(57)【要約】【課題】  同一円周上に複数の電極を有する固定子上に、抵抗体層を有する回転子が回転可能に配置された静電モータにおいて、固定子上の給電用配線が回転子の回転に悪影響を及ぼさないようにする。【解決手段】  回転子２１は、固定子１の電極４の配置領域に対応する部分と同一もしくはその内方の領域にリング状の第一の抵抗体層２４を有している。これにより、固定子１の電極４に電圧を印加するための給電用配線を電極４の配置領域の外側および内側に設けても、固定子１の給電用配線が回転子２１の第一の抵抗体層２４と重なり合うことがなく、したがって固定子１の給電用配線と回転子２１の第一の抵抗体層２４との間に不要なクーロン力（回転駆動力）がほとんど発生しないようにすることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一円周上に複数の電極を有する固定子と、前記固定子上に回転可能に配置され、前記固定子の電極配置領域に対応する部分と同一もしくはその内方の領域にリング状の第一の抵抗体層を有する回転子とを具備することを特徴とする静電モータ。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記複数の電極は、前記固定子の中心を中心にして放射状に設けられていることを特徴とする静電モータ。
【請求項３】
請求項１に記載の発明において、前記回転子は、前記第一の抵抗体層が設けられたリング状部と、前記リング状部内に掛け渡された橋部と、前記橋部の中央部に設けられた軸取付孔とを有するベースフィルムを備えていることを特徴とする静電モータ。
【請求項４】
請求項１に記載の発明において、前記固定子は、その電極配置領域の内側または外側に前記複数の電極の一部に接続されたリング状の給電用配線を有することを特徴とする静電モータ。
【請求項５】
請求項１に記載の発明において、前記固定子は、その電極配置領域の内側に前記複数の電極の一部に接続されたリング状の給電用配線を有し、前記回転子は円形状のベースフィルムを有し、前記ベースフィルムの前記固定子の電極配置領域に対応する部分と同一もしくはその内方の領域に前記第一の抵抗体層が設けられ、且つ、前記ベースフィルムの前記固定子の給電用配線の配置領域の内側に対応する部分に第二の抵抗体層が設けられ、前記ベースフィルムおよび前記第二の抵抗体層の中央部に軸取付孔が設けられていることを特徴とする静電モータ。
【請求項６】
請求項１に記載の発明において、前記固定子は、その電極配置領域の外側に前記複数の電極の一部に接続されたリング状の給電用配線を有し、前記回転子は前記固定子の大きさと同じ大きさの円形状のベースフィルムを有し、前記ベースフィルムの前記固定子の電極配置領域に対応する部分と同一もしくはその内方の領域に前記第一の抵抗体層が設けられていることを特徴とする静電モータ。
【請求項７】
請求項１に記載の発明において、前記回転子はベースフィルムを有し、前記ベースフィルムは、ポリエチレンナフタレートからなることを特徴とする静電モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は静電モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の静電モータには、ガラス等の非導電性材料からなる固定子基板上に複数の電極が、固定子基板の中心部に設けられた軸を中心にして放射状に設けられ、軸にガラス等の誘電材料からなる円板状の回転子が回転可能に取り付けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１３６９８１号公報（第４図）
【０００４】
ところで、上記のような構造の静電モータにおいて、固定子として、フィルム基板上に複数の電極を、フィルム基板の中心を中心にして放射状に設けたものが考えられ、回転子として、円形状のベースフィルムの一面全体に抵抗体層を設けたものが考えられている。この場合、固定子の電極と回転子の抵抗体層に誘導された電荷との間に発生するクーロン力により、回転子を回転させることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、固定子の電極に駆動用の多相電圧を印加するためには給電用配線を電極配置領域の外側あるいは内側におけるフィルム基板上に配置する必要がある。しかしながら、その固定子の給電用配線が回転子の抵抗体層と重なり合うことになるため、その間においてもクーロン力が発生し、このクーロン力が回転子の回転に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、固定子の給電用配線と回転子の抵抗体層との間に不要なクーロン力がほとんど発生しないようにすることができる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】
【０００７】
この発明は、上記目的を達成するため、同一円周上に複数の電極を有する固定子と、前記固定子上に回転可能に配置され、前記固定子の電極配置領域に対応する部分と同一もしくはその内方の領域にリング状の第一の抵抗体層を有する回転子とを具備することを特徴とするものである。
ここで、第一の抵抗体層とは回転子の回転のために有効なクーロン力を発生させる抵抗体層である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、回転子は固定子の電極配置領域に対応する部分と同一もしくはその内方の領域にリング状の第一の抵抗体層を有しているので、固定子の電極に電圧を印加するための給電用配線を電極配置領域の外側あるいは内側に設けても、固定子の給電用配線が回転子の第一の抵抗体層と重なり合うことがなく、したがって固定子の給電用配線と回転子の第一の抵抗体層との間に不要なクーロン力がほとんど発生しないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての静電モータの要部の断面図を示す。この静電モータは、固定子１上に回転子２１がその中心部（軸取付孔２５）に取り付けられた軸２２と共に回転可能に配置された構造となっている。このうち、固定子１は、例えば、ポリイミド等の有機材料からなる上基板２および下基板３を備えている。両基板２、３は、図示しない接着剤を介して互いに接着されている。ここでは、軸２２の下端部は、上基板２に設けられた軸支凹部２ａ内に回転可能に軸支される構造になっている。
【００１０】
次に、図２は上基板２の平面面を示す。上基板２は円形状である。上基板２の上面外周部（同一円周上）にはアルミニウム系金属等からなる複数の電極４が上基板２の中心を中心として放射状に設けられている。この場合、電極４の形状は、内側から外側に向かうに従って漸次幅広となるくさび形状である。電極４の径方向の長さは同じである。ここで、図２では、電極４およびその間の隙間の角度を５°として図示しているが、それよりも小さく、例えば１°としてもよい。
【００１１】
上基板２の上面において、電極４の配置領域の外側にはリング状の給電用配線５が設けられ、電極４の配置領域の内側にはリング状の給電用配線６が設けられている。上基板２において、給電用配線５、６の各所定の１箇所には上下導通部７、８が設けられている。本実施形態では電極４は３相配線されている。すなわち、電極４は、３つおきに、給電用配線５、６および所定の電極４の外側近傍の上基板２に設けられた上下導通部９に接続されている。
【００１２】
次に、図３は下基板３の平面図を示す。下基板３は、上基板２と同一の大きさの円形状部３ａの所定の箇所に突出部３ｂが設けられた形状である。円形状部３ａの上面外周部にはリング状の給電用配線１０が設けられている。この場合、リング状の給電用配線１０は、突出部３ｂの近傍において切断されている。給電用配線１０の所定の複数箇所には接続パッド１１が等間隔に設けられていて、接続パッド１１は、図２に示す上下導通部９に接続されている。
【００１３】
円形状部３ａの上面において、図２に示す上下導通部７、８に対応する部分には、接続パッド１２、１３が設けられていて、接続パッド１２、１３は、図２に示す上下導通部７、８に接続されている。突出部３ｂの上面には３つの外部接続端子１４が設けられていて、各外部接続端子１４は、下基板３の上面に設けられた３本の引き回し線１５を介して接続パッド１２、１３および給電用配線１０の一端部に接続されている。
【００１４】
以上の電気的接続関係を簡単に説明すると、図３に示す３つの外部接続端子１４は、図２に示す複数の電極４を３つおきに接続している。これにより、電極４は３相配線されている。なお、図３に示す給電用配線（突出部３ｂを含む）を上基板２の下面に設け、固定子１を１枚のガラスエポキシ等の両面基板によって構成するようにしてもよい。
【００１５】
次に、図４は回転子２１の平面図を示す。回転子２１は、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等からなる円形状のベースフィルム２３を備えている。ベースフィルム２３の上面外周部にはリング状の第一の抵抗体層２４が設けられている。第一の抵抗体層２４は、例えば、カーボン粉末（導電性フィラー）を含むウレタン樹脂（バインダー）を必要な部分のみに塗布する方法で成膜することができる。ベースフィルム２３の中央部には軸取付孔２５が設けられている。回転子２１の第一の抵抗体層２４の外径および内径は、図２に示す上基板２の電極４の配置領域の外径および内径と同じとなっている。駆動時の負荷から考えると回転子は軽い方が望ましく、薄く（例えば１６μｍ〜２５μｍ厚程度に）形成する。しかしながら、薄くすると強度が低下して変形し易くなり、平坦性が損なわれて回転時に抵抗となってしまう場合がある。この場合、ポリエチレンナフタレートは薄く作成した場合でも強度的に腰があり、平坦性にも優れている。また、試作実験でも良好な結果が得られており、ベースフィルムとして特に適した材料である。
【００１６】
次に、この静電モータの駆動方法の一例について説明する。ここで、固定子１上の３相配線された電極４への印加電圧が例えば正電圧、負電圧、０Ｖである場合には、以下の説明において、固定子１の電極４に電圧（＋、−、０）を印加するという。また、その電圧印加状態は、図５（Ａ）の下図のように示すこととする。ここで、図５（Ａ）の下図に示す固定子１においては、実線で区切られた各枡目は各電極４に対応するものである（以下同じ）。なお、図５では固定子側６極分、回転子側３極分のみを示す。
【００１７】
さて、充電工程において、図５（Ａ）の下図に示すように、固定子１の電極４（左側から３つずつの電極、以下同じ）に電圧（＋、−、０）を印加すると、回転子２１の抵抗体層２４の電極４と対向する領域に当該電極４の電荷と逆極性の電荷が充電（誘導）される（初期充電）。ここで、図５（Ａ）の上図に示す回転子２１の抵抗体層２４においては、点線で区切られた各枡目は各電極４に対応する領域である（以下同じ）。
【００１８】
次に、移動工程において、図５（Ｂ）の下図に示すように、固定子１の電極４に印加する電圧を（−、＋、−）に切り替えると、電極の電荷は瞬時に入れ替わるが、回転子側の電荷配置が新たな平衡状態に変化するには、ある程度の時間を要するので、切り替え直後は回転子側の電荷は保持されており、図５（Ｂ）の上図のような電荷配置となっている。このとき、回転子２１の抵抗体層２４の電荷領域の電荷とその真下の固定子１の電極４の電荷とが同符号となる領域が現れ、その間にクーロン反発力が発生し、このクーロン反発力により、矢印で示すように、回転子２１を浮き上がらせようとする力が働き、回転子２１と固定子１との間の摩擦抵抗が軽減される。
【００１９】
そして、図５（Ｂ）においては、固定子１と回転子２１との横方向のクーロン引力およびクーロン反発力の釣り合いが崩れることにより、右方向の回転駆動力が発生し、図５（Ｃ）に示すように、回転子２１が固定子１上を右方向に１ピッチ（１電極分）移動し、停止する。
【００２０】
次に、移動中に回転子の電荷は一部失われるので、クーロン力（回転駆動力）が減少する。そこで、この力を維持して連続して駆動するために、図５（Ｃ）の状態で次の充電工程において、図５（Ｄ）の下図に示すように、固定子１の電極４に図５（Ａ）の下図から１電極分右方向に１ピッチ（１電極分）ずらした電圧（０、＋、−）を印加する。すると、図５（Ｄ）の上図に示すように、回転子２１の抵抗体層２４の電極４と対向する領域に当該電極４の電荷と逆極性の電荷が再充電される。（上記失われる電荷は全体の一部なので、再充電の時間は初期充電の時間よりも短くてよい。）以下、上記と同様の工程が繰り返され、回転子２１が軸２２と共に１ピッチずつ回転される。
【００２１】
ところで、この静電モータでは、回転子２１は固定子１の電極４の配置領域に対応する部分と同一もしくはその内方の領域にリング状の第一の抵抗体層２４を有しているので、電極４の配置領域の外側および内側に設ける必要のある固定子１の電極４に電圧を印加するためのリング状の給電用配線５、６（上下導通部９を含む）が回転子２１の第一の抵抗体層２４と重なり合うことがなく、したがって固定子１の給電用配線５、６と回転子２１の第一の抵抗体層２４との間に不要なクーロン力がほとんど発生しないようにすることができる。
また、回転子２１には、給電用配線５、６に対向する部分に第一の抵抗体層２４を形成しないために、回転子２１の重量を軽くすることができ、抵抗体材料も節約できる。
【００２２】
なお、ここでは、第一の抵抗体層２４の外径および内径は、図２に示す上基板２の電極４の配置領域の外径および内径と同じとしたが、第一の抵抗体層２４の外径が電極４の配置領域の外径よりやや小さい、または、第一の抵抗体層２４の内径が電極４の配置領域の内径よりやや大きくてもかまわない。
【００２３】
（第２実施形態）
図６および図７はこの発明の第２実施形態としての静電モータの固定子の上基板２および下基板３の各平面図を示す。この静電モータにおいて、図２および図３に示す静電モータと異なる点は、電極４を４相配線とした点である。すなわち、図６に示す上基板２においては、電極４は、４つおきに、給電用配線５、６、所定の電極４の外側近傍の上基板２に設けられた上下導通部９および所定の他の電極４の内側近傍の上基板２に設けられた上下導通部３１に接続されている。
【００２４】
図７に示す下基板３においては、円形状部３ａの上面の所定の箇所にリング状の給電用配線３２が設けられている。この場合、リング状の給電用配線３２は、突出部３ｂに対応する部分において切断されている。給電用配線３２の所定の複数箇所には接続パッド３３が等間隔に設けられていて、接続パッド３３は、図６に示す上下導通部３１に接続されている。
【００２５】
下基板３の突出部３ｂの上面には４つの外部接続端子１４が設けられていて、各外部接続端子１４は、下基板３の上面に設けられた４本の引き回し線１５を介して接続パッド１２、１３および給電用配線１０、３２の各一端部に接続されている。これにより、電極４は４相配線されている。なお、この場合も、図７に示す給電用配線（突出部３ｂを含む）を上基板２の下面に設け、固定子１を１枚の基板によって構成するようにしてもよい。
【００２６】
この静電モータでも、回転子２１は固定子１の電極４の配置領域に対応する部分と同一もしくはその内方の領域にリング状の第一の抵抗体層２４を有しているので、固定子１の給電用配線５、６（上下導通部９、３１を含む）が回転子２１の第一の抵抗体層２４と重なり合うことがなく、したがって固定子１の給電用配線５、６と回転子２１の第一の抵抗体層２４との間に不要なクーロン力がほとんど発生しないようにすることができる。なお、この４相配線の静電モータの駆動方法についてはその説明を省略する（例えば、特開平０７−１４７７８６号公報参照）。
【００２７】
（第３実施形態）
図８はこの発明の第３実施形態としての静電モータの回転子２１の平面図を示す。この回転子２１において、図４に示す回転子２１と異なる点は、第一の抵抗体層２４内におけるベースフィルム２３にほぼ半円形状の２つの開口部２６を形成した点である。すなわち、ベースフィルム２３は、抵抗体層２４下のリング状部２３ａと、このリング状部２３ａ内に掛け渡されたほぼ直線状の橋部２３ｂと、この橋部２３ｂの中央部に形成された軸取付孔２５とを備えた構造となっている。
【００２８】
このようにした場合には、回転子２１の重さが開口部２６の分だけ軽減され、回転子２１を回転するための駆動力はその分だけ小さくて済むことになる。なお、橋部２３ｂは、ほぼ直線状に限定されるものではなく、例えばほぼ十字形状であってもよく、またほぼＹ字形状であってもよい。
【００２９】
（第４実施形態）
図９はこの発明の第４実施形態としての静電モータの回転子２１の平面図を示す。この回転子２１において、図４に示す回転子２１と異なる点は、ベースフィルム２３の上面において、図２に示す上基板２（固定子１）のリング状の給電用配線６の配置領域の内側に対応する部分にも第二の抵抗体層２７を設け、ベースフィルム２３および第二の抵抗体層２７の中央部に軸取付孔２５を設けた点である。
この第二の抵抗体層２７は固定子２１の電極４の配置領域には対向していないので、クーロン力が直接には働かないため、ダミーの抵抗体層となる。
【００３０】
しかし、このようにした場合には、軸取付孔２５の部分における厚さがベースフィルム２３と第二の抵抗体層２７との合計厚さとなるので、強度が増し、軸取付孔２５に取り付けられる軸２２の安定性を向上させることができる。なお、回転子２１を軽量化するため、第二の抵抗体層２７の大きさは可及的に小さくしてもよい。また、図８に示す場合において、橋部２３ｂ上の軸取付孔２５の周囲部分のみに抵抗体層を設けるようにしてもよい。
【００３１】
（第５実施形態）
図１０はこの発明の第５実施形態としての静電モータの回転子２１の平面図を示す。この回転子２１において、図４に示す回転子２１と異なる点は、ベースフィルム２３の大きさを、図２に示す上基板２（固定子１）の大きさと同じとした点である。回転子２１の大きさを上基板２（固定子１）の大きさと同じとすることにより、回転子と固定子の一部の加工工程を同じにできる効果がある。
【００３２】
（その他の実施形態）
図１１は回転子のさらに他の例の平面図を示す。この回転子２１において、図８に示す回転子２１と異なる点は、ベースフィルム２３の橋部２３ｂの上面にも抵抗体層２７を設けた点である。このようにした場合には、抵抗体層２７が固定子１の給電用配線に一部重なり、回転子２１の回転にやや悪影響を及ぼす場合があるが、固定子１の電極４の配置領域の内側に給電用配線が全く無い場合には、回転子２１の回転に悪影響を及ぼすことはない。
【００３３】
ところで、この回転子２１では、ベースフィルム２３の上面全体に抵抗体層２４、抵抗体層２７が設けられているため、その製造工程を簡略化することができる。すなわち、例えば、正方形状のベースフィルム形成用シートを用意し、その上面全体に抵抗体層を形成し、１回のパンチングにより、図１１に示す回転子２１を得ることができる。なお、固定子１の上基板２の上面に電極４等を覆うようにポリイミド等からなる絶縁膜を設けた場合には、回転子を抵抗体層のみによって形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の第１実施形態としての静電モータの要部の断面図。
【図２】図１に示す固定子の上基板の平面図。
【図３】図１に示す固定子の下基板の平面図。
【図４】図１に示す回転子の平面図。
【図５】図１に示す静電モータの駆動方法の一例を説明するために示す図。
【図６】この発明の第２実施形態としての静電モータの固定子の上基板の平面図。
【図７】第２実施形態としての静電モータの固定子の下基板の平面図。
【図８】この発明の第３実施形態としての静電モータの回転子の平面図。
【図９】この発明の第４実施形態としての静電モータの回転子の平面図。
【図１０】この発明の第５実施形態としての静電モータの回転子の平面図。
【図１１】回転子の他の例の平面図。
【符号の説明】
【００３５】
１  固定子
２  上基板
２ａ  軸支凹部
３  下基板
３ａ  円形状部
３ｂ  突出部
４  電極
５、６  給電用配線
７〜９  上下導通部
１０  給電用配線
１１〜１３  接続パッド
１４  外部接続端子
１５  引き回し線
２１  回転子
２２  軸
２３  ベースフィルム
２３ａ  リング状部
２３ｂ  直線状の橋部
２４  （第一の）抵抗体層
２５  軸取付孔
２６  開口部
２７  （第二の）抵抗体層
３１  上下導通部
３２  給電用配線
３３  接続パッド
【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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