぞれ第１相、第２相、第３相を示すものとする。
【００３８】
図１０、図１１に示す静電モータ１は、ステータ電極とロータ電極の比が３：２、つまりｎ：ｎ−１の場合を示す。各図において図１０（ａ）のＡ、図１０（ｂ）のＡ、図１１（ａ）のＡ、図１１（ｂ）のＡはそれぞれ制御前の電極の状態、図１０（ａ）のＢ、図１０（ｂ）のＢ、図１１（ａ）のＢ、図１１（ｂ）のＢはそれぞれ制御時の電極の状態、図１０（ａ）のＣ、図１０（ｂ）のＣ、図１１（ａ）のＣ、図１１（ｂ）のＣはそれぞれ制御後の状態を示す。
静電モータ１の始動時のステータ電極とロータ電極の位置は、概ね以下の２パターンが考えられる。図１０（ａ）のＡ、図１０（ｂ）のＡ、図１１（ａ）のＡに示すように、いずれかの相のステータ電極とロータ電極が重なった状態、つまり、引力を発生させれば、ロータ３を引き寄せられる位置にあるか、図１１（ｂ）のＡの第１相のように、ロータ電極間の中心にステータ電極の中心が位置し、引力も斥力も働かない場合がある。図１０（ａ）のＡ、図１０（ｂ）のＡ、図１１（ａ）のＡに示すように、ステータ２のいずれかの相のステータ電極とロータ電極が重なった状態にあれば、いずれかの相（電極）に電圧を印加して、引力を発生させれば、電圧印加した相とのステータ電極、ロータ電極が重なった位置になるが、図１１（ｂ）のＡに示した第１相のように、ロータ電極間の中心にステータ電極の中心がきて引力も斥力も働かなくなった状態では、第１相に電圧を印加してもステータ電極とロータ電極が重なることはない。そのため、例えば第１相に電圧を印加して、第１相のステータ電極とロータ電極が重なった状態から駆動を開始しようとしても、場合によってはそうなっていない可能性がある。
【００３９】
そこで、任意の１極（ここでは第１相）に電圧を印加後、電圧印加した電極となるステータ電極の第１相と隣接する一方の電極となるステータ電極（ここでは第２相）に電圧を印加することで、始動位置がステータ２の特定の極の電極とロータ３の電極とが重なっている状態になるようにすればよい。
図１０（ａ）のＡは、ステータ電極の第１相がロータ電極と重なっている。このため、第１相に電圧を印加すると、ロータは動かず、図１０（ａ）のＢの状態（変化なし）となる。その状態で、ステータ電極の第２相に電圧を印加すると、引力によってロータ３は左に動き、図１０（ａ）のＣに示すようにステータ電極の第２相とロータ電極とが重なった位置で停止する。
図１０（ｂ）のＡは、第２相のステータ電極がロータ電極と重なっている。このため、ステータ電極の第１相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって右に動き、図１０（ｂ）のＢの位置となる。その状態で、第２相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって左に動き、図１０（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
図１１（ａ）のＡは、第３相のステータ電極がロータ電極と重なっている。このため、ステータ電極の第１相に電圧を印加すると、ロータは引力によって左に動き、図１１（ａ）のＢの位置となる。その状態で、ステータ電極の第２相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって左に動き、図１１（ａ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
【００４０】
これらに対し、図１１（ｂ）のＡは、第１相のステータ電極はロータ電極間の中心にある。この第１相に電圧を印加すると、ロータ３は動かず、図１１（ｂ）のＢの状態（変化なし）となる。そこで、第２相のステータ電極に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって右に動き、図１１（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
【００４１】
すなわち、ステータ電極の第１相に１回目の電圧を印加後、隣接する第２相に２回目の電圧を印加することで、常に第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置となる。この位置をステータ２とロータ３の初期位置とする。そして、例えばロータ３を図１０、図１１において右に移動させる場合、このような電極位置合わせ制御（始動制御）によって初期位置に置かれているステータ２の第３相に電圧を印加する。そのときの回転角度を図９に示した回転検出部１０４で検出し、検出した回転角度を応じて電力を供給する相を決める制御信号１０６を制御部１０３で生成する。そして、制御部１０３からの制御信号１０６に応じてスイッチング部１０２で静電モータ１の個別電極５Ａ〜５Ｃの各相（U、V、W）に制御部１０３の決定に応じた電力が供給すべくスイッチングする。
【００４２】
このように始動前の電極位置合わせ制御後においては、回転検出部１０４で検出したロータ３の回転角度を元にスイッチングさせていけばよいので、始動制御の簡略化を図りつつも、スムーズに静電モータ１を始動させることができる。また、始動前に電極位置合わせ制御を実行することで、常に同じ条件から始動させることができるため、始動時の制御を容易に行なうことができるとともに、角度制御も安定し、脱調のリスクが低減して安定した駆動を得ることができる。
【００４３】
図１２、図１３を用いて、５相駆動時の電極位置合わせ制御について説明する。
図１２、図１３に示す静電モータ１は、ステータ電極とロータ電極の比が５：４、つまりｎ：ｎ−１の場合を示す。各図において図１２（ａ）のＡ、図１２（ｂ）のＡ、図１３（ａ）のＡ、図１３（ｂ）のＡはそれぞれ制御前の状態、図１２（ａ）のＢ、図１２（ｂ）のＢ、図１３（ａ）のＢ、図１３（ｂ）のＢはそれぞれ制御時の状態、図１２（ａ）のＣ、図１２（ｂ）のＣ、図１３（ａ）のＣ、図１３（ｂ）のＣはそれぞれ制御後の状態を示す。
静電モータ１の始動時のステータ電極とロータ電極の位置は、図１２（ａ）のＡ、図１２（ｂ）のＡ、図１３（ａ）のＡに示すように、いずれかの相のステータ電極とロータ電極が重なった状態、つまり、引力を発生させれば、ロータ３を引き寄せられる位置にあるか、図１３（ｂ）のＡの第１相のように、ロータ電極間の中心にステータ電極の中心が位置し引力も斥力も働かない場合がある。
【００４４】
そこで、任意の１極（ここでは第１相）に電圧を印加後、電圧印加した電極となるステータ電極の第１相と隣接する一方の電極となるステータ電極（ここでは第２相）に電圧を印加することで、始動位置がステータ２の特定の極の電極とロータ３の電極とが重なっている状態になるようにすればよい。
図１２（ａ）のＡは、ステータ電極の第１相がロータ電極と重なっている。このため、第１相に電圧を印加すると、ロータは動かず、図１２（ａ）のＢの状態（変化なし）となる。その状態で、ステータ電極の第２相に電圧を印加すると、引力によってロータ３は左に動き、図１２（ａ）のＣに示すように、ステータ電極の第２相とロータ電極とが重なった位置で停止する。
図１２（ｂ）のＡは、第２相のステータ電極がロータ電極と重なっている。このため、ステータ電極の第１相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって右に動き、図１２（ｂ）のＢの位置となる。その状態で、第２相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって左に動き、図１２（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
図１３（ａ）のＡは、第３相のステータ電極がロータ電極と重なっている。このため、ステータ電極の第１相に電圧を印加すると、ロータは引力によって右に動き、図１３（ａ）のＢの位置となる。その状態で、ステータ電極の第２相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって左に動き、図１３（ａ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
【００４５】
これらに対し、図１３（ｂ）のＡは、第１相のステータ電極はロータ電極間の中心にある。この第１相に電圧を印加すると、ロータ３は動かず、図１３（ｂ）のＢの状態（変化なし）となる。そこで、第２相のステータ電極に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって右に動き、図１３（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
【００４６】
すなわち、ステータ電極の第１相に１回目の電圧を印加後、隣接する第２相に２回目の電圧を印加することで、常に第２相のステータ電極とロータ電極が重なった位置となる。この位置をステータ２とロータ３の初期位置とする。
そして、例えばロータ３を図１２、図１３において右に移動させる場合、このような電極位置合わせ制御（始動制御）によって初期位置に置かれているステータ２の第３相に電圧を印加する。そのときの回転角度を図９に示した回転検出部１０４で検出し、検出した回転角度を応じて電力を供給する相を決める制御信号１０６を制御部１０３で生成する。そして、制御部１０３からの制御信号１０６に応じてスイッチング部１０２で静電モータ１の各相に制御部１０３の決定に応じた電力が供給すべくスイッチングする。
【００４７】
このように始動前の電極位置合わせ制御後においては、回転検出部１０４で検出したロータ３の回転角度を元にスイッチングさせていけばよいので、始動制御の簡略化を図りつつも、スムーズに静電モータ１を始動させることができる。また、始動前に電極位置合わせ制御を実行することで、常に同じ条件から始動させることができるため、始動時の制御を容易に行なうことができるとともに、角度制御も安定し、脱調のリスクが減り、安定した駆動を得ることができる。
本制御形態では、ステータ電極を５相駆動するようにしたが、例えば６相以上として駆動するようにしてもよい。
【００４８】
図１４、図１５は、３相駆動で、ステータ電極とロータ電極の比が３：４、つまりｎ：ｎ＋１または、ｎ:（ｎ−１）*２の静電モータ１の場合を示す。各図において図１４（ａ）のＡ、図１４（ｂ）のＡ、図１５（ａ）のＡ、図１５（ｂ）のＡはそれぞれ制御前の状態、図１４（ａ）のＢ、図１４（ｂ）のＢ、図１５（ａ）のＢ、図１５（ｂ）のＢはそれぞれ制御時の状態、図１４（ａ）のＣ、図１４（ｂ）のＣ、図１５（ａ）のＣ、図１５（ｂ）のＣはそれぞれ制御後の状態を示す。
クーロン力を利用する静電モータ１は発生する引力、斥力は共に小さいので、より大きな駆動力を得るためには、電極間隔を狭くする必要がある。しかし駆動相数を増やすと制御が複雑になり、さらに制御回路も大型化するという問題がある。
【００４９】
そこで、ロータ３側の個別電極６Ａの数のみを増やすという方法もある。この個別電極数、つまり、ロータ電極の数が増えることで、ステータ電極との間隔が狭まり、より強い駆動力をロータ３に伝えることができる。しかし、ロータ電極の数が増えると、駆動パルスの１周期で駆動する量が少なくなり、角度検出が難しくなってしまう。また、ステータ電極と、ロータ電極のバランスを考えると、多くてもｎ：（ｎ-１）＊２程度であることが望ましい。なぜなら、ロータ電極が増えすぎると、引力、斥力が共に複数の電極に作用し、移動方向と逆方向への力が加わってしまう可能性もあり、それを避けるために、ステータ電極を狭くすれば、電極間に隙間が大きくなり、その間に電極を設けた方がより高い駆動力を得ることができるようになる。また、図１４、図１５に示したように、ロータ電極数が増えても始動方法は変えずに始動させることができる。
【００５０】
図１４、図１５に示す場合、任意の１極（ここでは第１相）に電圧を印加後、電圧印加した電極となるステータ電極の第１相と隣接する一方の電極となるステータ電極（ここでは第２相）に電圧が印加されることで、始動位置が固定子の特定の極の電極と可動子の電極とが重なっている状態にされるようにする。
図１４（ａ）のＡは、ステータ電極の第１相がロータ電極と重なっている。このため、第１相に電圧を印加すると、ロータは動かず、図１４（ａ）のＢの状態（変化なし）となる。その状態で、ステータ電極の第２相に電圧を印加すると、引力によってロータ３は右に動き、図１４（ａ）のＣに示すように、ステータ電極の第２相とロータ電極とが重なった位置で停止する。
また、図１４（ｂ）のＡは、第２相のステータ電極がロータ電極と重なっている。このため、ステータ電極の第１相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって左に動き、図１４（ｂ）のＢの位置となる。その状態で、第２相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって右に動き、図１４（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
図１５（ａ）のＡは、第３相のステータ電極がロータ電極と重なっている。このため、ステータ電極の第１相に電圧を印加すると、ロータは引力によって右に動き、図１３（ａ）のＢの位置となる。その状態で、ステータ電極の第２相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって右に動き、図１５（ａ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
【００５１】
これらに対し、図１５（ｂ）のＡは、第１相のステータ電極はロータ電極間の中心にある。この第１相に電圧を印加すると、ロータ３は動かず、図１５（ｂ）のＢの状態（変化なし）となる。その状態で、第２相のステータ電極に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって左に動き、図１３（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
【００５２】
すなわち、ステータ電極の第１相に１回目の電圧を印加後、隣接する第２相２回目の電圧を印加することで、常に第２相のステータ電極とロータ電極が重なった位置となる。この位置をステータ２とロータ３の初期位置とする。
そして、例えばロータ３を図１４、図１５において右に移動させる場合、このような初期位置制御によって初期位置に置かれているステータ２のステータ電極の第３相に電圧を印加する。そのときの回転角度を図９に示した回転検出部１０４で検出し、検出した回転角度を応じて電力を供給する相を決める制御信号１０６を制御部１０３で生成する。そして、制御部１０３からの制御信号１０６に応じてスイッチング部１０２で静電モータ１の個別電極の各相に制御部１０３の決定に応じた電力が供給すべくスイッチングする。
【００５３】
このように始動前の電極位置合わせ制御後においては、回転検出部１０４で検出したロータ３の回転角度を元にスイッチングさせていけばよいので、始動制御の簡略化を図りつつも、スムーズに静電モータ１を始動させることができる。また、始動前に電極位置合わせ制御を実行することで、常に同じ条件から始動させることができるため、始動時の制御を容易に行なうことができるとともに、角度制御も安定し、脱調のリスクが減り、安定した駆動を得ることができる。
【００５４】
図１６、図１７は、５相駆動で、ステータ電極とロータ電極の比が５：８、つまりｎ:（ｎ−１）*２の静電モータ１の場合を示す。５相駆動でも、３相駆動同様に、ロータ電極数を倍にしても、始動方法を変えずに始動させることができる。
各図において図１６（ａ）のＡ、図１６（ｂ）のＡ、図１７（ａ）のＡ、図１７（ｂ）のＡはそれぞれ制御前の状態、図１６（ａ）のＢ、図１６（ｂ）のＢ、図１７（ａ）のＢ、図１７（ｂ）のＢはそれぞれ制御時の状態、図１６（ａ）のＣ、図１６（ｂ）のＣ、図１７（ａ）のＣ、図１７（ｂ）のＣはそれぞれ制御後の状態を示す。
図１６、図１７は、ロータ電極が多く、変化がわかり辛いが、図１６（ａ）のＢに示すように、第１相とロータ電極が重なっている場合、第２相の中心と、それに対向するロータ電極との間の中心はずれている。
【００５５】
そこで、図１６、図１７に示す場合、任意の１極（ここでは第１相）に電圧を印加後、電圧印加した電極となるステータ電極の第１相と隣接する一方の電極となるステータ電極（ここでは第２相）に電圧が印加されることで、始動位置が固定子の特定の極の電極と可動子の電極とが重なっている状態にされるようにする。
図１６（ａ）のＡは、ステータ電極の第１相がロータ電極と重なっている。このため、第１相に電圧を印加すると、ロータ３は動かず、図１６（ａ）のＢの状態（変化なし）となる。そこで、ステータ電極の第２相に電圧を印加すると、引力によってロータ３は左に動き、図１６（ａ）のＣの位置に示すように、ステータ電極の第２相とロータ電極とが重なった位置で停止する。
また、図１６（ｂ）のＡは、第２相のステータ電極がロータ電極と重なっている。このため、ステータ電極の第１相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって右に動き、図１６（ｂ）のＢの位置となる。その状態で、第２相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって左に動き、図１６（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
図１７（ａ）のＡは、第３相のステータ電極がロータ電極と重なっている。このため、ステータ電極の第１相に電圧を印加すると、ロータは引力によって左に動き、図１７（ａ）のＢの位置となる。その状態で、ステータ電極の第２相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって左に動き、図１７（ａ）のＣの位置に示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
【００５６】
図１７（ｂ）のＡは、第１相のステータ電極はロータ電極間の中心にある。このため、第１相に電圧を印加すると、ロータ３は動かず、図１７（ｂ）のＢの位置となる。その状態で、第２相のステータ電極に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって右に動き、図１７（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
すなわち、ステータ電極の第１相に１回目の電圧を印加後、隣接する第２相に２回目の電圧を印加することで、常に第２相のステータ電極とロータ電極が重なった位置となる。この位置をステータ２とロータ３の初期位置とする。
そして、例えばロータ３を図１６、図１７において右に移動させる場合、このような初期位置制御によって初期位置に置かれているステータ２のステータ電極の第３相に電圧を印加する。そのときの回転角度を図９に示した回転検出部１０４で検出し、検出した回転角度を応じて電力を供給する相を決める制御信号１０６を制御部１０３で生成する。そして、制御部１０３からの制御信号１０６に応じてスイッチング部１０２で静電モータ１の個別電極の各相に制御部１０３の決定に応じた電力が供給すべくスイッチングする。
【００５７】
このように始動前の電極位置合わせ制御後においては、回転検出部１０４で検出したロータ３の回転角度を元にスイッチングさせていけばよいので、始動制御の簡略化を図りつつも、スムーズに静電モータ１を始動させることができる。また、始動前に電極位置合わせ制御を実行することで、常に同じ条件から始動させることができるため、始動時の制御を容易に行なうことができるとともに、角度制御も安定し、脱調のリスクが減り、安定した駆動を得ることができる。
なお、図示しないが、ステータ電極とロータ電極の比が５：８ではなく、５：６で、つまりｎ：ｎ＋１の静電モータ１でも同様である。また、ステータ電極は６相以上でも同様である。
【００５８】
図１８、図１９は、４相駆動で、ステータ電極とロータ電極の比が４：３、つまりｎ:（ｎ−１）の静電モータ１の場合を示す。
図１８（ａ）のＡ、図１８（ｂ）のＡ、図１８（ｃ）のＡはそれぞれ制御前の状態、図１８（ａ）のＢ、図１８（ｂ）のＢ、図１８（ｃ）のＢはそれぞれ制御時の状態、図１８（ａ）のＣ、図１８（ｂ）のＣ、図１８（ｃ）のＣはそれぞれ制御後の状態を示す。
図１８に示す場合、任意の１極（ここでは第１相）に電圧を印加後、電圧印加した電極となるステータ電極の第１相と隣接する一方の電極となるステータ電極（ここでは第２相）に電圧が印加されることで、始動位置が固定子の特定の極の電極と可動子の電極とが重なっている状態にされるようにする。
図１８（ａ）のＡは、ステータ電極の第１相がロータ電極と重なっている。このため、第１相に電圧を印加すると、ロータは動かず、図１８（ｂ）のＢの位置となる。その状態で、第２相のステータ電極に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって右に動き、図１８（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
また、図１８（ｂ）のＡは、第２相のステータ電極がロータ電極と重なっている。このため、ステータ電極の第１相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって右に動き、図１８（ｂ）のＢの位置となる。その状態で、第２相に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって左に動き、図１８（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
図１８（ｃ）のＡは第１相のステータ電極はロータ電極間の中心にある。この第１相に電圧を印加すると、ロータ３は動かず、図１８（ｃ）のＢの状態（変化なし）となる。その状態で、第２相のステータ電極に電圧を印加すると、ロータ３は引力によって左に動き、図１３（ｂ）のＣに示すように、第２相のステータ電極とロータ電極とが重なった位置で停止する。
すなわち、ステータ電極の第１相（個別電極）に１回目の電圧を印加後、隣接する第２相（個別電極）に２回目の電圧を印加することで、常に第２相のステータ電極とロータ電極が重なった位置となる。この位置をステータ２とロータ３の初期位置とする。
そして、例えばロータ３を図１８において右に移動させる場合、このような初期位置制御によって初期位置に置かれているステータ２のステータ電極の第３相に電圧を印加する。そのときの回転角度を図９に示した回転検出部１０４で検出し、検出した回転角度を応じて電力を供給する相を決める制御信号１０６を制御部１０３で生成する。そして、制御部１０３からの制御信号１０６に応じてスイッチング部１０２で静電モータ１の各相に制御部１０３の決定に応じた電力が供給すべくスイッチングする。
【００５９】
これに対し、図１９に示す静電モータ１の場合、４相駆動であるが、ステータ電極とロータ電極の比が４：６であり、見かけ上は、ｎ:（ｎ−１）*２の静電モータ１である。しかし、実際の比例関係は、４：６は２：３となり、ｎ＝２となるので、この場合、ｎは３以上の整数という条件には当てはまらない。
よって、第１相に電圧を印加すると、図１９に示すように、第１相と第３相とがロータ電極と対向し、第２相と第４相の中心が、ロータ電極とロータ電極の間（中心）に位置して停止する。このため、次に第２相に電圧を印加しても、第２相のステータ電極がロータ電極とロータ電極の間（中心）に位置しているため、ロータ３は動くことができず、始動位置を合わすことはできない。また、第４相のステータ電極もロータ電極とロータ電極の間（中心）に位置しているため、モータを駆動させようと、第４相に電圧印加してもロータ３を動かす事が出来ず、その結果モータを駆動することも出来ない。このため、ステータ電極とロータ電極がともにｎが２以下では駆動モータ（静電電動機）として駆動することができない。
【００６０】
図１０〜図１９で説明したように、本発明に係る始動前の電極位置合わせ制御は、ステータ極数とロータ極数の比がｎ：ｎ±１もしくは、ｎ：（ｎ−１）*２（ｎは３以上の正の整数）において有効といえる。もちろん他の組合せでも有効である。
上述の始動前の電極位置合わせ制御については、第１の実施形態を例に説明したが、始動前の電極位置合わせ制御を適用する静電電動機としては第１の実施形態のものに限定されるものではなく、第２、第３の実施形態で説明した静電モータ１０やリニア型の静電電動機２０に適用しても、第１の実施形態と同様に作用効果を得ることができる。
また、発明の実施形態においては、可動子側の電極を、エレクトレット材料で構成した電極として説明したが、本発明の適用範囲としては、ステータ電極を鉄心（巻線）、ロータ電極を磁極と置き換えれば磁力式のモータ、ステータ電極を鉄心（巻線）、ロータ電極を鉄心（鉄心のみ）とすれば、ＳＲモータといったように、静電モータ以外の電動機（モータ）の始動時の電極位置合わせにも適用することは可能ある。また、可動体の電極としてはエレクトレット材料により形成した電極に限定されるものではない。
【００６１】
上記各実施の形態において、１回目の電圧の印加後に、電圧印加した電極となるステータ電極の第１相と隣接する一方の電極となるステータ電極（ここでは第２相）に２回目の電圧を印加する場合、１回目の電圧と２回目の電圧は同じ値で同じ時間印加している。この一例としては、電極ピッチが２００μｍ、印加電圧が±３００Ｖとしたとき、印加時間を３ｍｓとして印加する。しかし、この１回目と２回目の電圧印加時間は、１ピッチ電極を移動することが出来る力（静電気力）が発生する時間であればよく、電極ピッチ、印加電圧などによって変わるため、これを考慮して適宜変更されるもので、上記の値に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１，１０，２０        静電電動機
２，１２，２２        固定子
３，１３，２３        可動子
５Ａ〜５Ｃ            固定子側の複数の電極
６Ａ、１６Ａ、２６Ａ  可動子側の複数の電極
１５Ａ〜１５Ｃ        固定子側の複数の電極
２５Ａ〜２５Ｃ        固定子側の複数の電極
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６３】
【特許文献１】特開２００７‐２２８７３２号公報
【図１】
2015012791.tif 000005
【図２】
2015012791.tif 000006
【図３】
2015012791.tif 000007
【図４】
2015012791.tif 000008
【図５】
2015012791.tif 000009
【図６】
2015012791.tif 000010
【図７】
2015012791.tif 000011
【図８】
2015012791.tif 000012
【図９】
2015012791.tif 000013
【図１０】
2015012791.tif 000014
【図１１】
2015012791.tif 000015
【図１２】
2015012791.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2015012791.tif 000020
【図１７】
2015012791.tif 000021
【図１８】
2015012791.tif 000022
【図１９】
2015012791.tif 000023