(57)【要約】【課題】ギャップを安定させつつも摩擦抵抗を低減して、十分な駆動力を長期的に得られる静電電動機を提供する。【解決手段】本発明に係る静電電動機は、互いに絶縁され、所定の方向でかつ所定の間隔を設けて配置された複数の帯状電極５を有する固定子２と、固定子に対向するように配置され、複数の帯状電極６を有する可動子３とを有し、固定子の帯状電極に電圧を印加し、固定子２と可動子３間に作用する静電気のクーロン力で移動子を移動させるものであって、固定子もしくは可動子の少なくとも一方の帯状電極でない領域に電荷を注入したエレクトレット部９Ａ〜９Ｄを形成し、このエレクトレット部に転動可能な微粒５０，５１を静電気力によって付着させ、固定子と可動子との間にギャップＧを形成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに絶縁され、所定の方向でかつ所定の間隔を設けて配置された複数の帯状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、複数の帯状電極を有する可動子とを有し、前記固定子の帯状電極に電圧を印加し、前記固定子と前記可動子間に作用する静電気のクーロン力で前記可動子を移動せしめる静電電動機であって、
前記固定子もしくは前記可動子の少なくとも一方の帯状電極でない領域に電荷を注入したエレクトレット部を有し、
前記エレクトレット部に転動可能なスペーサを静電気力によって付着させて、前記固定子と前記可動子との間にギャップを形成したことを特徴とする静電電動機。
【請求項２】
前記エレクトレット部に付着した微粒子は、直径が１〜１００μｍであ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】
前記エレクトレット部の平面的な形状は、環状であることを特徴とする請求項１又は２記載の静電電動機。
【請求項４】
前記エレクトレット部の平面的な形状は、直線状であることを特徴とする請求項１又は２記載の静電電動機。
【請求項５】
前記エレクトレット部は、前記可動子の可動方向と交差する方向に位置する部位に、少なくとも前記エレクトレット部の厚さよりも高い壁部が形成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の静電電動機。
【請求項６】
前記固定子及び前記可動子の対が、複数積層されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の静電電動機。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
磁石を使用しない静電電動機の１例として静電モータが知られている。静電モータは軽い、薄い、構成が簡単といったメリットがあるが、磁石を使った電磁モータに比べトルクが小さく、高電圧を必要とするため未だに実用化に至っていない。そこで、半導体プロセス技術を使ってフィルムに複数のパターン電極を形成し、このフィルムを積層し、大トルクを取り出す方法やエレクトレットと呼ばれる永久帯電した物質を電極して使って駆動電圧を下げる方法が既に知られている。
静電モータはトルクを向上させるために、固定子と可動子の間のギャップを数μｍ〜数十μｍのオーダーで、できるだけ小さくしなければならない。そこで、従来の静電モータでは固定子と可動子のギャップをどう維持するかが本質的な課題となっていた。
非特許文献１では、固定子と可動子間のギャップを一定に保つために、微小粒子(ガラスビーズ)を分散させ、摺動させることでギャップを制御する方法が開示されている。しかし、非特許文献１の方法ではガラスビーズ等の微粒子をフリーの状態で分散させているため、可動子を移動させたときに粒子が偏在し、ギャップによるモータ特性に変化が生じてしまうおそれがあった。また、ガラスビーズ自体の硬度が高く、電極に負荷を与えてしまい、電極が切断、磨耗する不具合があった。
このような不具合を解決するために、特許文献２（特開２００５−２１０８５２号公報）、特許文献３（特開２００５−２７８３２４号公報）では、固定子または可動子に凸部の形状を形成し、凸部対凸部または凸部対平面で摺動させることで、固定子と可動子の間のギャップを一定に保つ構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献２、３の構成では、凸部対凸部で接触面積を低減して摺動性を改善しているが、摩擦損失が大変大きく、トルクが減少する不具合がある。また、摺動とともに凸部が削られることで接触面積が増大し、摩擦が増えることによって長期的にトルクが減少してしまうおそれがあった。
本発明は前記の問題点を解決するためのものであり、ギャップを安定させつつも摩擦抵抗を低減して、十分な駆動力を長期的に得られる静電電動機を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明に係る静電電動機は、互いに絶縁され、所定の方向でかつ所定の間隔を設けて配置された複数の帯状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、複数の帯状電極を有する可動子とを有し、固定子の帯状電極に電圧を印加し、固定子と可動子間に作用する静電気のクーロン力で可動子を移動せしめる静電電動機であって、固定子もしくは可動子の少なくとも一方の帯状電極でない領域に電荷を注入したエレクトレット部を有し、エレクトレット部に転動可能な微粒子を静電気力によって付着させ、固定子と可動子との間にギャップを形成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、固定子もしくは可動子の少なくとも一方の帯状電極でない領域に電荷を注入したエレクトレット部に転動可能な微粒子を静電気力によって付着させることで、固定子と可動子の間にギャップを形成するので、ギャップを安定して形成することができるとともに、固定子もしくは可動子と微粒子とが転がり摩擦となり、摺動抵抗が低減し、摺動性の向上を図れ、十分な駆動力を長期的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静電電動機の概略構成を示す斜視図。
【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Ａ−Ａ線断面図。
【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Ｂ−Ｂ線断面図。
【図４】本発明における微粒子にかかる力の概略を説明する拡大図。
【図５】本発明の第２の実施形態の特徴部分を示す図であり、（ａ）は固定子の断面図、（ｂ）は可動子の断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態における壁部の構成を示す部分拡大断面図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る静電電動機の概略構成を示す斜視図。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る静電電動機の概略構成を示す斜視図。
【図９】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１０】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１１】電荷の注入に用いるコロナ荷電装置の概略構成図。
【図１２】修正パッシェン則で計算した電極間距離と放電限界電圧の関係を示す図。
【図１３】放電限界電圧までかけた時の電極間距離とトルクの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて順次説明する。
(第１の実施形態)
図１、図２、図３を用いて、本発明に係る静電電動機の第１の実施形態の構成について説明する。
第１の実施形態に係る静電電動機は、アキシャルギャップ型の静電モータ１である。図１に示すように、静電モータ１は薄い平面上に帯状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、帯状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は互いに対向して配置されていて、微小なギャップＧを形成しながら１対を成している。この静電モータ１は、ステータ２とロータ３を一対としたものを駆動軸４の軸線方向に複数積層して構成されている。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ロータ３と一体回転するように構成されている。
【０００８】
ステータ２に形成された複数のパターン電極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。この３相の配線はＵ、Ｖ、Ｗと記載する。本実施形態では、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層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しなく、２相の配線をして駆動するようにしても良い。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。
【０００９】
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、中心に板厚方向に貫通孔２Ｃを有する円環状の基板２Ａ上に複数のパターン電極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上に形成された複数の帯状パターン電極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。パターン電極５の個別電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃ（Ｕ、Ｖ、Ｗ）は、その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。
【００１０】
基板２Ａにおける、帯状電極でない領域となるパターン電極５の形成領域の内側と外側（内径側と外径側）には、エレクトレット部９Ａ、９Ｂが形成されている。エレクトレット部９Ａはパターン電極５の形成領域の内側に形成され、エレクトレット部９Ｂはパターン電極５の形成領域の外側に形成されている。エレクトレット部９Ａ、９Ｂは、基板２Ａに設けた帯電体として平面的な形状が環状の環状パターン膜に電荷を注入して形成したものである。ここでエレクトレット部９Ａ、９Ｂ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）を起こさせ、その状態が半永久的に保持されてエレクトレット化された部位を示す。エレクトレット部９Ａ、９Ｂの場合、上記絶縁体からなる基板２Ａ上にアルミ等の金属膜で環状パターン膜を形成し、その上にエレクトレット部９Ａ、９Ｂの絶縁体を形成している。そのため、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５をエレクトレット部９Ａ、９Ｂとして安定した状態で形成することができる。また、エレクトレット部９Ａ、９Ｂを環状に形成したのは、ロータ３の回転方向に延在させるためである。
【００１１】
エレクトレット部９Ａ、９Ｂは常に−もしくは＋に帯電した状態である。このため、エレクトレット部９Ａ、９Ｂの上に、エレクトレット部９Ａ、９Ｂとは別の極性を持ち、転動可能なスペーサとして図中白○で示す多数の微粒子５０を散布すると、エレクトレット部９Ａ、９Ｂと各微粒子５０の間に静電引力が働く。これにより微粒子５０は、環状に形成されたエレクトレット部９Ａ、９Ｂに沿って付着する。すなわち、多数の微粒子５０は、ロータ３の回転方向に沿って配置されることになる。このエレクトレット部９Ａ、９Ｂの厚さｔとパターン電極５の厚さｔ１を同じ高さにしておくと、微粒子５０によってステータ２とロータ３の双方に微粒子５０が接触する。これによりステータ２とロータ３の間にギャップＧ（図１参照）を形成することができるとともに、微粒子５０の大きさによってギャップＧの幅を調整することができる。
エレクトレット部９Ａ、９Ｂの形成領域となる環状パターンは、パターン電極５の形成領域の内側もしくは外側の何れでもよいが、外側に形成するとステータ２の基板２Ａのブレを内側に形成する場合よりも効率よく制御できる。このため、内側もしくは外側の何れかにエレクトレット部を形成配置する場合には、外側に形成配置するのが好ましい。本実施形態では、ステータ２とロータ３の対を、駆動軸４の軸線方向に積層して使用するため、耐荷重性を考慮して、エレクトレット部９Ａ、９Ｂの形成領域となる環状パターンを、パターン電極５の形成領域の内側と外側の双方に形成してエレクトレット部９Ａ、９Ｂを設けている。
【００１２】
微粒子５０としては、ガラスビーズ、樹脂ビーズ、ゴムビーズ等が想定されるが、ステータ２及びロータ３に対して接触して摺動する際、ガラスビーズは硬く、接触する部材、すなわち、ステータ２とロータ３に対する負荷が強いため、樹脂ビーズのほうが望ましい。樹脂ビーズは、例えば積水化学工業株式会社から販売されている「ミクロパール」と称する製品名称の微粒子を用いることができる。また、樹脂の中でもより摺動性が良いフッ素系の樹脂等を材質として微粒子５０を構成してもよい。
本実施形態において、微粒子５０は、ステータ２とロータ３に接触する面が円弧形状となるように球体としている。微粒子５０は、球体に限定されるものではなく、少なくともステータ２とロータ３に接触する面が円弧形状（円形）であれば良く、例えば回転楕円体であってもよい。
【００１３】
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）、図３（ｂ）に示すように、中心に貫通孔３Ｃを有する円環状の基板３Ａ上に複数の個別電極６Ａで構成された帯状電極となるパターン電極６が形成されている。基板３Ａも、基板２Ａ同様に、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。パターン電極６は、基板３Ａ上に金属により複数の個別電極６Ａが放射状に形成されて構成されていて、各個別電極６Ａに単相の配線が接続する。本形態では、基板３Ａの貫通孔３Ｃに駆動軸４が挿入されることで駆動軸４と各金属電極６Ａと接触するとともに、駆動軸４と基板３Ａとが固定されて一体化される。このパターン電極６は、基板３Ａ上に帯電体として帯状パターン膜を形成し、この帯状パターン膜に電荷を注入することでエレクトレットの電極として形成されている。
【００１４】
基板３Ａにおける帯状電極でない領域となるパターン電極６の形成領域の内側と外側（内径側と外径側）には、エレクトレット部９Ｃ、９Ｄが形成されている。エレクトレット部９Ｃはパターン電極６の形成領域の内側に形成され、エレクトレット部９Ｄはパターン電極６の形成領域の外側に配置されている。エレクトレット部９Ｃ、９Ｄは、帯電体として平面的な形状が環状である環状パターン膜を基板３Ａ上に形成し、当該環状パターン膜に電荷を注入して形成したものである。
本実施形態において、パターン電極６及びエレクトレット部９Ｃ、９Ｄは、ステータ２のエレクトレット部９Ａ、９Ｂの記載で説明したように、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）を起こさせ、その状態が半永久的に保持されてエレクトレット化された部位を示す。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し、パターン電極６をエレクトレットとして安定した状態で形成することができる。また、エレクトレット部９Ｃ、９Ｄを環状に形成したのは、ロータ３の回転方向に延在させるためである。
【００１５】
本実施形態のように、基板３Ａ上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（パターン電極６）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。
本実施形態では、エレクトレット部９Ｃ、９Ｄの上に、エレクトレット部９Ｃ、９Ｄとは別の極性を持ち、転動可能なスペーサとしてて図中白○で示す多数の微粒子５１を散布している。これらは、微粒子５０と同様に、静電引力により環状パターンに沿って付着している。すなわち、多数の微粒子５１は、ロータ３の回転方向に沿って配置されることになる。微粒子５１は微粒子５０と同一の構成としている。微粒子５１は微粒子５０と同一構成のものである。
【００１６】
本実施形態において、エレクトレット部９Ｃ、９Ｄの領域となる環状パターンは、パターン電極６の形成領域の内側もしくは外側の何れでもよい。本実施形態では、スペーサとなる微粒子５０をステータ２のエレクトレット部９Ａ、９Ｂに、スペーサとなる微粒子５１をロータ３のエレクトレット部９Ｃ、９Ｄに付着させて、ステータ２とロータ３の双方に配置したが、何れか一方に配置しても無論かまわない。ステータ２とロータ３に微粒子を配設する場合、例えば、ステータ２にエレクトレット部９Ｂを、ロータ３にエレクトレット部９Ｃを、あるいはステータ２にエレクトレット部９Ａを、ロータ３にエレクトレット部９Ｄをそれぞれ形成し、各エレクトレット部に微粒子５０，５１を散布して配置する態様であってもよい。
なお、ステータ２ではなく、ロータ３に帯状パターンおよび環状パターンを形成し、エレクトレット化して環状パターン上に微粒子５１を付着させる方法は、製造工程も短くて一番効率がよい。
エレクトレット部９Ｃ、９Ｄの厚さｔ２とパターン電極６の厚さｔ３を同じ高さにしておくと、微粒子５１によってステータ２とロータ３の双方に微粒子５１が接触する。これによりステータ２とロータ３の間にギャップＧ（図１参照）を形成することができるとともに、微粒子５１の大きさによってギャップＧの幅を調整することができる。
本実施形態では、微粒子５１は微粒子５０と同一構成のものであり、同一サイズのものを用いている。エレクトレット部９Ｃ、９Ｄの厚さｔ２は、エレクトレット部９Ａ、９Ｂの厚さｔと同一としている。
【００１７】
本実施形態においては、エレクトレット化した環状パターン上に微粒子５０，５１を静電気力によって付着させることによって、非特許文献１のように微粒子が飛散して無くなることなく、常にステータ２とロータ３との間のギャップＧを安定して形成することができる。また、静電モータ１の回転トルクによって微粒子５０、５１が移動する状態ができたとしても、微粒子５０、５１を静電気力によって付着しているエレクトレット部９Ａ〜９Ｄは、ロータ３の回転方向に延在するように環状に形成されているので、エレクトレット部９Ａ〜９Ｄから微粒子５０，５１が外れることはない。
さらに従来技術である特許文献２、３の構成では、ステータとロータのギャップ材（スペーサ）の形状を均一かつ一定にすることは難しく、凸部と凸部および凸部と平面の摺動よる大幅なトルク低下が避けられない。これは、摺動とともに凸部が削られることで接触面積が増大し、摩擦が増えることによって長期的に回転トルク（駆動力）が減少してしまうためである。
これに対し、本実施形態のような転動可能なスペーサ構造とした微粒子５０もしくは微粒子５１、あるいは微粒子５０と微粒子５１の双方を用いると、ステータ２とロータ３と微粒子５０，５１とが転がり摩擦となり、摺動抵抗が低減し、摺動性の向上を図れ、十分な駆動力を得ることができる。
【００１８】
本実施形態の作用効果について図４を用いて説明する。
図４は、本実施形態で説明した微粒子５０，５１に働く力を示すものである。微粒子５０，５１は、エレクトレット部９Ａ〜９Ｄが永久帯電しているので、静電気力によって引力Ｎがそれぞれ働く。停止時、引力Ｎが微粒子５０，５１に働いているので、各微粒子は環状のエレクトレット部９Ａ〜９Ｄ上から脱落しない。静電モータ１の駆動時の回転トルク（駆動力）によって駆動方向の力Ｆ１が働くと、エレクトレット部Ａ〜９Ｄとの引力Ｎとエレクトレット部の摩擦係数μに応じた摩擦力ｆ（μｆ）が働く。この時摩擦力ｆは、駆動方向の力Ｆ１に比べ圧倒的に小さい。よって、微粒子５０，５１は回転（転動）し、その摩擦は転がり摩擦となる。また、摩擦力ｆはエレクトレット部９Ａ〜９Ｄの引力Ｎに依存するため、環状のエレクトレット部９Ａ〜９Ｄの帯電量を制御することで摩擦力ｆが制御できる。このため、真球度が高く潤滑性に優れた材質の微粒子５０，５１を使用することで、ステータ２とロータ３とは点接触し、すべり摩擦から転がり摩擦になり、摺動抵抗が大幅に低減され、長期に渡って高トルクを維持することができ、結果、十分な駆動力を長期的に得られる。微粒子５０，５１としては、その直径が、１〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍとするのが好ましい。
これは、図１２に示すように各電極間距離における空気中の上限電圧は修正パッシェン則に従います。１００μｍ以上のギャップの場合、上限電圧は１０００Ｖ以上の高圧になります。一方で、図１に示す上限電圧までかけた電極間距離とトルクの関係は図１３になります。トルクは電極間距離４０μｍ以上だと電圧を上げることでギャップの効果が相殺され、ほぼ一定になります。しかし、電極間距離１００μｍ以上だと同等のトルクを出すために１０００Ｖ以上の高電圧が必要になります。１０００Ｖ以上の高い電圧を実現するためにはエレクトレット材料の改良が必要になるため、電極間距離を１００μｍ以下にしたほうが、技術的に容易となる。
また、万が一絶縁破壊が起きた際も火花放電による火災等の恐れが少なくなります。
さらに、１００μｍ以上の電極間距離になると、微粒子を使用するより、シム等のスペーサでエアギャップ（完全非接触）が可能になると考えられる。
よって、１〜１００μｍの微粒子を使用することで、１０００Ｖ以上の高電圧を使用することなく、高トルクを得ることができるためである。また、万が一絶縁破壊が起きた際も火花放電による火災等のおそれが少なくなるという効果を得られる。
【００１９】
本実施形態では、従来技術のようにステータ２やロータ３の各帯状電極（パターン電極５、６）には微粒子５０，５１や凸部が付着していないので、摺動によって各電極が傷つくことがなく、傷による断線、放電による絶縁破壊、エレクトレット帯電量の減少を防止することができる。さらに、ギャップ部材（スペーサ）を組み立てる工程においても、各エレクトレット部に微粒子５０，５１を付着させるだけなので、特許文献２、３のようなスパッタ等で凸部を作るような複雑な工程が不要となり、ステータ２とロータ３を積層する際の組み立てが大変容易となる。
【００２０】
(第２の実施形態)
図５（ａ）、図５（ｂ）、図６を用いて、本発明に係る静電電動機の第２の実施形態の構成について説明する。
本実施形態は、ステータ２、ロータ３に形成したエレクトレット部９Ａ〜９Ｄの両側に、エレクトレット部９Ａ〜９Ｄを囲むように壁部９１〜９８を形成したものである。図５（ａ）は壁部９１〜９４を備えたステータ２の構成を示し、図５（ｂ）は壁部９５〜９８を備えたロータ３の構成をそれぞれ示す。本実施形態において、壁部以外の構成は、第１の実施形態の構成と同一構成あるため、同一構成についての説明は省略する。
図５（ａ）に示すように、ステータ２に形成した環状のエレクトレット部９Ａの内側（内径側）には壁部９１が、エレクトレット部９Ａの外側（外径側）には、壁部９２が、それぞれエレクトレット部９Ａの形状に沿って環状に形成されている。エレクトレット部９Ｂの内側（内径側）には壁部９３が、エレクトレット部９Ｂの外側（外径側）には、壁部９４が、それぞれエレクトレット部９Ｂの形状に沿って環状に形成されている。
図５（ｂ）に示すようにロータ３に形成したエレクトレット部９Ｃの内側（内径側）には壁部９５が、エレクトレット部９Ｃの外側（外径側）には壁部９６が、それぞれエレクトレット部９Ｃの形状に沿って環状に形成されているエレクトレット部９Ｄの内側（内径側）には壁部９７が、エレクトレット部９Ｄの外側（外径側）には壁部９８が、それぞれエレクトレット部９Ｄの形状に沿って環状に形成されている。すなわち、エレクトレット部９Ａ〜９Ｄは、ロータ３の可動方向と交差する方向に位置する部位となる内径側と外径側に位置する両側に沿って壁部９１〜９８が形成されている。これら壁部９１〜９８は、少なくとも前記エレクトレット部９Ａ〜９Ｄの厚さｔ、ｔ２よりも高く形成されている。
【００２１】
壁部９１〜９４は、ステータ２の基板２Ａからエレクトレット部９Ａ、９Ｂの厚さｔ１よりも高くなるように突出して形成されていて、壁部９５〜９８は、ロータ３の基板３Ａからエレクトレット部９Ｃ、９Ｄの厚さｔ２よりも高くなるように突出して形成されている。図６に示すように、壁部９１〜９４の基板２Ａからの高さとなる突出量t４は、エレクトレット部９Ａ、９Ｂの厚さｔ＋微粒子５０の高さ（直径）よりも低く設定され、壁部９５〜９８の基板３Ａからの突出量t５は、エレクトレット部９Ｃ、９Ｄの厚さｔ２＋微粒子５１の高さ（直径）よりも低く設定されている。これらガイド部となる壁部９１〜９８は、高アスペクト比が半導体プロセスで形成可能なＳＵ８等の材料で形成することで、微粒子５０、５１が万が一、エレクトレット部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄから脱落したとしても周囲への飛散を防止することができる。
【００２２】
このような構成において、ステータ２の各個別電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃに３相電圧を流すとともに、ロータ３の個別電極６Ａを−極とし、個別電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃの極を、順次切り替えることで、ステータ２とロータ３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３の個別電極６Ａ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５Ａ、５Ｂ、５Ｃ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ロータ３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３のパターン電極６の各個別電極６Ａが単極であることで、ステータ２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。個別電極５Ａ、５Ｂ、５Ｃに対する極性切換え制御については、後述する。
【００２３】
第１、第２の実施形態では、アキシャルギャップ型のロータ３のパターン電極６をエレクトレットにしたが、エレクトレットのパターン電極を用いる実施形態としては次に示す、第３、４の実施形態のようなラジアルギャップ型やリニア型の静電電動機にも適用することができる。
なお、エレクトレット部９Ａ〜９Ｄ上に微粒子５０，５１を付着させ、ステータ２とロータ３のギャップＧを制御する第１の実施形態の構成や、エレクトレット部９Ａ〜９Ｄ（エレクトレットパターン）の両側に壁部９１〜９８を形成する第２の実施形態の構成も、同様に第３、４の実施形態のようなラジアルギャップ型やリニア型の静電電動機にも適用することができる。
【００２４】
（第３の実施形態）
図７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、静電電動機としてラジアルギャップ型の静電モータ１０を示している。図７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を有するように配置されていて、それぞれに帯状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、駆動軸１４の軸線方向に延在し、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７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。
絶縁性を有する円筒状のロータ１３の外周面１３Ａには、複数のパターン電極１６が形成されている。パターン電極１６は、外周面１３Ａ上に金属により複数の個別電極１６Ａが、駆動軸１４の軸線方向に延在し、周方向に形成されていて、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。本実施形態では、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。また、ロータ１３もしくはステータ１２には帯電体となるエレクトレット部９Ａ〜９Ｄの何れ１つが形成され、何れかのエレクトレット部９Ａ〜９Ｄの上に微粒子５０又は５１を付着させている。本実施形態では、ステータ１２にエレクトレット部９Ｂを形成して微粒子５０を付着させ、ロータ１３にエレクトレット部９Ｄを形成して微粒子５１を付着させている。このため、微粒子５０と微粒子５１の双方によって、ステータ１２とロータ１３の間に微小なギャップＧが形成されて保持されている。
【００２５】
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相電圧を流すとともに、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。
本実施形態のような転動可能なスペーサ構造として微粒子５０、５１を用いると、ステータ１２とロータ１３のギャップＧを安定して形成することができるとともに、ステータ１２、ロータ１３と微粒子５０、５１とが転がり摩擦となり、摺動抵抗が低減し、摺動性の向上を図れ、十分な駆動力を得ることができる。
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、より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い。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。
【００２６】
（第４の実施形態）
次に図８を用いて第４の実施形態について説明する。第４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を示している。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る。すなわち、帯状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、帯状電極としてのパターン電極２６を備えた可動子２３とが互いに対向配置されていて、両者の間に隙間となる微小なギャップＧを持って構成されている。
ステータ２２もしくは可動子２３の少なくとも一方には、可動方向に延在するように平面的な形状が直線状のパターンとしてエレクトレット部９Ｅが形成されている。ステータ２２もしくは可動子２３の少なくとも一方に形成したエレクトレット部９Ｅ上には、微粒子５０又は微粒子５１を付着させている。このため、微粒子５０もしくは微粒子５１あるいは微粒子５０，５１の双方によって、ステータ２２と可動子２３の間に微小なギャップＧが形成されて保持されている。本実施形態では、ステータ２２における可動方向と交差する方向に位置する両端部２２ａ、２２ｂに直線状のエレクトレット部９Ｅをそれぞれ形成し、各エレクトレット部９Ｅ上に粒子５０を付着させてギャップＧを形成している。
【００２７】
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。
【００２８】
可動子２３は、絶縁性の基板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。
【００２９】
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。
【００３０】
本実施形態のような転動可能なスペーサ構造として微粒子５０を用いると、ステータ２２と可動子２３のギャップＧを安定して形成することができるとともに、ステータ２２、可動子２３と微粒子５０とが転がり摩擦となり、摺動抵抗が低減し、摺動性の向上を図れ、十分な駆動力を得ることができる。
本実施形態の場合、ステータ２２のエレクトレット部９Ｅのエレクトレットパターンは可動方向に延在する直線状であるので、リニア形状の場合でも微粒子５０が移動する状態ができたとしても直線状パターンなので、エレクトレット部９Ｅから微粒子５０が外れることなく適切なギャップＧを維持することができる。
さらに、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、より十分な駆動力を得ることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
図９（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９（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９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９（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９（ｂ）に示すように、３相電圧に給電し、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。
【００３３】
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９（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９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、第２、第３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４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・薄型な静電電動機を実現することができる。
【００３４】
図１０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１０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１０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１０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、３相交流に給電し、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。
【００３５】
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１０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、第３の実施形態で示した各静電モータ１，１０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４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２０の駆動を持続的に駆動することができるようになる。
【００３６】
次に固定子と可動子の電極数比率について説明する。
図９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１０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。
【００３７】
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１０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１０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１０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。
【００３８】
次は、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。
【００３９】
（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。
【００４０】
（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。
【００４１】
（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。
【００４２】
コロナ放電法による電荷の注入方法の一例を、図１１を用いて説明する。図１１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。
【００４３】
上述したように、互いに絶縁され、所定の方向でかつ所定の間隔を設けて配置された複数のパターン電極５、１５、２５を有する固定子となるステータ２、１２、２２と、これらステータに対向するように配置され、複数のパターン電極６，１６，２６を有する可動子としてのロータ３，１３及び可動子２３とを有し、各ステータのパターン電極５、１５、２５に電圧を印加し、各ステータと各ロータ（可動子）と間に作用する静電気のクーロン力でロータ（可動子）を移動せしめる静電電動機１、１０、２０であって、各ステータ２、１２、２２もしくはロータ３，１３、可動子２６のそれぞれパターン電極でない領域に電荷を注入したエレクトレット部９Ａ〜９Ｅを有し、エレクトレット部９Ａ〜９Ｅに転動可能な微粒子５０，５１を静電気力によって付着させ、ステータ２、１２とロータ３、１３の間およびステータ２２と可動子２３の間にギャップＧをそれぞれ形成した。このため、微粒子５０，５１を容易にステータ２、１２、２２もしくはロータ３，１３、可動子２６に付着させることができ、製造や組み立て工程が大幅に簡素化でき、微粒子５０，５１の飛散が無くなり、均一なギャップＧを形成維持できて、安定してギャップＧを形成して保持することができる。また、微粒子５０，５１は、転動可能であるため、転がり摩擦となり、摺動抵抗が大幅に改善し、長期間に渡って回転トルク（駆動力）を維持できる。
【００４４】
エレクトレット部９Ａ〜９Ｅに付着した微粒子５０、５１は、直径が１〜１００μｍ好ましくは５〜５０μｍとすることで、各ステータおよび各ロータ並びに可動子２６の機械精度の緩和とトルクアップを両立させる適切なギャップを維持することができる。
これは、図１２、図１３を用いて既に説明したように、１〜１００μｍの微粒子を使用することで、１０００Ｖ以上の高電圧を使用することなく、高トルクを得ることができるともとに万が一絶縁破壊が起きた際も火花放電による火災等のおそれが少なくなるためである。
【００４５】
また、ステータ２、１２もしくはロータ３、１３のエレクトレット部９Ａ〜９Ｄは、可動方向に延在する環状であるので、静電モータ１、１０の回転トルクによって微粒子５０，５１が移動する状態ができたとしても、エレクトレット部９Ａ〜９Ｄから微粒子５０，５１が外れることなく、適切なギャップＧを維持することができる。
【００４６】
ステータ２２もしくは可動子２３に形成したエレクトレット部９Ｅの場合、エレクトレット部９Ｅが可動子２３の可動方向に延在する直線状としているので、リニア型の静電電動機２０の場合において、微粒子５０が移動する状態ができたとしても直線状パターンなので、エレクトレット部９Ｅから微粒子５０が外れることなく適切なギャップＧを維持することができる。
【００４７】
また、各エレクトレット部は、その両側、すなわち、可動子の可動方向と交差する方向に位置する部位に、少なくともエレクトレット部９Ａ〜９Ｅの厚さｔ、ｔ２よりも高い壁部９１〜９８を形成しているので、各エレクトレット部の可動子の可動方向と交差する方向側が壁部９１〜９８によって囲まれる。このため、微粒子５０，５１が万が一、各エレクトレット部から脱落した場合でも周囲に飛散することを防止することができる。
【００４８】
第１の実施形態では、ステータ２及びロータ３の対が、駆動軸４の軸線方向に複数積層されているので、ステータ２とロータ３の間のギャップＧを長期間均一に維持し、電磁モータに匹敵するような大トルクを得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１、１０          静電モータ（静電電動機）
２、１２、２２    ステータ（固定子）
３、１３、２３    ロータ（可動子）
５、１５、２５    複数の帯状電極
６、１６、２６    複数の帯状電極
９Ａ〜９Ｄ        環状のエレクトレット部
９Ｅ              直線状のエレクトレット部
２０              静電電動機
５０、５１        微粒子（スペーサ）
９１〜９８        壁部
Ｇ                ギャップ
ｔ、ｔ２          エレクトレット部の厚さ（高さ）
ｔ４、ｔ５        壁部の高さ（突出量）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５０】
【特許文献１】特開２００５−２７８３２４号公報
【特許文献２】特開２００５−２１０８５２号公報
【非特許文献】
【００５１】
【非特許文献１】“Development of An Electrostatic Actuator Exceeding 10N Propulsive Force” IEEE MEMS’ 92,Travemunde(Germany),Feb.4-7,1992 Toshiki NIINO et.al..
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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