(57)【要約】【課題】簡易な構成で変位の線形化を実現できる静電アクチュエータ及びそれを用いた電位差検出装置を提供する。【解決手段】電位差検出装置１は、可動電極７と、一対の固定電極１１，１２と、可動電極７を第２の方向に移動可能に支持する支持部材９と、固定電極１１，１２及び可動電極７に接続される電圧印加部１４と、を備え、可動櫛歯部１７のうち本体部１５の一方の端部側に設けられた可動櫛歯部１７、又は、一対の固定電極１１，１２のうち一方の固定電極１１，１２の固定櫛歯部１９，２０、又は、可動櫛歯部１７のうち本体部１５の一方の端部側に設けられた可動櫛歯部１７と当該可動櫛歯部１７とは対向しない固定電極１１，１２の固定櫛歯部１９，２０、が永久電荷化されている静電アクチュエータ３と、可動電極７の変位に基づいて、電圧印加部１４の電位差を検出する電位差検出部５と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に沿って延在する本体部と、当該本体部における前記第１の方向に直交する第２の方向の両端部から当該第２の方向に沿って延伸する可動櫛歯部と、を有する可動電極と、
前記可動電極を前記第２の方向において挟む位置に対向して配置される固定電極であって、前記第２の方向に延伸すると共に前記可動櫛歯部を前記第１の方向で挟む位置に対向して設けられる少なくとも一対の固定櫛歯部をそれぞれ有する一対の該固定電極と、
前記可動電極を前記第２の方向に移動可能に支持する支持部材と、
前記固定電極及び前記可動電極に接続される電圧印加部と、を備え、
前記可動櫛歯部のうち前記本体部の一方の端部側に設けられた前記可動櫛歯部、又は、一対の前記固定電極のうち一方の前記固定電極の前記固定櫛歯部、又は、前記可動櫛歯部のうち前記本体部の一方の端部側に設けられた前記可動櫛歯部と当該可動櫛歯部とは対向しない前記固定電極の前記固定櫛歯部、が永久電荷化されている、静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記可動櫛歯部のうち、前記本体部の一方の端部側に設けられた前記可動櫛歯部が永久電荷化されており、
前記電圧印加部の正極が前記固定電極に接続されている、請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項３】
一対の前記固定電極のうち一方の前記固定電極の前記固定櫛歯部が永久電荷化されており、
前記電圧印加部の正極が前記可動電極に接続されている、請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
前記可動櫛歯部のうち前記本体部の一方の端部側に設けられた前記可動櫛歯部と、当該可動櫛歯部とは対向しない前記固定電極の前記固定櫛歯部とが永久電荷化されており、
前記電圧印加部の正極が前記固定電極に接続されている、請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電アクチュエータと、
前記可動電極の変位に基づいて、前記電圧印加部の電位差を検出する電位差検出部と、を備えている、電位差検出装置。
【請求項６】
前記電位差検出部は、
前記本体部に絶縁部材を介して接続されると共に前記第１の方向に沿って延在する延在部と、当該延在部から前記第２の方向に沿って延伸する第１櫛歯部と、を有し、前記可動電極の可動に伴って移動する第１電極と、
前記第２の方向に延伸すると共に前記第１櫛歯部を前記第１の方向で挟む位置に対向して設けられる少なくとも一対の第２櫛歯部を有する第２電極と、
前記第１櫛歯部と前記第２櫛歯部との静電容量の変化に基づいて、前記電圧印加部の電位差を検出する電位差検出器と、を備えている、請求項５記載の電位差検出装置。
【請求項７】
前記電位差検出部は、
前記本体部に接続されると共に前記第１の方向に沿って延在し、前記可動電極の可動に伴って移動する延在部と、
前記延在部の変位を検出する検出器と、
前記検出器により検出された前記延在部の変位に基づいて、前記電圧印加部の電位差を検出する電位差検出器と、を備えている、請求項６記載の電位差検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電アクチュエータ及び電位差検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電アクチュエータとしては、複数の固定櫛歯部を有する固定電極と、固定櫛歯部間に位置する可動櫛歯部を複数有する可動電極と、を含む櫛歯電極と、固定電極に接続される電源と、を備えたものが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】年吉洋、“ＳＯＩ基板とＤＲＩＥでつくる静電マイクロアクチュエータ入門”、［online］、平成１２年２月２６日、東京大学生産技術研究所  マイクロメカトロニクス研究センター  年吉研究室、［平成２６年４月１１日検索］、インターネット<http://toshi.iis.u-tokyo.ac.jp/toshilab/?plugin=attach&refer=Top%20Page&openfile=jumpstart_2013-03-16.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図７は、上記の静電アクチュエータの構成を模式的に示す図である。図７に示されるように、静電アクチュエータ１００は、複数の固定櫛歯部１０１を有する固定電極１０２Ｌ，１０２Ｒと、固定櫛歯部１０１の間に位置する可動櫛歯部１０３を有する可動電極１０４と、を含む櫛歯電極１０５と、固定電極１０２Ｌ，１０２Ｒに接続された電源１０７と、を備えている。可動電極１０４は、弾性支持部材１０６（ばね等）により左右方向（図示矢印方向）に移動可能に支持されていると共に、接地されている。静電アクチュエータ１００において、左右の固定電極１０２Ｌ，１０２Ｒのそれぞれに、以下の式（１）及び（２）に示される駆動電圧ＶＬ，ＶＲを電源１０７により印加するとする。
ＶＬ＝Ｖｂｉａｓ−ｖ  …（１）
ＶＲ＝Ｖｂｉａｓ＋ｖ  …（２）
【０００５】
上記式（１）及び（２）において、「Ｖｂｉａｓ」は一定値の直流のバイアス電圧であり、「ｖ」は差動電圧である。差動電圧ｖは、駆動電圧ＶＬと駆動電圧ＶＲとにおいて、極性が異なっている。固定電極１０２Ｌ，１０２Ｒに駆動電圧ＶＬ，ＶＲを印加した場合、静電引力ＦＬ，ＦＲは、それぞれ、
ＦＬ＝Ａ・（Ｖｂｉａｓ−ｖ）２  …（３）
ＦＲ＝Ａ・（Ｖｂｉａｓ＋ｖ）２  …（４）
により求められる。上記「Ａ」は比例係数である。式（３）及び（４）から、可動電極１０４に加わる力Ｆは、両者の差分より、
Ｆ＝ＦＲ−ＦＬ＝Ａ・（Ｖｂｉａｓ＋ｖ）−Ａ・（Ｖｂｉａｓ−ｖ）＝４ＡＶｂｉａｓｖ  …（５）
により求められる。式（５）より、力Ｆは、差動電圧ｖの値に比例していることが分かる。したがって、静電アクチュエータ１００では、可動電極１０４は、印加電圧に対してその変位が線形化されている。
【０００６】
上記の静電アクチュエータ１００は、例えば、自動車に搭載される蓄電装置（例えば、リチウムイオン電池）の充電等を制御するバッテリＥＣＵに接続されるセンサに応用される。ここで、高電圧の蓄電装置とセンサ等が接続される自動車車体のグランドとは、安全性の観点から、電気的に完全に分離されている必要がある。そのため、蓄電装置とセンサとの両者の電位を一定の値に定めることはできない。したがって、センサは、蓄電装置の電位を測定することはできないため、可動電極１０４の変位に基づいて電位差を測定することとなる。
【０００７】
上記静電アクチュエータ１００をセンサに用いた場合には、式（１）及び（２）に示されるように、一定値のバイアス電圧（Ｖｂｉａｓ）を固定電極１０２Ｌ，１０２Ｒに印加する必要がある。しかしながら、上述のように、蓄電装置とセンサとの接地レベルが異なるため、一定値のバイアス電圧を設定して固定電極１０２Ｌ，１０２Ｒに印加することができない。したがって、静電アクチュエータ１００を用いたセンサでは、蓄電装置の電位差を高精度に測定することが困難である。また、測定対象となる差動電圧（ｖ）は、極性が反転している必要があり、そのために極性を反転させる回路等を設ける必要がある。そうすると、その回路を駆動させる電源が必要となり、構成が複雑化してしまう。したがって、静電アクチュエータにおいては、簡易な構成で変位の線形化を実現できる構成が要求される。
【０００８】
本発明は、簡易な構成で変位の線形化を実現できる静電アクチュエータ及びそれを用いた電位差検出装置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】
本発明の一側面に係る静電アクチュエータは、第１の方向に沿って延在する本体部と、当該本体部における第１の方向に直交する第２の方向の両端部から当該第２の方向に沿って延伸する可動櫛歯部と、を有する可動電極と、可動電極を第２の方向において挟む位置に対向して配置される固定電極であって、第２の方向に延伸すると共に可動櫛歯部を第１の方向で挟む位置に対向して設けられる少なくとも一対の固定櫛歯部をそれぞれ有する一対の該固定電極と、可動電極を第２の方向に移動可能に支持する支持部材と、固定電極及び可動電極に接続される電圧印加部と、を備え、可動櫛歯部のうち本体部の一方の端部側に設けられた可動櫛歯部、又は、一対の固定電極のうち一方の固定電極の固定櫛歯部、又は、可動櫛歯部のうち本体部の一方の端部側に設けられた可動櫛歯部と当該可動櫛歯部とは対向しない固定電極の固定櫛歯部、が永久電荷化されている。
【００１０】
この静電アクチュエータでは、可動櫛歯部のうち本体部の一方の端部側に設けられた可動櫛歯部、又は、一対の固定電極のうち一方の固定電極の固定櫛歯部、又は、可動櫛歯部のうち本体部の一方の端部側に設けられた可動櫛歯部と当該可動櫛歯部とは対向しない固定電極の固定櫛歯部が、永久電荷化されている。すなわち、櫛歯部の一部が帯電しており、電位を有している。これにより、上記櫛歯部は、電圧が印加されていない状態において電位を有している。そのため、静電アクチュエータでは、従来の静電アクチュエータのように、バイアス電圧を印加する必要がない。また、静電アクチュエータでは、電圧印加部により電圧が印加されていない初期状態において、可動電極と固定電極とに電位差が生じる。したがって、従来の静電アクチュエータのように、電圧印加部の極性を反転させて入力する必要がない。そのため、静電アクチュエータでは、極性を反転させるための回路等が不要であるため、構成の複雑化を避けることがきる。その結果、静電アクチュエータでは、簡易な構成で変位の線形化を実現することができる。
【００１１】
一実施形態においては、可動櫛歯部のうち、本体部の一方の端部側に設けられた可動櫛歯部が永久電荷化されており、電圧印加部の正極が固定電極に接続されていてもよい。
【００１２】
一実施形態においては、一対の固定電極のうち一方の固定電極の固定櫛歯部が永久電荷化されており、電圧印加部の正極が可動電極に接続されていてもよい。
【００１３】
一実施形態においては、可動櫛歯部のうち本体部の一方の端部側に設けられた可動櫛歯部と、当該可動櫛歯部とは対向しない固定電極の固定櫛歯部とが永久電荷化されており、電圧印加部の正極が固定電極に接続されていてもよい。
【００１４】
本発明の他側面に係る電位差検出装置は、上記の静電アクチュエータと、可動電極の変位に基づいて、電圧印加部の電位差を検出する電位差検出部と、を備えている。
【００１５】
この電位差検出装置では、可動電極の変位に基づいて、電圧印加部の電位差を検出する。静電アクチュエータでは、バイアス電圧を印加しなくとも、可動電極の変位を得ることができる。したがって、電位差検出装置では、電圧印加部と電位差検出部とを電気的に完全に分離し、両者の接地レベルが異なる場合であっても、電圧印加部の電位差を検出することができる。
【００１６】
一実施形態においては、電位差検出部は、本体部に絶縁部材を介して接続されると共に第１の方向に沿って延在する延在部と、当該延在部から第２の方向に沿って延伸する第１櫛歯部と、を有し、可動電極の可動に伴って移動する第１電極と、第２の方向に延伸すると共に第１櫛歯部を第１の方向で挟む位置に対向して設けられる少なくとも一対の第２櫛歯部を有する第２電極と、第１櫛歯部と第２櫛歯部との静電容量の変化に基づいて、電圧印加部の電位差を検出する電位差検出器と、を備えていてもよい。このような構成によれば、電圧印加部の電位差を良好に検出することができる。
【００１７】
一実施形態においては、電位差検出部は、本体部に接続されると共に第１の方向に沿って延在し、可動電極の可動に伴って移動する延在部と、延在部の変位を検出する検出器と、検出器により検出された延在部の変位に基づいて、電圧印加部の電位差を検出する電位差検出器と、を備えていてもよい。このような構成によれば、電圧印加部の電位差を良好に検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡易な構成で且つ変位を線形化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、一実施形態に係る静電アクチュエータを用いた電位差検出装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、エレクトレット化された可動櫛歯部を示す図である。
【図３】図３は、可動電極の印加電圧に対する変位を示す図である。
【図４】図４は、他の実施形態に係る静電アクチュエータを示す図である。
【図５】図５は、図４に示す静電アクチュエータにおける可動電極の印加電圧に対する変位を示す図である。
【図６】図６は、他の実施形態に係る静電アクチュエータを示す図である。
【図７】図７は、従来の静電アクチュエータの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、一実施形態に係る静電アクチュエータを用いた電位差検出装置の構成を模式的に示す図である。図１に示されるように、電位差検出装置１は、静電アクチュエータ３と、電位差検出部５と、を備えている。電位差検出装置１は、例えば、自動車等に搭載されるリチウムイオン電池（蓄電装置）の充電容量を推測するために、リチウムイオン電池の電位差を検出するための装置である。電位差検出装置１は、例えば、リチウムイオン電池の充電等を制御するバッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）（不図示）に接続されている。
【００２２】
静電アクチュエータ３は、可動電極７と、支持部材９と、固定電極１１，１２と、電圧印加部１４と、を備えている。可動電極７と固定電極１１，１２とは、櫛歯電極２を構成している。櫛歯電極２は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板により形成されている。ＳＯＩ基板は、複層構造を有しており、上部Ｓｉ層、ＳｉＯ２層及び下部Ｓｉ層がこの順番で積層されて構成されている。櫛歯電極２は、ＳＯＩ基板をＭＥＭＳ加工することにより形成される。
【００２３】
可動電極７は、移動可能に設けられた（変位する）電極である。可動電極７は、本体部１５と、可動櫛歯部１７と、を有している。本体部１５は、長方形状を呈しており、Ｙ方向（第１の方向）に沿って延在している。可動櫛歯部１７は、本体部１５のＸ方向（第１の方向に直交する第２の方向）の両端部から、Ｘ方向に沿って延伸している。可動櫛歯部１７は、複数（図１ではそれぞれ４個）設けられている。可動櫛歯部１７は、Ｙ方向において所定の間隔をあけて配置されている。
【００２４】
図２に示されるように、可動櫛歯部１７は、エレクトレット（永久電荷）化されている。本実施形態では、可動電極７において、本体部１５の一方の端部（図示左側の端部）から延伸する可動櫛歯部１７がエレクトレット化されている。エレクトレットとは、電圧を印加しなくとも帯電している物質であり、本実施形態では、可動櫛歯部１７が＋（プラス）に帯電している。エレクトレット化された（表面にエレクトレットが形成された）可動櫛歯部１７の表面電位は、設計に応じて適宜設定されればよい。
【００２５】
可動櫛歯部１７のエレクトレット化について詳細に説明する。可動櫛歯部１７は、この可動櫛歯部１７を構成するＳＯＩ基板の上部Ｓｉ層の表面に、Ｋ＋イオンを含むシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を形成することによりエレクトレット化されている。以下、エレクトレット化について具体的に説明する。
【００２６】
最初に、可動櫛歯部１７（可動電極７）が形成されたＳＯＩ基板を酸化炉に配置する。酸化炉には、ＫＯＨ水溶液の蒸気を含む窒素ガスが供給される。窒素ガスは、純水にＫＯＨを溶解したＫＯＨ水溶液をホットバスで温め、ＫＯＨ水溶液を窒素ガスでバブリングして得られる。このような酸化炉に配置されたＳＯＩ基板を、ヒータにより加熱してシリコンを熱酸化させ、可動櫛歯部１７を構成するＳＯＩ基板の上部Ｓｉ層の表面に、Ｋ＋イオンを含むＳｉＯ２層を形成する。
【００２７】
続いて、可動櫛歯部１７の表面に形成されたＳｉＯ２層の表面をプラスに帯電させる。具体的には、可動櫛歯部１７及び固定櫛歯部１９を加熱した状態で、固定櫛歯部１９に電圧を印加する。可動櫛歯部１７の表面に形成されたＳｉＯ２層内のＫ＋イオンに対して、固定櫛歯部１９に印加した電圧による電場の力が作用するので、Ｋ＋イオンがＳｉＯ２層とＳｉ層の界面に向かって移動する。このとき、ＳｉＯ２層とＳｉ層との界面には予め多量のＫ＋イオンがトラップされており、Ｋ＋イオンの移動の結果、濃度がさらに高くなるので、Ｋ＋イオンは、拡散現象により電場の向きとは逆に移動しようとする。結局、電場による移動と拡散による逆方向の移動とが釣り合ってＫ＋イオンの分布が確定し、その結果として空間電荷層を可動櫛歯部１７表面のＳｉＯ２層内に形成し、可動櫛歯部１７がプラスに帯電してエレクトレット化されると考えられる。
【００２８】
なお、上記のエレクトレット化においては、可動櫛歯部１７をＫ＋イオンで帯電させることを一例に説明したが、エレクトレット化には、Ｋ＋イオン以外の正イオンを用いてもよい。正イオンとしては、イオン半径の大きいアルカリイオンを用いることが好ましい。この場合、エレクトレット化後のイオンの移動が少なく、表面電位を長期間保持することが可能となる。
【００２９】
静電アクチュエータ３の構成の説明に戻って、支持部材９は、可動電極７を弾性支持している。支持部材９は、可動電極７をＸ方向に移動可能に支持している。支持部材９は、線形に弾性変形する弾性部材である。本実施形態では、支持部材９は、可動電極７の本体部１５のＹ方向における一端部に連結されている。支持部材９の構成（配置位置及び配置数等）は、設計に応じて適宜設定されればよい。
【００３０】
固定電極１１，１２は、可動電極７をＸ方向において挟んで配置されている。固定電極１１，１２は、図示しないベース（土台）等に固定されている。固定電極１１，１２は、固定櫛歯部１９，２０をそれぞれ有している。固定櫛歯部１９，２０のそれぞれは、Ｘ方向に沿って延伸している。固定櫛歯部１９，２０は、可動電極７の可動櫛歯部１７をＹ方向において挟むように、所定の間隔をあけて配置されている。すなわち、可動電極７の可動櫛歯部１７は、対向する一対の固定櫛歯部１９，１９（２０，２０）の間に位置している。可動櫛歯部１７は、一対の固定櫛歯部１９，１９（２０，２０）により画成される空間（領域）において移動可能（挿脱可能）とされている。図１に示されるように、固定櫛歯部１９，１９（２０，２０）と可動櫛歯部１７とは、所定の間隔をあけて離間している。
【００３１】
電圧印加部１４は、櫛歯電極２に電圧を印加する。本実施形態では、電圧印加部１４は、電位差検出装置１の電位差検出の対象となるリチウムイオン電池である。電圧印加部１４は、可動電極７及び固定電極１１，１２に接続されている。具体的には、電圧印加部１４は、固定電極１１，１２に正極が接続されている。すなわち、固定電極１１，１２には、正極の電位が印加される。電圧印加部１４は、固定電極１１及び固定電極１２に同じ電位をかける。
【００３２】
上記構成を有する静電アクチュエータ３は、電圧印加部１４により電圧が印加されると、その電位差に応じて、可動電極７がＸ方向に変位する。図３は、可動電極の印加電圧に対する変位を示す図である。図３では、横軸Ｖが印加電圧を示しており、縦軸Ｘが変位を示している。
【００３３】
図３に示されるように、可動電極７は、直線Ｌに示されるように変位する。ななわち、静電アクチュエータ３では、可動電極７は、電圧に比例して線形的に変位する。具体的には、可動電極７の変位は、以下の式（６）により求められる。
【数１】
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上記式（６）において、ｎ：可動櫛歯部１７の数、ε：可動櫛歯部１７の誘電率、ｂ：可動櫛歯部１７（可動電極７）の厚み寸法、ｋ：支持部材９のばね定数、ｄ：可動櫛歯部１７と固定櫛歯部１９，２０との間隔、Ｖ：電圧印加部１４の電位、Ｖ０：エレクトレット化された可動櫛歯部１７の電位である。式（６）の「Ｖ０２」は、可動電極７の初期位置を示している。図３において、上側の２次曲線は、固定電極１１側における可動電極７の特性を示しており、下側の２次曲線は、固定電極１２側における可動電極７の特性を示している。
【００３４】
図１に戻って、電位差検出部５は、第１電極２１と、第２電極２３と、電位差検出器２５と、を備えている。
【００３５】
第１電極２１は、延在部２６と、第１櫛歯部２７と、を有している。延在部２６は、長方形状を呈しており、Ｙ方向に沿って延在している。延在部２６は、絶縁部材３０を介して可動電極７に連結されている。これにより、第１電極２１は、可動電極７の可動に伴って同期して移動（変位）する。第１櫛歯部２７は、延在部２６のＸ方向の一端部から、Ｘ方向に沿って延伸している。第１櫛歯部２７は、複数（図１では４個）設けられている。第１櫛歯部２７は、Ｙ方向において所定の間隔をあけて配置されている。
【００３６】
第２電極２３は、第２櫛歯部２９を有している。第２櫛歯部２９は、Ｘ方向に沿って延伸している。第２櫛歯部２９は、第１電極２１の第１櫛歯部２７をＹ方向において挟むように、所定の間隔をあけて配置されている。すなわち、第１電極２１の第１櫛歯部２７は、対向する一対の第２櫛歯部２９，２９の間に位置している。第１櫛歯部２７は、一対の第２櫛歯部２９，２９より画成される空間（領域）において移動可能（挿脱可能）とされている。図１に示されるように、第２櫛歯部２９，２９と第１櫛歯部２７とは、所定の間隔をあけて離間している。第２電極２３は、接地されている。
【００３７】
電位差検出器２５は、電圧印加部１４の電位差を検出する。電位差検出器２５は、第１電極２１及び第２電極２３に接続されている。電位差検出器２５は、第１電極２１の第１櫛歯部２７の変位に伴う、第１櫛歯部２７と第２電極２３の第２櫛歯部２９との対向面積に基づく静電容量の変化を例えばチャージアンプで検出し、それに基づいて電圧印加部１４（リチウムイオン電池）の電位差を検出する。電位差検出器２５は、検出した電位差を示す信号を例えばバッテリＥＣＵに出力する。
【００３８】
上記構成を有する電位差検出装置１は、静電アクチュエータ３において、可動電極７の本体部１５の一端部側に設けられた可動櫛歯部１７がエレクトレット化されている。これにより、可動櫛歯部１７は、電圧が印加されていない状態において電位を有している。一方で、可動電極７の本体部１５の他端側に設けられた可動櫛歯部１７は、エレクトレット化されていない。そのため、電圧印加部１４により電圧が印加されていない状態では、可動櫛歯部１７と固定電極１１の固定櫛歯部１９との電位差が大きいため、可動電極７は、固定電極１１側に変位している。この状態において、電圧印加部１４により櫛歯電極２に電圧が印加されると、エレクトレット化された可動櫛歯部１７と固定電極１１の固定櫛歯部１９との電位差は、電圧印加部１４により印加される電圧ＶがＶ０となるまでは初期状態よりも小さくなり、可動櫛歯部１７と固定電極１２の固定櫛歯部２０との電位差は大きくなる。そうすると、可動電極７がＸ方向で変位する。電位差検出部５は、その変位に基づいて、電圧印加部１４の電位差を検出する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の電位差検出装置１の静電アクチュエータ３は、可動電極７の本体部１５の一端部側に設けられた可動櫛歯部１７がエレクトレット化されている。すなわち、可動櫛歯部１７が帯電している。これにより、可動櫛歯部１７は、電圧が印加されていない状態において電位を有している。そのため、静電アクチュエータ３では、従来の静電アクチュエータのように、バイアス電圧を印加する必要がない。また、静電アクチュエータ３では、電圧印加部１４により電圧が印加されていない初期状態において、可動櫛歯部１７と固定櫛歯部１９とに電位差（−Ｖ０）が生じる。そうすると、従来の静電アクチュエータのように、電圧印加部１４の極性を反転させて入力する必要がない。そのため、静電アクチュエータ３では、極性を反転されるための回路等が不要であるため、構成の複雑化を避けることがきる。その結果、静電アクチュエータ３では、簡易な構成で変位の線形化を実現することができる。
【００４０】
上記の静電アクチュエータ３を備える電位差検出装置１では、電圧印加部１４と電位差検出部５とを電気的に完全に分離し、両者の接地レベルが異なる場合であっても、バイアス電圧を設定して入力させる必要がないため、電圧印加部１４の電位差を検出することができる。
【００４１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、可動電極７の可動櫛歯部１７をエレクトレット化する構成を一例に説明したが、エレクトレット化する電極は他の電極であってもよい。図４は、他の実施形態に係る静電アクチュエータを示す図である。図４に示されるように、静電アクチュエータ３では、可動電極７の本体部１５の一端側に設けられた可動櫛歯部１７と、この可動櫛歯部１７とは対向しない固定電極１２の固定櫛歯部２０とがエレクトレット化されている。電圧印加部１４は、固定電極１１，１２に正極が接続されている。
【００４２】
図５は、図４に示す静電アクチュエータにおける可動電極の印加電圧に対する変位を示す図である。図５に示されるように、静電アクチュエータ３は、直線Ｌに示されるように変位する。ななわち、静電アクチュエータ３では、可動電極７の変位を線形化することができる。可動電極７の変位は、上記式（６）により求められる。図５において、上側の２次曲線は、固定電極１２側における可動電極７の特性を示しており、下側の２次曲線は、固定電極１１側における可動電極７の特性を示している。
【００４３】
図６は、他の実施形態に係る静電アクチュエータを示す図である。図６に示されるように、静電アクチュエータ３では、固定電極１２の固定櫛歯部２０がエレクトレット化されている。電圧印加部１４は、可動電極７に正極が接続されている。この静電アクチュエータ３においても、可動電極７の変位は上記式（６）により求められ、可動電極７の変位を線形化することができる。
【００４４】
上記実施形態では、電位差検出部５が、第１電極２１及び第２電極２３を備え、第１電極２１の第１櫛歯部２７と第２電極２３の第２櫛歯部２９との静電容量の変化に基づいて電圧印加部１４の電位差を検出する構成を一例に説明したが、電位差検出部の構成はこれに限定されない。例えば、電位差検出部としては、本体部１５に接続されると共にＹ方向に沿って延在し、可動電極７の可動に伴って移動する延在部と、この延在部の変位をレーザー（非接触）で検出する検出器と、を備え、検出器により検出された延在部の変位に基づいて、電圧印加部１４の電位差を電位差検出器により検出してもよい。また、延在部の変位を接触式の変位計で検出する検出器でもよい。さらに、延在部の先端部を固定し、可動電極７の変位に伴う延在部の歪抵抗に基づいて、電圧印加部１４の電位差を検出してもよい。
【００４５】
上記実施形態では、電位差検出装置１により、リチウムイオン電池の電位差を検出することを一例に説明したが、電位差検出装置は、太陽電池システム等に応用されてもよい。この場合、電位差検出装置は、太陽電池システムの電位差を検出することにより、太陽電池システムの故障（断線等）を検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１…電位差検出装置、３…静電アクチュエータ、５…電位差検出部、７…可動電極、９…支持部材、１１，１２…固定電極、１４…電圧印加部、１５…本体部、１７…可動櫛歯部、１９，２０…固定櫛歯部、２１…第１電極、２３…第２電極、２５…電位差検出器、２６…延在部、２７…第１櫛歯部、２９…第２櫛歯部。
【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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