(57)【要約】【課題】電界垂直移動型静電モータを、どのように置かれても、たとえ、ひっくり返されても、変わらずに動くようにする。また、その出力を上げる。【解決手段】静電誘導で電荷注入された導体板状移動子を垂直電界中に斜めに置く代わりに、傾斜配分された電荷分布を有するエレクトレット移動子を置く。また、該エレクトレットに、同様に電荷が傾斜配分された異極性のエレクトレットを組み合わせて移動子とする。電荷の傾斜配分は、コロナ放電ワイヤーの下に、エレクトレット材料を静止して置くことで容易にできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界垂直移動型静電モータの移動子として、傾斜配分された電荷分布を有するエレクトレットを使用する。
【請求項２】
請求項１において、傾斜配分された電荷分布を有する異極性のエレクトレットを組み合わせて使用する。
【請求項３】
直線状のコロナ放電源の下に、エレクトレット材料を静止して、コロナ放電する傾斜配分された電荷分布を有するエレクトレットの製造方法。
【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、非対称形帯電導体に作用する静電気力の方向が電界の方向と異なる現象を利用する電界垂直移動型静電モータに関するものである。特に、その移動子として、傾斜帯電エレクトレットを使用するものである。
【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）その移動子の形状として、箱（樋）型を選択した。その後、＞型の方がよりよいことが判明した。（特許文献２）さらに、その形状を、＞型から、＼型に変更することで、その作製が容易となり、またその信頼性が大幅に改良された。（特許文献３）
【特許文献１】特開２００９−２６２６６７
【特許文献２】出願番号２０１０−１８８８２３
【特許文献３】出願番号未定  受付番号２１００１８１０１２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】    特許文献３においては、垂直電界中に、斜めに置かれ、静電誘導で帯電された、導電性板状移動子に働く斜め上方向の静電力の垂直成分と、該移動子に作用する重力を相殺させて、水平成分のみ残し、この力で、該移動子を、水平に（電界に対して垂直に）移動させていた。
そのため、移動子を含む静電モータの向きは、重力方向に対して固定されなければならなかった。
また、静電誘導で、該移動子に注入される電荷の量はすくなく、その結果、モータの出力も小さかった。
そこで、本発明の課題は、向きが自由で、出力の高い電界垂直移動型静電モータ、特にそのための新し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】    帯電導体に代えて、帯電導体と同様に、垂直電界中で、斜め方向に静電力が働くエレクトレットを使用する。そのためには、エレクトレットの電荷分布を、帯電導体の電荷分布と同様に、傾斜配分させなければならない。電荷の傾斜配分は、コロナ放電源からの位置を変えて達成できる。
【発明の効果】
【０００６】    電荷注入による帯電導体の電荷密度は、高いところでも、０．０３ｍＣ／ｍ２であるが、エレクトレットの電荷密度は、通常、０．１ｍＣ／ｍ２、材料を選べば、１．０ｍＣ／ｍ２以上も可能である。ゆえに、１桁、２桁の出力アップができる。
コロナ放電源からの位置を変えることは、エレクトレット化する絶縁フイルムを、コロナワイヤーの下に静止しておくだけでできるので非常に容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例】
【０００７】    最初に、垂直電界中に、斜めに置かれた帯電導体に何ゆえ、斜め上方向に静電力が作用するのか考察する。図１において、記号１は、斜めに置かれた導体で、２はその表面の電荷で、３は電界の方向を示す矢印で、４は、電荷２ｂに作用する静電力の、方向と大きさを示す矢印である。
電荷２ｂに働く静電力を取り出して、拡大して同図（Ｂ）に示す。電荷２ｂには、電界によって加えられる静電力４ｂと、斜め左上の電荷２ａによって加えられる静電力４ａと、斜め右下の電荷２ｃによって加えられる静電力４ｃが作用している。もちろん、その他の電荷からも静電力が作用しているが、距離が遠く、距離の二乗に反比例する静電力は弱いので無視する。【０００８】    電荷２ａと電荷２ｂ間の距離は、電荷２ｂと電荷２ｃ間の距離より短い。その結果、静電力４ａは、静電力４ｃより大きくなる。両者は、同一線上で、反対方向を向いているので、足し合わせると、静電力４ｃａになる。静電力４ｃａと静電力４ｂをベクトル的に足し合わせると、静電力４ｃａｂとなる。すなわち、静電力４ｃａｂの方向は、斜めに置かれた帯電導体１の表面に垂直になる。【０００９】    すなわち、該帯電導体の電荷分布と同じ状態を作ってやれば、それが、導体ではなくて、絶縁体であっても、斜め方向に静電力が働くことになる。通常の、エレクトレット、すなわち、内部に電荷を閉じ込めた絶縁体（通常プラスチックフイルム）では、電荷分布は均一である。【００１０】    電荷分布を不均一に、すなわち、傾斜配分することは、実は簡単である。エレクトレットの一般的な作製方法は、図２に示すように、コロナ放電ワイヤー５の下を、導電性搬送体７の上に乗せた絶縁性フイルム６を、そのガラス転移点温度に暖めながら、左から右に移動させるだけである。この時、移動させずに、静止させて置くと、該フイルム上の電荷分布は、同図（Ｂ）に濃淡模様で示すようになる。すなわち、コロナ放電ワイヤーの直下で電荷密度が最高になり、そこから左右に離れるにしたがって、電荷密度は順次低くなる。【００１１】    このフイルムを、真ん中で切って、垂直電界中に、斜めに置けば、該フイルムには、斜め上方向の静電力が作用する。特許文献３のように、その垂直成分と、該フイルムに働く重力を相殺させて、水平成分のみ残し、該フイルムを水平に移動させることができる。【００１２】    しかしながら、これでは、該静電モータを常に、水平に保つ必要があり、また、その出力も、重力で限定されて小さい。そこで、正電荷を傾斜配分したエレクトレットと、負電荷を傾斜配分したエレクトレットを、図３に示すように、組み合わせて、配置した。図５において、１ｕは、正極性エレクトレット、２ｕは、その内部にトラップされている正電荷、４ｕは、該フイルムに作用している静電気力である。逆に、１ｄは、負極性のエレクトレットで、２ｄはトラップされた負電荷、４ｄは、該エレクトレットに作用する静電力である。【００１３】    図３において、正エレクトレットに作用する、垂直方向の静電力４ｕｖと、負エレクトレットに作用する、垂直方向の静電力４ｄｖを相殺させると、水平方向に、静電力４ｕｈと４ｄｈのみが残り、該＞型エレクトレット移動子は、右方向に移動する。この場合、エレクトレットでは、静電誘導による電荷密度の、数十倍の電荷密度が得られるので、重力は、無視でき、該静電モータは、どの方向に置かれても問題ない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】  垂直電界中に斜めに置かれた帯電導体の電荷分布とそこに働く静電力を示す模式図
【図２】  電荷が傾斜配分されるエレクトレットの作製方法を示す模式図
【図３】  正負の電荷傾斜配分エレクトレットを組み合わせた移動子の模式図
【符号の説明】
【００１５】１、垂直電界中に斜めに置かれた導体
１ｕ、正極性エレクトレット
１ｄ、負極性エレクトレット
２、導体１表面の電荷
２ａ、２ｂ、２ｃ  電荷ａ、ｂ、ｃ
２ｕ、正電荷
２ｄ、負電荷
３、電界の方向を示す矢印
４、電荷に作用する静電気力の大きさと方向を示す矢印
４ａ〜４ｃａｂ、電荷ａｂｃに作用する静電力、およびその合成静電力
４ｕ〜４ｕｈ、正エレクトレットに作用する静電力、及び、その分解静電力
４ｄ〜４ｄｈ、負エレクトレットに作用する静電力、及び、その分解静電力
５、コロナ放電ワイヤー
６、エレクトレット化されるプラスチックフイルム
６ｅ、エレクトレット化されたプラスチックフイルムの電荷分布図
７、接地された対向電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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