(57)【要約】      （修正有）【課題】非対称力を使用する静電機器（モータ、発電機、加速器）に使用される非対称形移動体（電荷搬送体、移動子）を作製が容易で、かつ信頼性が高い形状とする。【解決手段】平板導体に切り込みを入れ、３方を切り込まれた部分を斜めに起こすだけで容易に作製でき、基板となる平板導体との結合部分が長いので、その部分から切れることはない。また、電荷搬送体として、個々に、電気的に独立させたい時は、プラスチック基板に、導板を斜めに挿入するのみで容易に作製できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界中に置かれた、帯電または無帯電の非対称形移動体（電荷搬送体、移動子）に作用する静電力を使う静電発電機・静電モータ・静電加速器等の静電気応用機器で、すくなくとも、その一部が、その進行方向に対して傾いた形状を有する移動体を使用することを特徴とする静電気応用機器。
【請求項２】
請求項１において、該移動体が、基板となる導電性平板に切り込みを入れ、三方を切り込まれた部分を斜めに起こして作製されること。
【請求項３】
請求項１において、該移動体が、基板となる絶縁性平板に、導電性平板を斜めに挿入して作製されること。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、非対称形形状効果、すなわち、非対称形帯電または無帯電導体に作用する静電気力の大きさが電界の方向で異なる、あるいはその方向が電界の方向と異なる現象を利用する静電発電機、静電モータ、静電加速器に関するものである。特に、非対称形導体の形状とその作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、静電モータにおいては、移動子を、その帯電電荷に作用する静電気力で吸引・反発させて移動させていた。この動きを継続させるために、多数に分割した固定子（電極）に印加する電圧極性を、正、ゼロ、負と周期的に変化させていた。【０００３】  これにたいして、本発明者は、先に、移動子の形状を非対称形にすることで、固定子（電極）２枚のみで、固定電圧で、可能な静電モータを発明した。（特許文献１）具体的には、図１に示すように、上下２枚の平板電極１１，１２間に、外底面を右方向に向けた無帯電のコップ型移動子３ａを置くだけである。このとき、右側の外底面に作用する静電気力が左側のコップのふちに作用する静電気力よりも大きいため、移動子３ａは右方向に移動する。なお、左向きの内底面は、周りの円筒で電気的にシールドされて、静電気力は働かない。以下、この方式を、電界垂直移動型静電モータと呼ぶ。形状は、箱型（樋型）でもよいし、帯電していてもよい。その後、移動子の形状をいろいろ検討したところ、該コ型（樋型）移動子３ａよりも、＞型移動子３ｂの方が出力が高いことが判明した。（特許文献２）
【特許文献１】特開２００９−２６２６６７
【特許文献２】出願番号２０１０−１８８８２３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】    シミュレーションの結果、＞型移動子３ｂの出力が、各種形状の移動子の中で一番高いことが分かったので、実際に試作して確認することとした。そこで、図２の左側に示すように、厚さ０．１ｍｍのアルミ基板３０の移動子となる部分の三方に、カッターで切れ目を入れ、この部分を、図のように起こして、＞型移動子３ｂを形成した。この場合、上側の移動子を起こした後、下側の移動子を起こすのが難しかった。直径９０ｍｍの円形基板３０をうまく保持できなかったからである。また、なんとか作製しても、移動子３と基板３０の接点３０３がすぐ切断してしまった。
そこで、本発明の課題は、作製が容易で、信頼性の高い移動子を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】    図２の右側に示すように、厚さ０．１ｍｍのアルミ基板３０の移動子となる部分の三方に、
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この場合、アルミ基板３０を図示しない、作業台に固定したままで、すべての作業ができるので、作製が容易で、その機械化も簡単である。
また、移動子３とアルミ基板３０の接点３０３も、点ではなく線で長いので、ここから切れることは一切なかった。
【発明の効果】
【０００６】
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の信頼性が大幅に改良された。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【０００７】    図３に示すように、直径９０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのアルミ円板の中心に、直径６．３ｍｍの孔を空け、４５度ごとに８箇所、幅３０ｍｍ、高さ２０ｍｍの三角形を切り取った。次に、移動子となる部分（濃い灰色で示す。）の両側に、長さ５ｍｍの切り込み（太線で示す。）を入れた。次に、移動子となる部分を４５度まで持ち上げた。最後に、中心孔に直径６．３５ｍｍ、高さ２８ｍｍのテフロン製円筒を差し込んで、移動子円板を完成させた。【０００８】    図４に、該移動子円板をセットした静電モータの立面図を示す。図中、記号１１０及び１２０は、縦横１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリエチレン板であり、図示しない側壁により、３０ｍｍの間隔で支持されている。記号１１は、上固定子電極、記号１２は、下固定子電極であり、それぞれ、厚さ０．２ｍｍの銅板で形成されている。それらの中心には、直径２ｍｍの孔が空けられていて、そこに、直径２ｍｍのポリエチレン棒３２が差し込まれている。記号３は、移動子電極で、記号３０はその基板である。記号３３は、基板３０の中心の孔に差し込まれたテフロン製の円筒で、その外径は６．３５ｍｍ、内径は２．５４ｍｍである。該テフロン円筒３３は、移動子円板の基板３０に固定されていて、固定子電極基板に固定されているポリエチレン棒３２の周りを接触しながら回転する。その際、両者間に動摩擦力が発生するが、テフロンとポリエチレンの接触なので、小さい。また、テフロン円筒の下端でも、動摩擦力が発生するが、それを小さくするために、テフロンシート３１が張られている。この場合は、テフロン同士の摩擦なので、その摩擦力は非常に小さい。テフロンシート３１が下部のみならず、上部にも張られているのは、後で述べるように、移動子３に、電荷が注入されると、移動子円板が静電力で浮上し、今度は、テフロン円筒の上部が、上固定子と接触する場合があるからである。【０００９】    下固定子電極を接地し、上固定子電極に＋２０ｋＶを印加した状態で、固定子を瞬間的に接地して、負電荷を注入させた。なお、下固定子電極は必ずしも必要でない。
その電荷量は、シミュレーションによれば、移動子１個ごとに、−６ｎＣである。移動子円板はゆっくり回り始め、しばらくして、一定の回転数に落ち着いた。空気抵抗とバランスしたと思われる。該静電モータの出力は、シミュレーションでは、８個の移動子の合計で１５ｍＮである。同一条件で、＞型移動子を使用した場合の出力と比較して、ほとんど変わらなかった。【００１０】    その理由を、図５で説明する。図５は、両移動子を形成する導電性板の両側面に作用する静電力の大きさを矢印の長さで示している。（端面は省略した。）横向きの矢印の長さが、２．０ｍＮの静電力を示している。この図から、＞型移動子の下斜め導板に作用する静電力は、ほとんどゼロであることが明らかである。それゆえ、＞型の下斜め導板を除いて、
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お、静電力は、水平方向（電界の垂直方向）だけではなく。斜め上方に働いている。この垂直方向の成分は移動子に働く重力より少し大きくなるように設計されている。その結果、該移動子円板は静電浮上して、または、下固定子電極との動摩擦力が、ほぼゼロとなって、スムーズに回転した。【００１１】    この実験において、高圧電源の示す、電流値は０．０６ｍＡであった。しかし、これは、装置を流れるリーク電流であり、本発明の静電モータは、電界のみが必要で、本質的に、電流は不要である。この特徴を生かして、実際の使用に際しては、高電圧を印加した固定子電極に代えてエレクトレット、または強誘電体を使用すべきである。また、この実験において、高電圧が印加された上固定子電極と、移動子電極の先端間で、時に、放電が発生したので、実使用に際しては、この空間を真空にするか、ドライエアーまたはＳＦ６ガスを挿入することが望ましい。
これらの点に関しては、特許文献１、及び特開２０１０−９８９２５で詳しく説明したので、ここでは省略する。【００１２】    実施例においては、図２の右側に示すように、基板３０より、移動子３を４５°まで持ち上げた。これに対して、図６のＡに示すように、１３５°まで曲げて、基板の平坦部を、進行方向で、移動子の後方に移し、もう１枚の移動子円板を左右上下反転させて、図６のＢのように重ねると、特許文献２に開示したように、印加電圧を反転するだけで、ブレーキをかけ、さらに逆回転させることができる。なお、４５°のままで、同様に重ねてもよいが、この場合は、１個の移動子の輻が３倍になり空間の利用効率が悪い。【００１３】
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開２０１０−９８９２５に開示された電界駆動型静電発電機の電荷搬送体や、電界平行移動型静電モータの移動子としても、使用可能である。このとき、＞型と比較して、出力は、低下するが、作製が容易で、信頼性も高い。ただし、発電機の場合は、個々の電荷搬送体を、電気的に、互いに、独立させなければならないので、１枚の導板からすべてを作製することはできない。
この場合は、図６のＣに示されるように、基板となるプラスチック板３０に、電荷搬送体となる導板３を斜めに打ち込むことで容易に作製できる。このとき、打ち込み時に、プラスチック板をそのガラス転移温度付近に暖めておくとさらに容易になる。また、図６のＤのように、導板３を突き出して、その部分を曲げて、基板３０に接着すると、導板３の抜け落ちが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  電界垂直移動型静電モータに使用される３種類の移動子の形状を示す図
【図２】
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【図３】
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【図４】  電界垂直移動型静電モータ試作機の立面図
【図５】
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【図６】
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【符号の説明】
【００１５】３、移動子および電荷搬送体
３ａ、コ（樋）型移動子
３ｂ、＞型移動子
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１１、上固定子（電極）
１２、下固定子（電極）
３０、移動子（電極）および電荷搬送体基板
３１、上下固定子（電極）の中心に固定されたテフロンシート
３２、上下固定子（電極）の中心に固定されたＰＥ細棒
３３、回転可能な移動子円板に固定されたテフロン製円筒
１１０、上固定子（電極）の基板
１２０、下固定子（電極）の基板
３０３、移動子と移動子基板の接合部分
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年12月7日(2010.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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