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JP3480035B2 - Electrostatic actuator - Google Patents
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JP3480035B2 - Electrostatic actuator - Google Patents

Electrostatic actuator

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JP3480035B2
JP3480035B2 JP07085094A JP7085094A JP3480035B2 JP 3480035 B2 JP3480035 B2 JP 3480035B2 JP 07085094 A JP07085094 A JP 07085094A JP 7085094 A JP7085094 A JP 7085094A JP 3480035 B2 JP3480035 B2 JP 3480035B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボット、精密
機械、自動車機器部品、家庭電化製品、アフィスオート
メーション機器、医用福祉機器等の機械の駆動に適用す
る静電アクチュエータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic actuator applied to drive machines such as industrial robots, precision machines, automobile equipment parts, home appliances, Affis automation equipment, medical welfare equipment and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】産業用ロボット、精密機械、自動車機器
部品、家庭電化製品、アフィスオートメーション機器、
医用福祉機器等の機械の駆動には、磁気力を利用した回
転型モータや、リニアモータ、ステッピングモータ等が
用いられている。
2. Description of the Related Art Industrial robots, precision machines, automobile equipment parts, home appliances, Affis automation equipment,
BACKGROUND ART A rotary motor, a linear motor, a stepping motor, etc., which uses magnetic force are used to drive machines such as medical and welfare equipment.

【0003】又、駆動力を発生するものとして静電アク
チュエータが開発されている。この静電アクチュエータ
は、固定子と可動子とから成る電極間に発生する静電力
を利用して駆動力を発生するものである。
Also, electrostatic actuators have been developed as those that generate driving force. This electrostatic actuator generates a driving force by utilizing an electrostatic force generated between electrodes composed of a stator and a mover.

【0004】しかしながら、この静電アクチュエータに
は以下の問題がある。 (a) 静電力は、μmからnmの距離の微小なスケールで
変位をさせる場合に電磁力を利用した回転型モータ等よ
りも有効となる。これにより、静電アクチュエータは、
極めて小さな形状とならざるをえない。
However, this electrostatic actuator has the following problems. (a) The electrostatic force is more effective than a rotary motor or the like that uses electromagnetic force when displacing on a minute scale with a distance of μm to nm. This allows the electrostatic actuator to
It has to be an extremely small shape.

【0005】静電アクチュエータのトルクや力を得るに
は、各電極間のギャップをできるだけ狭くすること、
又、固定子と可動子とのギャップをできるだけ小さくす
ることが必要となる。
In order to obtain the torque or force of the electrostatic actuator, the gap between the electrodes should be as narrow as possible,
Further, it is necessary to make the gap between the stator and the mover as small as possible.

【0006】ところが、各電極を支持する部材や可動子
は、できるだけ薄いことが望まれており、現在の技術で
は十分に剛性のない部材を用いて数μm以下のギャップ
を設けてこれを管理することは困難である。 (b) 固定子と可動子とのギャップが数μmになると、こ
れら固定子及び可動子の表面粗さやうねりの影響を受
け、両者の固体表面間で生じる摩擦力は極めて大きくな
る。これにより、固定子と可動子との間で発生した推力
を大幅に消費し、実行出力を小さくしてしまう。
However, it is desired that a member and a mover that support each electrode be as thin as possible. In the present technology, a member having insufficient rigidity is used to manage a gap of several μm or less. Is difficult. (b) When the gap between the stator and the mover becomes several μm, the surface roughness and waviness of the stator and the mover affect the frictional force generated between the solid surfaces of the two. As a result, the thrust generated between the stator and the mover is significantly consumed, and the execution output is reduced.

【0007】このため、固定子と可動子とのギャップが
確実に維持できるような微小な寸法の静電アクチュエー
タしか製作することができなかった。 (c) 各電極同士の吸引力を利用して変形する方式の静電
アクチュエータでは、ストロークを大きくするために各
電極間のギャップを長くすると、アクチュエータの出力
が大幅に低下してしまう。
For this reason, only an electrostatic actuator having such a small size that the gap between the stator and the mover can be reliably maintained could be manufactured. (c) In the electrostatic actuator of the type that deforms by using the attraction force between the electrodes, if the gap between the electrodes is increased to increase the stroke, the output of the actuator will be significantly reduced.

【0008】このため、一つの駆動単位で数マイクロメ
ートルの変位しか得られない。 (d) 以上の問題は、各電極間に一部のアルコール系の液
体を充填することで解決できるが、このアルコール系で
は、引火性が高く、高電圧を印加するには火災や爆発の
虞がある。
For this reason, a displacement of only a few micrometers can be obtained with one driving unit. (d) The above problems can be solved by filling some alcohol-based liquid between each electrode.However, this alcohol-based liquid has a high flammability and may cause a fire or explosion if a high voltage is applied. There is.

【0009】又、各電極間に水を充填することも考えら
れるが、抵抗が比較的小さく絶縁性に問題があり、その
うえ電気分解を避けるために交流駆動する必要があり、
エネルギー損失が大きくなりやすい。
It is also conceivable to fill water between the electrodes, but the resistance is relatively small and there is a problem with the insulating property, and in addition, AC drive is necessary to avoid electrolysis,
Energy loss tends to increase.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】以上のように各電極間
のギャップを狭くすることが困難であり、かつこのギャ
ップを狭くしても各電極の表面粗さ等の影響を受けて実
効出力が小さくなる。又、ストロークを大きくするため
にギャップを長くしてもその出力が大幅に低下する。
As described above, it is difficult to narrow the gap between the electrodes, and even if the gap is narrowed, the effective output is affected by the surface roughness of each electrode. Get smaller. In addition, even if the gap is lengthened to increase the stroke, the output is significantly reduced.

【0011】このような事を解決するために、アルコー
ル系の液体を充填しても、引火性が高く、火災等の虞が
あり、又、水を充填しても、絶縁性の問題や交流駆動を
必要とし、エネルギー損失が大きくなる。そこで本発明
は、実効出力を大幅に大きくできる静電アクチュエータ
を提供することを目的とする。
In order to solve such a problem, even if it is filled with an alcohol-based liquid, it is highly flammable and may cause a fire, and even if it is filled with water, it has a problem of insulation and an alternating current. Drive is required and energy loss is large. Therefore, it is an object of the present invention to provide an electrostatic actuator capable of significantly increasing the effective output.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1によれば、少な
くとも2つの電極間に静電力を発生させる静電アクチュ
エータにおいて、少なくとも各電極間に高い比誘電率を
有する液晶を充填して上記目的を達成しようとする静電
アクチュエータである。
According to a first aspect of the present invention, in an electrostatic actuator for generating an electrostatic force between at least two electrodes, a liquid crystal having a high relative permittivity is filled between at least each electrode to achieve the above object. It is an electrostatic actuator that attempts to achieve

【0013】 請求項1によれば、少なくとも2つの電
極間に可動子を配置し、これら電極間に発生する静電力
により可動子に対して推力を働かせる静電アクチュエー
タにおいて、少なくとも各電極間に高い比誘電率を有す
る液晶を充填して上記目的を達成しようとする静電アク
チュエータである。
According to the first aspect, in the electrostatic actuator in which the mover is arranged between at least two electrodes and the thrust is exerted on the mover by the electrostatic force generated between these electrodes, at least between the electrodes is high. It is an electrostatic actuator which is filled with a liquid crystal having a relative dielectric constant to achieve the above object.

【0014】 請求項2によれば、液晶は、可動子に働
く推力を所定値とするように各電極と可動子とのギャッ
プに応じた比誘電率を持っている。請求項1によれば、
対向する各電極面にそれぞれ高分子化された液晶から成
る保護膜を形成している。
According to the second aspect, the liquid crystal has a relative permittivity corresponding to the gap between each electrode and the mover so that the thrust acting on the mover becomes a predetermined value. According to claim 1,
A protective film made of polymerized liquid crystal is formed on each of the opposing electrode surfaces.

【0015】 請求項1によれば、保護膜を形成する液
晶は、各電極間に充填する液晶の比誘電率よりも高い比
誘電率を有している。請求項3によれば、少なくとも2
つの電極間の吸引力によりこれら電極間のギャップを変
位させる静電アクチュエータにおいて、少なくとも各電
極間に高い比誘電率を有する液晶を充填して上記目的を
達成しようとする静電アクチュエータである。
According to the first aspect, the liquid crystal forming the protective film has a relative dielectric constant higher than that of the liquid crystal filling between the electrodes. According to claim 3, at least 2
An electrostatic actuator in which a gap between the electrodes is displaced by a suction force between two electrodes, and the liquid crystal having a high relative dielectric constant is filled between at least the electrodes to achieve the above object.

【0016】 請求項4によれば、対向配置された2つ
の電極のうち少なくとも一方の電極を電極群とした静電
アクチュエータにおいて、少なくとも電極と電極群との
間に高い比誘電率を有する液晶を充填して上記目的を達
成しようとする静電アクチュエータである。
According to a fourth aspect of the present invention, in an electrostatic actuator having at least one electrode of two electrodes arranged facing each other as an electrode group, a liquid crystal having a high relative dielectric constant is provided at least between the electrodes. It is an electrostatic actuator that is filled to achieve the above object.

【0017】 請求項5によれば、他方の電極は、弾性
を有する膜状電極である。請求項6によれば、対向配置
された各電極間に比誘電率の高い液晶を充填してこれら
電極間に吸引力を発生させる単位アクチュエータを複数
形成し、これら単位アクチュエータを変位方向に積層し
て上記目的を達成しようとする静電アクチュエータであ
る。
According to claim 5, the other electrode is a film-like electrode having elasticity. According to claim 6, a plurality of unit actuators for filling the liquid crystal having a high relative dielectric constant between the electrodes arranged to face each other to generate an attractive force between these electrodes are formed, and these unit actuators are stacked in the displacement direction. The electrostatic actuator is intended to achieve the above object.

【0018】 請求項7によれば、固定された第1の電
極群と、弾性を有する電極支持体と、この電極支持体に
対して第1の電極群と対応する位置に配置された第2の
電極群と、少なくともこれら第1と第2の電極群の間に
充填された比誘電率の高い液晶と、電極支持体に載置さ
れた可動子と、第1と第2の電極群に対して選択的に通
電を行う通電手段と、を備えて上記目的を達成しようと
する静電アクチュエータである。
According to claim 7, the fixed first electrode group, the elastic electrode support, and the second electrode arranged at a position corresponding to the first electrode group with respect to the electrode support. Electrode group, a liquid crystal having a high relative permittivity filled at least between the first and second electrode groups, a mover mounted on the electrode support, and the first and second electrode groups. And an energizing means for selectively energizing the electrostatic actuator to achieve the above object.

【0019】 請求項8によれば、絶縁膜を介して互い
に接着された一対のコイル状電極と、このコイル状電極
のコイルピッチ間を満たす比誘電率の高い液晶と、コイ
ル状電極に通電を行う通電手段と、を備えて上記目的を
達成しようとする静電アクチュエータである。
According to claim 8, a pair of coil-shaped electrodes adhered to each other via an insulating film, a liquid crystal having a high relative dielectric constant that fills a space between coil pitches of the coil-shaped electrodes, and the coil-shaped electrodes are energized. An electrostatic actuator that includes an energizing means for performing the above-mentioned purpose and is intended to achieve the above-mentioned object.

【0020】 請求項9によれば、複数の電極を配列し
た電極群と、この電極群に対して絶縁膜を介して配置さ
れた弾性を有する膜状電極と、少なくとも電極群と前記
膜状電極との間に充填された比誘電率の高い液晶と、膜
状電極と電極群の各電極との間を選択的に通電する通電
手段と、を備えて上記目的を達成しようとする静電アク
チュエータである。
According to claim 9, an electrode group in which a plurality of electrodes are arranged, a film electrode having elasticity arranged on the electrode group via an insulating film, at least the electrode group and the film electrode An electrostatic actuator which is provided with a liquid crystal having a high relative permittivity filled between the electrode and an energizing means for selectively energizing between the film-like electrode and each electrode of the electrode group. Is.

【0021】 請求項10によれば、複数の電極を配列
した第1の電極群と、この第1の電極群に対して対向配
置された複数の電極から成る第2の電極群と、これら第
1と第2の電極群との間に配置され、電界が加わること
により変形する高分子材料から成る可動子と、これら第
1と第2の電極群との間に充填された比誘電率の高い液
晶と、を備えて上記目的を達成しようとする静電アクチ
ュエータである。請求項11によれば、液状又はゲル状
の液晶である。請求項12によれば、液晶は、ネマチッ
ク相、又はコレステリック相である。
According to a tenth aspect, a first electrode group in which a plurality of electrodes are arranged, a second electrode group including a plurality of electrodes arranged to face the first electrode group, and these first electrode group A movable element made of a polymer material, which is disposed between the first and second electrode groups and is deformed when an electric field is applied, and a relative permittivity of the relative permittivity filled between the first and second electrode groups. An electrostatic actuator that has a high liquid crystal and is intended to achieve the above object. According to claim 11, the liquid crystal is a liquid or gel liquid crystal. According to claim 12, the liquid crystal has a nematic phase or a cholesteric phase.

【0022】[0022]

【作用】請求項1によれば、少なくとも2つの電極間
に、高い比誘電率を持つ液晶を充填した状態で静電力を
発生させると、例えばこれら電極間に発生する吸引力、
及び各電極間に配置された可動子に働く推力は増加す
る。
According to the first aspect of the present invention, when an electrostatic force is generated with at least two electrodes filled with a liquid crystal having a high relative dielectric constant, for example, an attractive force generated between these electrodes,
And the thrust acting on the mover arranged between the electrodes increases.

【0023】 請求項1によれば、少なくとも2つの電
極間に、高い比誘電率を持つ液晶を充填した状態で静電
力を発生させると、各電極間に配置された可動子に働く
推力は増加する。
According to the first aspect, when the electrostatic force is generated in the state where the liquid crystal having a high relative dielectric constant is filled between at least two electrodes, the thrust acting on the mover arranged between the electrodes increases. To do.

【0024】 この場合、請求項2によれば、各電極と
可動子とのギャップに応じた比誘電率を持つ液晶が充填
されて所定の推力が得られる。又、請求項1によれば、
各電極面にそれぞれ保護膜を形成することにより、可動
子の移動の際に各電極面を保護できる。
In this case, according to the second aspect, liquid crystal having a relative dielectric constant corresponding to the gap between each electrode and the mover is filled to obtain a predetermined thrust. According to claim 1,
By forming a protective film on each electrode surface, each electrode surface can be protected when the mover moves.

【0025】 そのうえ、請求項1によれば、保護膜
に、各電極間に充填する液晶の比誘電率よりも高い比誘
電率を持つものを用いれば、可動子の推力をさらに増加
できる。請求項3によれば、少なくとも2つの電極間
に、高い比誘電率を持つ液晶を充填した状態で静電力を
発生させると、各電極間の吸引力は増加する。
Moreover, according to the first aspect, if the protective film having a relative dielectric constant higher than that of the liquid crystal filled between the electrodes is used, the thrust of the mover can be further increased. According to the third aspect, when the electrostatic force is generated in the state where the liquid crystal having a high relative dielectric constant is filled between at least two electrodes, the attractive force between the electrodes increases.

【0026】 請求項4によれば、少なくとも電極と電
極群との間に、高い比誘電率を有する液晶を充填した状
態で静電力を発生させれば、例えばこれら電極と電極群
との間に配置される可動子に働く推力が増加する。
According to the fourth aspect, if an electrostatic force is generated with at least the electrodes and the electrode group filled with the liquid crystal having a high relative dielectric constant, for example, between the electrodes and the electrode group. The thrust acting on the mover arranged is increased.

【0027】 この場合、請求項5によれば、他方の電
極を弾性を有する膜状電極に形成することにより、この
膜状電極は波状に移動する。請求項6によれば、単位ア
クチュエータを複数形成して積層すれば、これら単位ア
クチュエータがそれぞれ増大した各電極間の吸引力によ
り変位する。
In this case, according to the fifth aspect, by forming the other electrode into a film electrode having elasticity, the film electrode moves in a wavy shape. According to the sixth aspect, when a plurality of unit actuators are formed and stacked, the unit actuators are displaced by the increased attraction force between the electrodes.

【0028】 請求項7によれば、対向配置された第1
と第2の電極群に対して選択的に通電を行うと、このう
ち第2の電極群は、第1の電極群との間の液晶により増
大した吸引力によって変位し、この変位に応動して電極
支持体が例えば波状に移動し、この移動を受けて可動子
は移動する。
According to claim 7, the first oppositely arranged
When the second electrode group is selectively energized, the second electrode group is displaced by the suction force increased by the liquid crystal between the first electrode group and the second electrode group, and responds to this displacement. As a result, the electrode support moves in a wave shape, for example, and the mover moves in response to this movement.

【0029】 請求項8によれば、一対のコイル状電極
のコイルピッチ間に比誘電率の高い液晶を満たして通電
を行うと、この液晶により増大した吸引力によってコイ
ル状電極のコイルピッチ間は変位する。
According to the eighth aspect, when liquid crystal having a high relative permittivity is filled between the coil pitches of the pair of coil-shaped electrodes for energization, the attraction force increased by the liquid crystals causes a gap between the coil pitches of the coil-shaped electrodes. Displace.

【0030】 請求項9によれば、電極群と膜状電極と
の間に通電を行うと、膜状電極は、電極群との間の液晶
により増大した吸引力によって波状に移動する。請求項
10によれば、第1と第2の電極群に対して選択的に通
電を行うと、これら電極群間に配置された高分子材料の
可動子は、液晶により増大した吸引力によって変形して
移動する。
According to the ninth aspect, when electricity is applied between the electrode group and the film-like electrode, the film-like electrode moves in a wavy shape by the suction force increased by the liquid crystal between the electrode group and the film-like electrode. According to the tenth aspect, when the first and second electrode groups are selectively energized, the mover made of the polymer material arranged between the electrode groups is deformed by the suction force increased by the liquid crystal. And move.

【0031】 請求項11によれば、液状又はゲル状の
液晶が充填されている。請求項12によれば、液晶は、
ネマチック相、又はコレステリック相を呈している。
According to the eleventh aspect, the liquid or gel liquid crystal is filled. According to claim 12, the liquid crystal is
It exhibits a nematic phase or a cholesteric phase.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 (1) 先ず、実施例の説明にあたり静電アクチュエータの
基本動作原理について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (1) First, the basic operating principle of the electrostatic actuator will be described in describing the embodiments.

【0033】図1、図2及び図3は静電アクチュエータ
の基本動作原理を示す図である。図1は正面図、図2は
側面図、図3は正面図である。互いに対向配置された一
対の電極1、2には、それぞれ端子3、4が接続されコ
ンデンサが形成されている。このうち端子3にはスイッ
チ5が接続され、このスイッチ5を介して各電極1、2
間に直流電源Vが接続されている。
FIGS. 1, 2 and 3 are diagrams showing the basic operation principle of the electrostatic actuator. 1 is a front view, FIG. 2 is a side view, and FIG. 3 is a front view. Terminals 3 and 4 are connected to a pair of electrodes 1 and 2 arranged to face each other to form capacitors. Of these, a switch 5 is connected to the terminal 3, and the electrodes 1, 2 are connected via the switch 5.
A DC power supply V is connected between them.

【0034】これら電極1、2の間には、可動子6が配
置されるとともに、これら電極1、2及び可動子6に挟
まれた空間には、液晶7が充填されている。このような
構成であれば、各電極1、2同士に吸引力Fvが働くと
ともに、図1のように可動子6が完全に電極間内に入り
きっていない場合は、電極1、2と可動子6との間に吸
引力Fhが働く。
A mover 6 is arranged between the electrodes 1 and 2, and a space between the electrodes 1 and 2 and the mover 6 is filled with a liquid crystal 7. With such a configuration, the attraction force Fv acts on each of the electrodes 1 and 2, and when the mover 6 is not completely between the electrodes as shown in FIG. The suction force Fh acts between the child 6.

【0035】このうち吸引力Fhは、 Fh={ε0 εrc(εrs−εrc)Wd}V2 ÷{2(2g+d)(2gεrs+εrcd)} …(1) により表される。Of these, the suction force Fh is represented by Fh = {ε0 εrc (εrs-εrc) Wd} V 2 ÷ {2 (2g + d) (2gεrs + εrcd)} (1).

【0036】 ここで、ε0 :真空の誘電率 εrc:液
晶の比誘電率 εrs:可動子又はゲルの比誘電率 W :電極間の間
口長さ d :可動子の厚み V :電極に供給
される電圧 g :電極と可動子間のギャップ この式より、可動子6の比誘電率εrsに比べて液晶7の
比誘電率εrcが比較的小さい領域では、媒質となる液晶
7の比誘電率εrcを高めていくと吸引力Fhは増加して
いき、ある値でピークを示すことがわかる。
Here, ε0: dielectric constant of vacuum εrc: relative permittivity of liquid crystal εrs: relative permittivity of mover or gel W: frontage length between electrodes d: thickness of mover V: supplied to electrodes Voltage g: Gap between electrode and mover From this equation, in the region where the relative permittivity εrc of the liquid crystal 7 is relatively smaller than the relative permittivity εrs of the mover 6, the relative permittivity εrc of the liquid crystal 7 serving as a medium is It can be seen that the suction force Fh increases as it is increased, and shows a peak at a certain value.

【0037】又、図3及び図4の側面図に示すように、
液晶7として高誘電率の固体やゲル状のものが存在する
場合、各電極1、2同士の間で働く吸引力Fvは、これ
ら電極1、2板間の距離をy(=2g+d)とし、各電
極1、2により形成されるコンデンサ内に蓄積された静
電エネルギーを距離yで偏微分することで求められる。
すなわち、吸引力Fvは、 Fv=−ε0 εrcWL・V2 /2(2g+d)2 −ε0 εrc(εrs−εrc){4gεrs+(εrs−εrc)d} ÷2(2g+d)2 (2gεrs+dεrc)2 ×WdV2 x …(2) により表される。
Further, as shown in the side views of FIGS. 3 and 4,
When the liquid crystal 7 is a solid or a gel having a high dielectric constant, the attractive force Fv acting between the electrodes 1 and 2 is y (= 2g + d), which is the distance between the electrodes 1 and 2. It is obtained by partially differentiating the electrostatic energy accumulated in the capacitor formed by the electrodes 1 and 2 by the distance y.
That is, the suction force Fv is, Fv = -ε0 εrcWL · V 2 /2 (2g + d) 2 -ε0 εrc (εrs-εrc) {4gεrs + (εrs-εrc) d} ÷ 2 (2g + d) 2 (2gεrs + dεrc) 2 × WdV It is represented by 2 x (2).

【0038】ここで、L:電極の長さ
x:可動子の電極対間内での変位又、図5及び図6に示
すように固体など違う誘電率を持つものがない、単一の
液晶7で電極1、2の空間が充電されている場合、これ
ら電極1、2同士の間で働く吸引力Fvは、 Fv=−ε0 εrcWL・V2 /2D2 …(3) により表される。なお、D:電極間距離(=2g+d)
である。
Where L is the length of the electrode
x: Displacement between the pair of electrodes of the mover, or as shown in FIGS. 5 and 6, there is no solid or the like having a different dielectric constant, and the space between the electrodes 1 and 2 is charged with a single liquid crystal 7. If there are, the suction force Fv acting between these electrodes 1 and 2 to each other is represented by Fv = -ε0 εrcWL · V 2 / 2D 2 ... (3). D: distance between electrodes (= 2g + d)
Is.

【0039】ところで、図1に示すように可動子6が移
動する場合、可動子6の滑り速度の変化が大きくない場
合の摩擦力Ffは、 Ff=μN …(4) により表される。
By the way, when the mover 6 moves as shown in FIG. 1, the frictional force Ff when the change in the sliding speed of the mover 6 is not large is represented by Ff = μN (4)

【0040】 ここで、μ:滑り摩擦係数 N:接触面から受
ける垂直な抗力 この式(4) より、潤滑性の高い媒質を用いて滑り摩擦係
数μの値を小さくすることで、摩擦力Ffを小さくでき
ることが分かる。
Here, μ: sliding friction coefficient N: vertical drag force received from the contact surface From this equation (4), the frictional force Ff is reduced by reducing the value of the sliding friction coefficient μ by using a medium having high lubricity. It turns out that can be made smaller.

【0041】静電アクチュエータの実効推力Faは、吸
引力Fhと可動子6が移動する際に発生する摩擦力Ff
との差として求められる。すなわち、 Fa=Fh−Ff …(5) である。これから各電極1、2間の空間に比誘電率が高
く潤滑性の高い液状の液晶を充填することにより、実効
推力Faを増加することができる。 (2) 次に本発明の第1の実施例について説明する。
The effective thrust Fa of the electrostatic actuator is the attraction force Fh and the friction force Ff generated when the mover 6 moves.
It is calculated as the difference between That is, Fa = Fh-Ff (5). Therefore, the effective thrust Fa can be increased by filling the space between the electrodes 1 and 2 with liquid crystal having a high relative dielectric constant and a high lubricity. (2) Next, a first embodiment of the present invention will be described.

【0042】図7及び図8は静電アクチュエータの構成
図であって、図7は正面図、図8は側面図である。互い
に対向配置された一対の電極10、11には、それぞれ
端子12、13が接続されコンデンサが形成されてい
る。このうち端子12にはスイッチ14が接続され、こ
のスイッチ14を介して各電極10、11間に直流電源
V(例えば100V)が接続されている。
7 and 8 are configuration diagrams of the electrostatic actuator. FIG. 7 is a front view and FIG. 8 is a side view. Terminals 12 and 13 are connected to a pair of electrodes 10 and 11 arranged to face each other to form capacitors. Of these, a switch 14 is connected to the terminal 12, and a DC power supply V (for example, 100 V) is connected between the electrodes 10 and 11 via the switch 14.

【0043】なお、各電極10、11は、それぞれ電極
支持体15、16により固定支持されている。これら電
極10、11の間には、可動子17が配置されている。
The electrodes 10 and 11 are fixedly supported by the electrode supports 15 and 16, respectively. A mover 17 is arranged between the electrodes 10 and 11.

【0044】ここで、各電極10、11の間口幅Wを1
0mm、可動子17の厚さdを1mm、比誘電率εrsを
10000としている。又、これら電極10、11及び
可動子17に挟まれた空間には、真空の誘電率ε0 より
も高い比誘電率εrcを持つ液状又はゲル状の液晶18が
充填されている。
Here, the width W of each electrode 10, 11 is set to 1
0 mm, the thickness d of the mover 17 is 1 mm, and the relative permittivity εrs is 10,000. The space between the electrodes 10 and 11 and the mover 17 is filled with a liquid or gel liquid crystal 18 having a relative permittivity εrc higher than the vacuum permittivity ε0.

【0045】ここで、この液晶18について説明する。
この液晶を定義すると、液晶の化学構造の微妙な違いが
液晶相の出現に影響する。例えば、アルキル鎖長の相
違、置換基の有無等である。ここに用いる液晶18は、
液晶相を呈する化合物、物質と類似の化学構造を有する
化合物、物質までを含むものとする。
Here, the liquid crystal 18 will be described.
When this liquid crystal is defined, a subtle difference in the chemical structure of the liquid crystal affects the appearance of the liquid crystal phase. For example, the difference in alkyl chain length, the presence or absence of a substituent, and the like. The liquid crystal 18 used here is
It includes a compound exhibiting a liquid crystal phase, a compound having a chemical structure similar to that of the substance, and even a substance.

【0046】液晶相は、ネマチック相、その光学活性状
態と認識されているコレステリック相、及びスメクチッ
ク相に分類されている。本発明静電アクチュエータで
は、いずれの液晶相も使用可能である。
The liquid crystal phase is classified into a nematic phase, a cholesteric phase recognized as its optically active state, and a smectic phase. Any liquid crystal phase can be used in the electrostatic actuator of the present invention.

【0047】液晶状態は、液体と液晶の間に存在する物
質の状態である。液体は、0次元の秩序を、結晶は3次
元の秩序を有している。液晶は、この中間の1又は2次
元の秩序を有していて、ネマチック相(コレステリック
相)は1次元、スメクチック相は2次元に対応してい
る。
The liquid crystal state is a state of a substance existing between the liquid and the liquid crystal. Liquids have zero-dimensional order, and crystals have three-dimensional order. The liquid crystal has an intermediate one- or two-dimensional order, and the nematic phase (cholesteric phase) corresponds to one dimension and the smectic phase corresponds to two dimensions.

【0048】同一の液晶物質で、複数の液晶相を呈する
場合がある。その場合、ネマチック相(コレステリック
相)は、スメクチック相より高温に出現する。これは、
両相の秩序度によっている。両相の粘性は、秩序度を反
映して、ネマチック相(コレステリック相)は、スメク
チック相より低粘性を示す。
The same liquid crystal substance may exhibit a plurality of liquid crystal phases. In that case, the nematic phase (cholesteric phase) appears at a higher temperature than the smectic phase. this is,
It depends on the order of both phases. The viscosities of both phases reflect the degree of order, and the nematic phase (cholesteric phase) exhibits a lower viscosity than the smectic phase.

【0049】従って、本発明静電アクチュエータの潤滑
材は低粘性が好ましいので、ネマチック相(コレステリ
ック相)より好ましい。本発明静電アクチュエータに充
填する液晶18は、液晶相を呈する化合物単体、又その
複数からなる物質、さらに加えて液晶類似の化学構造を
有するが液晶相を呈しない、、すなわち、上記液晶に定
義されている化合物の単独又は複数を加えて構成するよ
うにしてもよい。
Therefore, since the lubricant of the electrostatic actuator of the present invention preferably has low viscosity, it is more preferable than the nematic phase (cholesteric phase). The liquid crystal 18 to be filled in the electrostatic actuator of the present invention is a single substance of a compound exhibiting a liquid crystal phase, a substance composed of a plurality of the compounds, and additionally has a chemical structure similar to that of a liquid crystal but does not exhibit a liquid crystal phase, that is, is defined as the above liquid crystal You may make it comprised by adding the single compound or multiple compounds.

【0050】一方、本発明静電アクチュエータに使用さ
れる潤滑材は、少なくとも流動性を有する必要がある。
実際の使用温度領域に渡って結晶化が起こらない必要性
がある。
On the other hand, the lubricant used in the electrostatic actuator of the present invention needs to have at least fluidity.
It is necessary that crystallization does not occur over the actual operating temperature range.

【0051】通常の化合物単独の融点は、室温よりも高
温である。本発明静電アクチュエータの使用温度領域に
おいて結晶化が起こらないようにするには、複数の化合
物の混合による融点の降下を使用する。つまり、複数の
化合物が好適に使用できる。
The melting point of an ordinary compound alone is higher than room temperature. In order to prevent crystallization in the operating temperature range of the electrostatic actuator of the present invention, the melting point is lowered by mixing a plurality of compounds. That is, a plurality of compounds can be preferably used.

【0052】液晶は、誘電率に異方性を有している。液
晶分子は、細長い棒状分子である。一般に、この分子長
の長い方向を分子長軸方向、これに直交する方向を分子
短軸方向と称する。
The liquid crystal has anisotropy in dielectric constant. Liquid crystal molecules are elongated rod-shaped molecules. In general, the direction in which the molecular length is long is called the molecular long axis direction, and the direction orthogonal to this is called the molecular short axis direction.

【0053】誘電率Δεの観点から、液晶はΔε>0と
Δε<0の2種類に分類できる。両者は、電界への応答
挙動が異なる。電界が存在すると、両者とも誘電率の大
きい方向が電界方向に沿って配列する。Δε>0の液晶
は分子長軸を電界方向に向けて、Δε<0の液晶は分子
短軸を電界方向に向けて配列する。
From the viewpoint of the dielectric constant Δε, liquid crystals can be classified into two types, Δε> 0 and Δε <0. Both have different response behavior to the electric field. When an electric field exists, the direction in which both have a large dielectric constant is arranged along the direction of the electric field. The liquid crystal with Δε> 0 is aligned with the major axis of the molecule in the electric field direction, and the liquid crystal with Δε <0 is aligned with the minor axis of the molecule in the electric field direction.

【0054】本発明静電アクチュエータでは、Δε>0
とΔε<0との両者とも好適に使用できる。Δε>0の
液晶の多くは、分子長軸の片方の末端に極性基、例えば
フッ素、塩素又はシアノ基等の誘電率の大きな基を有し
ている。その代表的な液晶化合物の例を次に挙げる。
In the electrostatic actuator of the present invention, Δε> 0
And Δε <0 can be preferably used. Most liquid crystals with Δε> 0 have a polar group, for example, a group having a large dielectric constant such as fluorine, chlorine or cyano group at one end of the long axis of the molecule. Examples of typical liquid crystal compounds are given below.

【0055】[0055]

【化1】 Δε<0の液晶の数は、それ程多くないが、分子の短軸
方向に極性基を有している。その代表的な例を次に挙げ
る。
[Chemical 1] The number of liquid crystals with Δε <0 is not so large, but it has a polar group in the minor axis direction of the molecule. Typical examples are given below.

【0056】[0056]

【化2】 [Chemical 2]

【0057】次に上記の如く構成された静電アクチュエ
ータの作用について説明する。スイッチ14を閉じて各
端子12、13間に直流電源Vを接続すると、これら電
極10、11と可動子17との間には、上記式(1) に示
す吸引力Fhが働く。
Next, the operation of the electrostatic actuator constructed as described above will be described. When the switch 14 is closed and the DC power supply V is connected between the terminals 12 and 13, the attraction force Fh expressed by the above formula (1) acts between the electrodes 10 and 11 and the mover 17.

【0058】これにより、各電極10、11(コンデン
サを形成)よりも外側にある可動子17は、直流電源V
の二乗に比例した上記吸引力Fhを受けて各電極10、
11内に吸引される。
As a result, the mover 17 outside the electrodes 10 and 11 (forming a capacitor) has a DC power source V
Each of the electrodes 10, which receives the attraction force Fh proportional to the square of
11 is sucked into.

【0059】ここで、可動子17に働く吸引力、つまり
推力の変化について説明する。図9は各電極10、11
の間口幅Wを10mm、可動子17の厚さdを1mm、
比誘電率εrsを10000とし、これら電極10、11
と可動子17とのギャップgをパラメータとして1μ
m、5μm及び10μm一定とし、かつ液晶18の比誘
電率εrcを1〜10000間で変化させた場合の推力を
示している。
Here, the change in the suction force acting on the mover 17, that is, the thrust force will be described. FIG. 9 shows each electrode 10, 11.
The frontage width W is 10 mm, the thickness d of the mover 17 is 1 mm,
The relative permittivity εrs is 10,000, and these electrodes 10, 11 are
With the gap g between the armature and the mover 17 as a parameter
The thrust is shown when m, 5 μm and 10 μm are fixed and the relative permittivity εrc of the liquid crystal 18 is changed between 1 and 10000.

【0060】この図に示されるように液晶18の比誘電
率εrcを増加させていくと、比誘電率1〜10000の
範囲で急速に推力が増加することが分かる。そして、ギ
ャップgが狭い程大きい推力を得ることが分かり、かつ
その推力のピークが各ギャップgごとにそれぞれ異なる
比誘電率εrcを示している。
As shown in this figure, it can be seen that as the relative permittivity εrc of the liquid crystal 18 is increased, the thrust increases rapidly in the range of relative permittivity 1 to 10,000. Further, it is found that the smaller the gap g is, the larger the thrust is obtained, and the peak of the thrust shows the relative permittivity εrc which is different for each gap g.

【0061】図10はこのときの推力の増加率を示して
おり、誘電率1の場合に得られる値と比較した場合とな
っている。例えば、推力の増加率は、ギャップgが1μ
mでは約20倍、ギャップgが5μmでは約80倍、ギ
ャップgが10μmでは約150倍の推力を得ることが
できる。
FIG. 10 shows the rate of increase in thrust at this time, which is compared with the value obtained when the dielectric constant is 1. For example, the rate of increase in thrust is such that the gap g is 1 μm.
It is possible to obtain thrust of about 20 times when m is m, about 80 times when the gap g is 5 μm, and about 150 times when the gap g is 10 μm.

【0062】又、ギャップgが大きくなってしまった場
合には、特にその効果が大きく、例えばギャップ10μ
mでも1μmのギャップの場合と同程度の推力を発生で
きる。
Further, when the gap g becomes large, the effect is particularly large, for example, the gap 10 μm.
Even with m, the same thrust as in the case of a gap of 1 μm can be generated.

【0063】従って、各電極10、11と可動子17と
のギャップgに応じた最適な比誘電率を持つ液晶18を
充填すれば、所望の推力を得る静電アクチュエータを得
ることができる。
Therefore, by filling the liquid crystal 18 having the optimum relative dielectric constant according to the gap g between the electrodes 10 and 11 and the mover 17, it is possible to obtain an electrostatic actuator that obtains a desired thrust.

【0064】このように上記第1の実施例においては、
2つの電極10、11間に高い比誘電率εrcを持つ液晶
18を充填したので、これら電極10、11間に配置さ
れた可動子17に働く推力を増加することができる。
As described above, in the first embodiment,
Since the liquid crystal 18 having a high relative permittivity εrc is filled between the two electrodes 10 and 11, the thrust acting on the mover 17 arranged between the electrodes 10 and 11 can be increased.

【0065】この場合、各電極10、11と可動子17
とのギャップgに応じた比誘電率εrcを持つ液晶18を
充填することにより最大の推力を得ることができる。 (3) 次に本発明の第2の実施例について説明する。な
お、図7及び図8と同一部分には同一符号を付してその
詳しい説明は省略する。
In this case, the electrodes 10, 11 and the mover 17
The maximum thrust can be obtained by filling the liquid crystal 18 having the relative permittivity εrc corresponding to the gap g between and. (3) Next, a second embodiment of the present invention will be described. The same parts as those in FIGS. 7 and 8 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0066】図11及び図12は静電アクチュエータの
構成図であって、図11は正面図、図12は側面図であ
る。各電極10、11の互いに対向する各電極面の表面
には、それぞれ潤滑性が高く真空の誘電率ε0 よりも高
い比誘電率εrcを持つ絶縁性のゲル状の液晶19a、1
9bが接着又はコーティングされている。
11 and 12 are configuration diagrams of the electrostatic actuator. FIG. 11 is a front view and FIG. 12 is a side view. On the surfaces of the respective electrode surfaces of the electrodes 10 and 11 facing each other, insulating gel-like liquid crystals 19a and 1a having a high lubricity and a relative dielectric constant εrc higher than the vacuum dielectric constant ε0, respectively.
9b is adhered or coated.

【0067】これと共にこれらゲル状の液晶19a、1
9bと可動子17との間には、上記第1の実施例と同様
のゲル状又は液状の液晶18が充填されている。なお、
ゲル状の液晶19a、19bは、高分子化された液晶で
あり、液晶18よりもさらに高い比誘電率を持ってい
る。
Together with this, these gel-like liquid crystals 19a, 1
A space between 9b and the mover 17 is filled with a gel or liquid crystal 18 similar to that of the first embodiment. In addition,
The gel-like liquid crystals 19a and 19b are polymerized liquid crystals and have a higher relative dielectric constant than the liquid crystal 18.

【0068】次に上記の如く構成された静電アクチュエ
ータの作用について説明する。直流電源Vを各端子1
2、13間に接続すると、各電極10、11と可動子1
7との間には、上記同様に吸引力Fhが働く。
Next, the operation of the electrostatic actuator constructed as described above will be described. DC power supply V for each terminal 1
When connected between 2 and 13, each electrode 10 and 11 and mover 1
A suction force Fh is exerted between 7 and 7 similarly to the above.

【0069】これにより、各電極10、11よりも外側
にある可動子17は、直流電源Vの二乗に比例した上記
吸引力Fhを受けて各電極10、11内に吸引される。
このとき、液晶18を充填することにより各電極10、
11と可動子17とのギャップを実行的に小さな値に維
持することができ、吸引力Fhを増加させることがで
き、さらに加えて液晶19a、19bを接着することに
より可動子17の移動の際の摩擦力Ffを低減すること
ができる。
As a result, the mover 17 outside the electrodes 10 and 11 receives the attraction force Fh proportional to the square of the DC power supply V and is attracted into the electrodes 10 and 11.
At this time, by filling the liquid crystal 18 with each electrode 10,
11 and the movable element 17 can be maintained at a practically small value, the suction force Fh can be increased, and in addition, when the movable element 17 is moved by adhering the liquid crystals 19a and 19b. It is possible to reduce the frictional force Ff.

【0070】従って、可動子17に働く実効推力Faを
増加できる。このように上記第2の実施例においては、
各電極10、11と可動子17との間に液晶18を充填
するとともに、各電極10、11の各表面に液晶19
a、19bを接着又はコーティングしたので、可動子1
7の移動の際に各電極10、11に接触しても、これら
電極10、11を保護できる。
Therefore, the effective thrust Fa acting on the mover 17 can be increased. Thus, in the second embodiment,
The liquid crystal 18 is filled between the electrodes 10 and 11 and the mover 17, and the liquid crystal 19 is formed on each surface of the electrodes 10 and 11.
Since a and 19b are adhered or coated, the mover 1
Even if the electrodes 10 and 11 come into contact with each other when the electrode 7 moves, these electrodes 10 and 11 can be protected.

【0071】又、可動子17の移動の際の摩擦力Ffを
低減して可動子17の実効推力を増加できる。 (4) 次に本発明の第3の実施例について説明する。
Further, the frictional force Ff when the mover 17 moves can be reduced and the effective thrust of the mover 17 can be increased. (4) Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0072】図13は静電アクチュエータの構成図であ
る。互いに対向配置された一対の電極20、21には、
それぞれ端子22、23が接続されコンデンサを形成し
ている。これら端子22、23にはスイッチ24が接続
されるとともに、電極21と端子23との間に直流電源
Vが接続されている。
FIG. 13 is a block diagram of the electrostatic actuator. In the pair of electrodes 20 and 21 arranged to face each other,
The terminals 22 and 23 are connected to each other to form a capacitor. A switch 24 is connected to the terminals 22 and 23, and a DC power supply V is connected between the electrode 21 and the terminal 23.

【0073】これら電極20、21は、それぞれ電極支
持体25、26に対して固定支持されている。これら電
極支持体25、26の縁には、弾性を有するスペーサ2
7、28が設けら、各電極20、21同士が所定の隙間
を持って維持されるようになっている。
The electrodes 20 and 21 are fixedly supported by the electrode supports 25 and 26, respectively. The spacers 2 having elasticity are provided on the edges of the electrode supports 25 and 26.
7 and 28 are provided so that the electrodes 20 and 21 are maintained with a predetermined gap therebetween.

【0074】又、これら電極20、21及びスペーサ2
7、28により形成される空間には、上記各実施例と同
様の高い比誘電率εrcを持つ液晶18が充填されてい
る。なお、この液晶18は、ゲル状又は液状となってい
る。
Also, these electrodes 20, 21 and spacer 2
The space formed by 7 and 28 is filled with the liquid crystal 18 having a high relative permittivity εrc similar to the above-mentioned embodiments. The liquid crystal 18 is in the form of gel or liquid.

【0075】次に上記の如く構成された静電アクチュエ
ータの作用について説明する。スイッチ24を閉じて各
電極20、21間に電圧を印加して電界を発生させる
と、図13上部の状態にある各電極20、21は、上記
式(3) に示す吸引力Fvにより互いに引き付け合おうと
する。
Next, the operation of the electrostatic actuator constructed as described above will be described. When the switch 24 is closed and a voltage is applied between the electrodes 20 and 21 to generate an electric field, the electrodes 20 and 21 in the upper state of FIG. 13 are attracted to each other by the attractive force Fv shown in the above formula (3). Try to meet.

【0076】この吸引力Fvにより同図下部に示すよう
に各電極支持体25、26を支持するスペーサ27、2
8は、吸引力Fvに対して弾性反力と負荷力の和が釣り
合う位置まで変形する。
Spacers 27 and 2 for supporting the electrode supports 25 and 26 by the attraction force Fv as shown in the lower part of the figure.
8 is deformed to a position where the sum of the elastic reaction force and the load force balances the suction force Fv.

【0077】これらスペーサ27、28の変形に応動し
て各電極20、21は移動する。従って、これら電極2
0、21の移動、つまり変位を取り出すことによってア
クチュエータとして機能する。
The electrodes 20, 21 move in response to the deformation of the spacers 27, 28. Therefore, these electrodes 2
It functions as an actuator by taking out the movement of 0 and 21, that is, the displacement.

【0078】ここで、電極20、21の変位のストロー
クが一定の場合、各電極20、21間が空気により満た
されている場合よりも比誘電率εrcと同一倍数だけ吸引
力Fvは増大する。例えば、液晶18の比誘電率εrcが
10であれば、吸引力Fvは10倍となる。
Here, when the displacement stroke of the electrodes 20 and 21 is constant, the attraction force Fv increases by the same multiple as the relative permittivity εrc as compared with the case where the space between the electrodes 20 and 21 is filled with air. For example, if the relative permittivity εrc of the liquid crystal 18 is 10, the suction force Fv will be 10 times.

【0079】又、吸引力Fvを同じにした場合、ストロ
ークは、液晶18の比誘電率εrcの1/2乗倍の長さに
することができる。例えば、液晶18の比誘電率εrcが
10であれば、ストロークは3.16倍となる。
When the attraction force Fv is the same, the stroke can be set to a length that is 1/2 times the relative permittivity εrc of the liquid crystal 18. For example, if the relative permittivity εrc of the liquid crystal 18 is 10, the stroke becomes 3.16 times.

【0080】このように上記第3の実施例においては、
各電極20、21間に高い被誘電率を有する液晶18を
充填し、これら電極20、21間の吸引力によりこれら
電極20、21を変位させるようにしたので、これら電
極20、21間の吸引力を増加することができる。
As described above, in the third embodiment,
Since the liquid crystal 18 having a high dielectric constant is filled between the electrodes 20 and 21, and the electrodes 20 and 21 are displaced by the suction force between the electrodes 20 and 21, the suction between the electrodes 20 and 21 is reduced. The power can be increased.

【0081】一方、上記の如く各電極20、21間に高
い被誘電率を有する液晶18を充填した静電アクチュエ
ータを単位アクチュエータとし、この単位アクチュエー
タを変位方向に複数積層してストロークの長い静電アク
チュエータを構成してもよい。
On the other hand, as described above, the electrostatic actuator in which the liquid crystal 18 having a high dielectric constant is filled between the electrodes 20 and 21 is used as a unit actuator, and a plurality of the unit actuators are laminated in the displacement direction to have a long stroke. An actuator may be configured.

【0082】このような積層した静電アクチュエータで
あれば、積層数に応じたストロークが得られ、例えば空
気を充填した場合と比較して同一ストロークを得るのに
積層数を減らすことができる。例えば、液晶18の比誘
電率εrcが10であれば、積層数は約3分の1にでき
る。
With such a laminated electrostatic actuator, a stroke corresponding to the number of laminated layers can be obtained. For example, the number of laminated layers can be reduced to obtain the same stroke as compared with the case where air is filled. For example, if the relative permittivity εrc of the liquid crystal 18 is 10, the number of stacked layers can be reduced to about 1/3.

【0083】又、力を大きくするには、単位アクチュエ
ータを並列に配列すればよいが、この場合も単位アクチ
ュエータの数を減らすことができる。例えば、液晶18
の比誘電率εrcが10であれば、集積数は約10分の1
にできる。 (5) 次に本発明の第4の実施例について説明する。
To increase the force, the unit actuators may be arranged in parallel, but in this case as well, the number of unit actuators can be reduced. For example, the liquid crystal 18
If the relative permittivity εrc of is 10, the number of integration is about 1/10.
You can (5) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0084】図14は静電アクチュエータの構成図であ
る。弾性を有する電極支持体30には、複数の電極31
〜36(第1の電極群)が所定間隔で配列されている。
又、他方の弾性を有する電極支持体37には、複数の電
極38〜43(第2の電極群)が、各電極31〜36と
対向する位置にそれぞれ所定間隔で配列されている。こ
れにより、各電極対31と38、32と39、…36と
43によりそれぞれコンデンサが形成される。
FIG. 14 is a block diagram of an electrostatic actuator. The electrode support 30 having elasticity has a plurality of electrodes 31.
36 (first electrode group) are arranged at predetermined intervals.
Further, on the other elastic electrode support 37, a plurality of electrodes 38 to 43 (second electrode group) are arranged at predetermined positions at positions facing the respective electrodes 31 to 36. As a result, capacitors are formed by the electrode pairs 31 and 38, 32 and 39, ... 36 and 43, respectively.

【0085】ここで、他方の電極支持体37は、一方の
電極支持体30と比較してその厚みが格段に薄く形成さ
れている。これら電極支持体30と37との間、つまり
各電極31〜36と各電極38〜43との間には、上記
各実施例と同様のゲル状又は液状の液晶18が充填され
ている。
Here, the other electrode support body 37 is formed to be remarkably thinner than the one electrode support body 30. Between the electrode supports 30 and 37, that is, between the electrodes 31 to 36 and the electrodes 38 to 43, the same gel-like or liquid crystal 18 as in the above embodiments is filled.

【0086】他方の電極支持体37上には、可動子44
が載置されている。この可動子44には、電極支持体3
7との間で強い摩擦力が生じるように、何らかの機構に
よって予め接触面に対して垂直方向に力Sが加わってい
る。
On the other electrode support 37, a mover 44 is provided.
Is placed. The mover 44 includes an electrode support 3
The force S is applied in advance in a direction perpendicular to the contact surface by some mechanism so that a strong frictional force is generated between the contact surface 7 and the contact surface 7.

【0087】通電装置45は、各電極対31と38、3
2と39、…36と43とを選択的に通電するもので、
ここでは各電極対31と38、32と39、…36と4
3の順序で順次通電し、これを繰り返して行う機能を有
している。
The energizing device 45 includes electrode pairs 31 and 38, 3 and 3.
2 and 39, ... 36 and 43 are selectively energized,
Here, each electrode pair 31 and 38, 32 and 39, ... 36 and 4
It has a function of sequentially energizing in the order of 3 and repeating this.

【0088】次に上記の如く構成された静電アクチュエ
ータの作用について説明する。通電装置45は、各電極
対31と38、32と39、…36と43の順序で順次
通電する。
Next, the operation of the electrostatic actuator constructed as described above will be described. The energizing device 45 sequentially energizes the electrode pairs 31 and 38, 32 and 39, ... 36 and 43 in this order.

【0089】この通電により各電極対31と38、32
と39、…36と43の順序で吸引力が働き、各電極3
8〜43は、それぞれ対応する各電極31〜36に吸引
される。これにより、各電極対31と38、32と3
9、…36と43の順序で電極間距離が短くなる。
By this energization, each electrode pair 31 and 38, 32
, 39, ... 36 and 43 in this order, the suction force acts, and each electrode 3
8 to 43 are attracted to the corresponding electrodes 31 to 36, respectively. As a result, each electrode pair 31 and 38, 32 and 3
The distance between the electrodes becomes shorter in the order of 9, ... 36 and 43.

【0090】これにより、電極支持体37は、各電極3
8〜43の変位に応動して変形し、その変形部分が波状
に移動する。従って、可動子44は、第1状態〜第3状
態に示すように電極支持体37における波状の移動方向
とは反対方向に移動する。この可動子44の移動を取り
出すことでアクチュエータとして機能する。
As a result, the electrode support 37 is connected to each electrode 3
It deforms in response to the displacement of 8 to 43, and the deformed portion moves in a wavy shape. Therefore, the mover 44 moves in the direction opposite to the wavy movement direction of the electrode support 37 as shown in the first to third states. By taking out the movement of the mover 44, it functions as an actuator.

【0091】このように第4の実施例においては、各電
極対31と38、32と39、…36と43の間に比誘
電率の高い液晶18を充填してこれら電極対31と3
8、32と39、…36と43を順次通電し、このとき
の各電極対の変位に応動して電極支持体37に波状の移
動を発生させて可動子44を移動させるようにしたの
で、各電極対31と38、32と39、…36と43に
おける吸引力を増大して波状の移動力を大きくできる。
As described above, in the fourth embodiment, the liquid crystal 18 having a high relative dielectric constant is filled between the electrode pairs 31 and 38, 32 and 39, ...
36, 43 are sequentially energized, and in response to the displacement of each electrode pair at this time, a wavy movement is generated in the electrode support body 37 to move the mover 44. The wavy movement force can be increased by increasing the attraction force at each electrode pair 31, 38, 32, 39, ... 36, 43.

【0092】ここで、電極間移動距離が一定の場合、す
なわち電極支持体37の振幅が一定の場合、各電極対3
1と38、32と39、…36と43の間が空気により
満たされている場合と比較して、比誘電率εrcと同じ倍
数だけ吸引力は増大する。例えば、液晶18の比誘電率
εrcが10であれば、吸引力は10倍となる。従って、
駆動力もその分増大できる。 (6) 次に本発明の第5の実施例について説明する。
Here, when the moving distance between the electrodes is constant, that is, when the amplitude of the electrode support 37 is constant, each electrode pair 3
Compared with the case where the space between 1 and 38, 32 and 39, ... 36 and 43 is filled with air, the suction force increases by the same multiple as the relative permittivity εrc. For example, if the relative permittivity εrc of the liquid crystal 18 is 10, the suction force will be 10 times. Therefore,
The driving force can be increased accordingly. (6) Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.

【0093】図15は静電アクチュエータの構成図であ
る。一対のコイル状電極50、51は、それぞれ絶縁膜
52、53によりコートされ、かつ互いに接着されてい
る。これにより、一対のコイル状電極50、51は、コ
ンデンサを形成している。
FIG. 15 is a block diagram of an electrostatic actuator. The pair of coil electrodes 50 and 51 are coated with insulating films 52 and 53, respectively, and are adhered to each other. As a result, the pair of coil electrodes 50, 51 form a capacitor.

【0094】又、一対のコイル状電極50、51は、弾
性部材により形成され、通常は所定のコイルピッチをも
つコイル形状となってる。そして、これらコイル状電極
50、51は、スイッチ54を介して直流電源Vが接続
されている。
The pair of coil-shaped electrodes 50, 51 are formed of an elastic member and usually have a coil shape having a predetermined coil pitch. A DC power supply V is connected to the coil electrodes 50 and 51 via a switch 54.

【0095】この一対のコイル状電極50、51のコイ
ルピッチ間は、上記各実施例と同様にゲル状又は液状の
液晶18により充填されている。次に上記の如く構成さ
れた静電アクチュエータの作用について説明する。
A space between the coil pitches of the pair of coil-shaped electrodes 50, 51 is filled with a gel-like or liquid-state liquid crystal 18 as in the above-mentioned embodiments. Next, the operation of the electrostatic actuator configured as described above will be described.

【0096】スイッチ54を閉じると、一対のコイル状
電極50、51間に直流電源Vが接続されてこれらコイ
ル状電極50、51間に電界が発生する。そうすると、
図15の状態にある各コイル状電極50、51は、上記
式(3) で示される吸引力Fvが発生して互いに近づこう
とする。
When the switch 54 is closed, the DC power supply V is connected between the pair of coil-shaped electrodes 50 and 51, and an electric field is generated between these coil-shaped electrodes 50 and 51. Then,
The coiled electrodes 50 and 51 in the state of FIG. 15 try to approach each other due to the attraction force Fv expressed by the above formula (3).

【0097】この吸引力Fvにより各コイル状電極5
0、51自身が変形し、これらコイル状電極50、51
は、図16に示すように吸引力Fvに対して弾性反力と
負荷力との和が釣り合う位置まで移動する。なお、図1
6では各コイル状電極50、51が互いに密着するまで
移動する。
By this attraction force Fv, each coil-shaped electrode 5
0, 51 itself is deformed, and these coiled electrodes 50, 51
Moves to a position where the sum of the elastic reaction force and the load force balances the suction force Fv, as shown in FIG. Note that FIG.
At 6, the coiled electrodes 50 and 51 move until they come into close contact with each other.

【0098】従って、このコイル状電極50、51の変
位を取り出すことによってアクチュエータとして機能と
する。このように上記第5の実施例においては、一対の
コイル状電極50、51のコイルピッチ間に比誘電率の
高い液晶18を満たして通電を行うようにしたので、こ
の液晶18により増大した吸引力による各コイル状電極
50、51の変位を取り出すことができる。
Therefore, by taking out the displacement of the coiled electrodes 50, 51, it functions as an actuator. As described above, in the fifth embodiment, the liquid crystal 18 having a high relative permittivity is filled between the coil pitches of the pair of coil-shaped electrodes 50 and 51 to energize the liquid crystal 18, so that the liquid crystal 18 increases suction. The displacement of each coil-shaped electrode 50, 51 due to the force can be taken out.

【0099】ストローク(コイルピッチ)が一定の場
合、一対のコイル状電極50、51間が空気により満た
されている場合よりも比誘電率εrcと同一倍数だけ吸引
力Fvは増大する。例えば、液晶18の比誘電率εrcが
10であれば、吸引力Fvは10倍となる。
When the stroke (coil pitch) is constant, the attraction force Fv increases by the same multiple of the relative permittivity εrc as compared with the case where the space between the pair of coil electrodes 50, 51 is filled with air. For example, if the relative permittivity εrc of the liquid crystal 18 is 10, the suction force Fv will be 10 times.

【0100】又、吸引力Fvを同じにした場合、ストロ
ーク(コイルピッチ)は、液晶18の比誘電率εrcの1
/2乗倍の長さにすることができる。例えば、液晶18
の比誘電率εrcが10であれば、ストロークは3.16
倍となる。 (7) 次に本発明の第6の実施例について説明する。
When the attraction force Fv is the same, the stroke (coil pitch) is 1 of the relative permittivity εrc of the liquid crystal 18.
The length can be doubled. For example, the liquid crystal 18
If the relative permittivity εrc of is 10, the stroke is 3.16.
Doubled. (7) Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.

【0101】図17は静電アクチュエータの構成図であ
る。電極支持体60上には、複数の電極が所定間隔で配
列されて電極群61が形成されている。この電極群61
の各電極には、スイッチ群62を構成する各スイッチが
それぞれ接続されている。そして、これらスイッチは、
直流電源Vに共通接続されている。
FIG. 17 is a block diagram of an electrostatic actuator. On the electrode support 60, a plurality of electrodes are arranged at a predetermined interval to form an electrode group 61. This electrode group 61
Each of the switches forming the switch group 62 is connected to each of the electrodes. And these switches
Commonly connected to the DC power supply V.

【0102】又、スイッチ群62は、通電装置63によ
り各スイッチが選択的に切換え制御、例えば図面上左右
方向のいずれかに走査して切換え制御されるものとなっ
ている。
In the switch group 62, each switch is selectively controlled to be switched by the energizing device 63, for example, the switch is controlled by scanning in either the left or right direction in the drawing.

【0103】電極群61上には、絶縁膜64を介して膜
状電極65が予め変形部65a、65bを形成した形状
で載置されている。従って、これら電極群61と膜状電
極65とによりコンデンサが形成されている。
A film electrode 65 is placed on the electrode group 61 with an insulating film 64 interposed therebetween in a shape in which the deformed portions 65a and 65b are formed in advance. Therefore, the electrode group 61 and the film electrode 65 form a capacitor.

【0104】又、これら電極群61と膜状電極65との
間、及び膜状電極65の周囲は、上記各実施例と同様の
ゲル状又は液状の液晶18により満たされている。次に
上記の如く構成された静電アクチュエータの作用につい
て説明する。
Further, the space between the electrode group 61 and the film electrode 65 and the periphery of the film electrode 65 are filled with the same gel or liquid crystal 18 as in each of the above embodiments. Next, the operation of the electrostatic actuator configured as described above will be described.

【0105】通電装置63よってスイッチ群62の各ス
イッチのうち所望のスイッチを選択して直流電源V側に
接続すると、そのスイッチにあたる電極と膜状電極65
との間に電圧が印加されて電界が発生し、その部分の膜
状電極65は、上記式(3) に示す吸引力Fvにより互い
に引き付け合おうとする。
When a desired switch is selected from the switches of the switch group 62 by the energizing device 63 and connected to the DC power source V side, the electrode corresponding to the switch and the film electrode 65 are connected.
A voltage is applied between the two and an electric field is generated, and the film electrodes 65 in that part try to attract each other by the attractive force Fv shown in the above formula (3).

【0106】この吸引力Fvにより膜状電極65は、変
形し、吸引力Fvに対して弾性反力と負荷力の和が釣り
合う位置まで移動するか、電極61に吸着される。これ
により、直流電源Vを接続する電極群61の各電極を順
次走査すると、膜状電極65の電極61に吸着される部
分も順次移動し、膜状電極65の各変形部65a、65
bも順次移動する。
The film-like electrode 65 is deformed by the attraction force Fv and moves to a position where the sum of the elastic reaction force and the load force balances with the attraction force Fv, or the film electrode 65 is attracted to the electrode 61. As a result, when each electrode of the electrode group 61 that connects the DC power source V is sequentially scanned, the portion of the film electrode 65 that is adsorbed by the electrode 61 also sequentially moves, and the deformed portions 65 a and 65 of the film electrode 65 are sequentially moved.
b also moves sequentially.

【0107】従って、これら変形部65a、65bの移
動を取り出すことによって静電アクチュエータとして機
能できる。このように上記第6の実施例においては、電
極群61と膜状電極65との間で通電を行うと、電極群
61との間の液晶18により増大した吸引力によって膜
状電極65における変形部65a、65bを移動させる
ようにしたので、液晶18により増大した吸引力により
膜状電極65の変形部65a、65bの移動を取り出す
ことができる。
Therefore, it is possible to function as an electrostatic actuator by taking out the movement of the deforming portions 65a and 65b. As described above, in the sixth embodiment, when electricity is applied between the electrode group 61 and the film electrode 65, the film electrode 65 is deformed by the suction force increased by the liquid crystal 18 between the electrode group 61 and the electrode group 61. Since the portions 65a and 65b are moved, the movement of the deformed portions 65a and 65b of the film electrode 65 can be taken out by the suction force increased by the liquid crystal 18.

【0108】この場合、電極群61と膜状電極65との
間が空気により満たされている場合よりも比誘電率εrc
と同一倍数だけ吸引力Fvは増大する。例えば、液晶1
8の比誘電率εrcが10であれば、吸引力Fvは10倍
となる。従って、より弾性反力の強い膜状電極65を用
いることができ、より強い出力を得ることができる。 (8) 次に本発明の第7の実施例について説明する。
In this case, the relative permittivity εrc is higher than that in the case where the space between the electrode group 61 and the film electrode 65 is filled with air.
And the suction force Fv increases by the same multiple. For example, liquid crystal 1
If the relative permittivity εrc of 8 is 10, the attractive force Fv will be 10 times. Therefore, the film electrode 65 having a stronger elastic reaction force can be used, and a stronger output can be obtained. (8) Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.

【0109】図18は静電アクチュエータの構成図であ
る。対向配置された各電極支持体70、71には、それ
ぞれ所定間隔で複数の電極を配列した第1の電極群7
2、第2の電極群73が固定支持されている。なお、こ
れら第1の電極群72と第2の電極群73とにおける各
電極同士は、それぞれ対向配置されている。
FIG. 18 is a block diagram of an electrostatic actuator. A first electrode group 7 in which a plurality of electrodes are arranged at predetermined intervals on each of the electrode supports 70 and 71 arranged to face each other.
2. The second electrode group 73 is fixedly supported. The electrodes in the first electrode group 72 and the second electrode group 73 are arranged to face each other.

【0110】これら第1の電極群72と第2の電極群7
3とは、それぞれに共通接続されて直流電源Vに接続さ
れている。そして、第2の電極群73の各スイッチと直
流電源Vとの間には、それぞれスイッチが接続されてス
イッチ群74が形成されている。
The first electrode group 72 and the second electrode group 7
3 are commonly connected to each other and connected to the DC power supply V. The switches are connected between the switches of the second electrode group 73 and the DC power source V to form a switch group 74.

【0111】通電装置75は、スイッチ群74の各スイ
ッチを選択的に開閉制御、例えば図面上左右方向のいず
れかに走査して開閉制御する機能を有している。第1の
電極群72と第2の電極群73との空間は、上記各実施
例と同様のゲル状又は液状の液晶18により満たされて
いる。
The energization device 75 has a function of selectively opening / closing each switch of the switch group 74, for example, controlling the opening / closing by scanning in either the left or right direction in the drawing. The space between the first electrode group 72 and the second electrode group 73 is filled with the same gel-like or liquid crystal 18 as in the above-described embodiments.

【0112】又、第1の電極群72と第2の電極群73
との間には、液晶18により満たされて可動子76が配
置されている。この可動子76は、電界中で変形する高
分子材料により形成されている。
In addition, the first electrode group 72 and the second electrode group 73
A movable element 76 filled with the liquid crystal 18 is disposed between and. The mover 76 is made of a polymer material that deforms in an electric field.

【0113】次に上記の如く構成された静電アクチュエ
ータの作用について説明する。通電装置75により閉じ
るスイッチを、第1及び第2の電極群72、73の各電
極のうち可動子76近傍の各電極に対応するスイッチと
すると、その各電極間に電圧が印加されて電界が発生
し、可動子76は電束の方向に応じて変形方向が変わ
る。
Next, the operation of the electrostatic actuator configured as described above will be described. When the switch closed by the energization device 75 is a switch corresponding to each electrode in the vicinity of the mover 76 among the electrodes of the first and second electrode groups 72, 73, a voltage is applied between the electrodes and an electric field is generated. As a result, the direction of deformation of the mover 76 changes depending on the direction of the electric flux.

【0114】従って、可動子76の位置に合わせてスイ
ッチ群74を開閉制御し、第1及び第2の電極群72、
73の各電極の極性を変えていくと、可動子76はその
極性に合わせて両方向にたわみ変形を繰り返し、液晶1
8から反力を受けてくねりながら前進する。
Therefore, the switch group 74 is controlled to open and close according to the position of the mover 76, and the first and second electrode groups 72,
When the polarity of each electrode of 73 is changed, the mover 76 repeatedly bends and deforms in both directions according to the polarity, and the liquid crystal 1
It receives reaction force from 8 and moves forward while curving.

【0115】この可動子76の動きを取り出すことで静
電アクチュエータとして機能できる。このように上記第
7の実施例においては、第1と第2の電極群72、73
に対して選択的に通電を行って高分子材料の可動子76
を移動させるようにしたので、液晶18により増大した
吸引力によって可動子76を変形させて移動させること
ができる。
By taking out the movement of the mover 76, it can function as an electrostatic actuator. Thus, in the seventh embodiment, the first and second electrode groups 72, 73 are
The movable element 76 made of a polymer material is selectively energized with respect to
Is moved, the movable element 76 can be deformed and moved by the suction force increased by the liquid crystal 18.

【0116】ところで、通常の比誘電性の液体中や比誘
電率の低い液体中では、このような可動子76の動きを
させるほど電束密度を高めることはできない。従って、
通常は比誘電率の高い水中で行うが、電気分解や消費電
流が大きい等の問題がある。ところが、上記の如く水を
液晶18に置き換えると、高い絶縁性が得られ消費電流
が激減でき、そのうえ高い電圧を印加することが可能と
なり、より安定した動作ができる。 (9) 上記各実施例から本発明静電アクチュエータにより
奏される効果をまとめると次の通りとなる。
By the way, the electric flux density cannot be increased to such an extent that the mover 76 moves in a normal dielectric liquid or a liquid having a low dielectric constant. Therefore,
Usually, it is performed in water having a high relative dielectric constant, but there are problems such as electrolysis and large current consumption. However, when water is replaced by the liquid crystal 18 as described above, a high insulating property can be obtained, the current consumption can be drastically reduced, and a high voltage can be applied, and a more stable operation can be performed. (9) The effects produced by the electrostatic actuator of the present invention can be summarized from the above-described embodiments as follows.

【0117】2つ以上の電極で電界を形成した空間を高
い比誘電率を持つ液体又はゲル状の液晶により充填する
ので、固定子である電極と可動子とによって形成される
コンデンサの容量を増加させることができ、飛躍的に可
動子への吸引力を高めることができる。
Since the space in which an electric field is formed by two or more electrodes is filled with a liquid or gel liquid crystal having a high relative dielectric constant, the capacity of the capacitor formed by the stator electrode and the mover is increased. It is possible to dramatically increase the suction force to the mover.

【0118】又、各電極対と可動子との間にゲル状又は
液状の液晶の薄膜を形成することで、電極と可動子との
ギャップを適当な大きさにすることができる。これによ
り、比較的大きな規模でアクチュエータを作製でき、長
いストロークを移動できるアクチュエータを得ることが
できる。
By forming a thin film of gel-like or liquid crystal between each electrode pair and the mover, the gap between the electrode and the mover can be made to have an appropriate size. This makes it possible to manufacture an actuator on a relatively large scale and obtain an actuator that can move a long stroke.

【0119】さらに、潤滑性のある固体や、液体又はゲ
ルを電極と可動子との間に挿入することにより、両者の
間に生じる摩擦力を低減できる。又、電極間の吸引力を
利用する方式のアクチュエータにおいて、1つの駆動単
位で大きなストロークがとれ、単位長さ当たりのストロ
ークを大きくできる。これにより、ストロークを従来と
同一にした場合には、大きな力を発生できる。
Further, by inserting a lubricating solid, liquid or gel between the electrode and the mover, the frictional force generated between them can be reduced. Further, in the actuator of the type that uses the attractive force between the electrodes, a large stroke can be taken in one drive unit, and the stroke per unit length can be increased. This makes it possible to generate a large force when the stroke is the same as the conventional one.

【0120】比誘電率の高い液体として一部のアルコー
ル系の液体があるが、これらは引火性が高く、高電圧を
印加するには火災や爆発の危険がある。又、極めて高い
比誘電率を持つ液体として知られる水も、抵抗が比較的
小さく絶縁性に問題がある上に、電気分解を避けるため
に交流駆動する必要があり、エネルギー損失が大きくな
りやすかった。
Although some alcohol-based liquids have a high relative dielectric constant, they are highly flammable, and there is a risk of fire or explosion when a high voltage is applied. In addition, water, which is known as a liquid with an extremely high relative permittivity, has a relatively small resistance and has a problem with insulation, and also needs to be driven by alternating current in order to avoid electrolysis, and energy loss tends to be large. .

【0121】ところが、液晶は、絶縁性が高く、電気分
解の虞もないことから、かかる問題を一気に解決でき
る。以上の効果を総合すれば、液晶を用いることで静電
アクチュエータの実効出力を大幅に大きくすることがで
き、出力/容積比や出力/重量比を高めることができ
る。
However, since the liquid crystal has a high insulating property and there is no fear of electrolysis, such a problem can be solved at once. When the above effects are combined, the effective output of the electrostatic actuator can be significantly increased by using the liquid crystal, and the output / volume ratio and the output / weight ratio can be increased.

【0122】[0122]

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、実
効出力を大幅に大きくできる静電アクチュエータを提供
できる。
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide the electrostatic actuator capable of significantly increasing the effective output.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わる静電アクチュエータの原理を説
明するための図。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of an electrostatic actuator according to the present invention.

【図2】同静電アクチュエータの原理を説明するための
図。
FIG. 2 is a view for explaining the principle of the electrostatic actuator.

【図3】各電極間の吸引力を説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining a suction force between electrodes.

【図4】同各電極間の吸引力を説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining an attraction force between the electrodes.

【図5】可動子の無い各電極間の吸引力を説明するため
の図。
FIG. 5 is a diagram for explaining an attraction force between electrodes without a mover.

【図6】同可動子の無い各電極間の吸引力を説明するた
めの図。
FIG. 6 is a diagram for explaining an attraction force between electrodes without the mover.

【図7】本発明に係わる静電アクチュエータの第1の実
施例を示す構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a first embodiment of an electrostatic actuator according to the present invention.

【図8】同静電アクチュエータの第1の実施例を示す構
成図。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a first embodiment of the electrostatic actuator.

【図9】液晶の比誘電率に対する推力の変化を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a change in thrust with respect to relative dielectric constant of liquid crystal.

【図10】液晶の比誘電率に対する推力の増加率を示す
図。
FIG. 10 is a diagram showing a rate of increase in thrust with respect to relative dielectric constant of liquid crystal.

【図11】本発明に係わる静電アクチュエータの第2の
実施例を示す構成図。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a second embodiment of the electrostatic actuator according to the present invention.

【図12】同静電アクチュエータの第2の実施例を示す
構成図。
FIG. 12 is a configuration diagram showing a second embodiment of the electrostatic actuator.

【図13】本発明に係わる静電アクチュエータの第3の
実施例を示す構成図。
FIG. 13 is a configuration diagram showing a third embodiment of an electrostatic actuator according to the present invention.

【図14】本発明に係わる静電アクチュエータの第4の
実施例を示す構成図。
FIG. 14 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of an electrostatic actuator according to the present invention.

【図15】本発明に係わる静電アクチュエータの第5の
実施例を示す構成図。
FIG. 15 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of an electrostatic actuator according to the present invention.

【図16】同静電アクチュエータの変位状態を示す図。FIG. 16 is a diagram showing a displacement state of the electrostatic actuator.

【図17】本発明に係わる静電アクチュエータの第6の
実施例を示す構成図。
FIG. 17 is a configuration diagram showing a sixth embodiment of an electrostatic actuator according to the present invention.

【図18】本発明に係わる静電アクチュエータの第7の
実施例を示す構成図。
FIG. 18 is a configuration diagram showing a seventh embodiment of an electrostatic actuator according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,11,20,21…電極、 17,44,76……可動子、 18…液晶、 19a,19b…保護用の液晶、 25,26,30,37,60,70,71…電極支持
体、 27,28…スペーサ、 31〜36,72…第1の電極群、 38〜43,73…第2の電極群、 45,63,75…通電装置、 50,51…コイル状電極、 52,53…絶縁膜、 61…電極群、 62,74…スイッチ群、 65…膜状電極。
10, 11, 20, 21 ... Electrode, 17, 44, 76 ... Mover, 18 ... Liquid crystal, 19a, 19b ... Protective liquid crystal, 25, 26, 30, 37, 60, 70, 71 ... Electrode support , 27, 28 ... Spacers, 31-36, 72 ... First electrode group, 38-43, 73 ... Second electrode group, 45, 63, 75 ... Energizing device, 50, 51 ... Coil-shaped electrode, 52, 53 ... Insulating film, 61 ... Electrode group, 62,74 ... Switch group, 65 ... Membrane electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−285478(JP,A) 特開 平4−207981(JP,A) 特開 平3−5720(JP,A) 特開 平1−186178(JP,A) 特開 平5−344753(JP,A) 特開 平5−276766(JP,A) 特開 平3−164073(JP,A) 特開 平6−46584(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 1/00 H02N 11/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-285478 (JP, A) JP-A-4-207981 (JP, A) JP-A-3-5720 (JP, A) JP-A-1- 186178 (JP, A) JP 5-344753 (JP, A) JP 5-276766 (JP, A) JP 3-164073 (JP, A) JP 6-46584 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02N 1/00 H02N 11/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 対向する少なくとも2つの電極と、可動
子とを備える静電アクチュエータであって、前記電極間
に高比誘電率液晶を充填し、さらに前記電極の表面に前
記高比誘電率液晶よりも高い比誘電率を有する高分子化
された液晶からなる保護膜を形成し、前記電極間に静電
場を付与することにより前記可動子に対して推力を働か
せることを特徴とする、静電アクチュエータ。
1. An electrostatic actuator comprising at least two electrodes facing each other and a mover, wherein a high relative dielectric constant liquid crystal is filled between the electrodes, and the high relative dielectric constant liquid crystal is further provided on a surface of the electrode. A protective film made of a polymerized liquid crystal having a higher relative dielectric constant is formed, and a thrust force is exerted on the mover by applying an electrostatic field between the electrodes. Actuator.
【請求項2】 液晶は、可動子に働く推力を所定値とす
るように各電極と可動子とのギャップに応じた比誘電率
を持つことを特徴とする請求項1記載の静電アクチュエ
ータ。
2. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the liquid crystal has a relative permittivity corresponding to a gap between each electrode and the mover so that a thrust acting on the mover has a predetermined value.
【請求項3】 前記推力が、対向する少なくとも2つの
電極間の吸引力によりこれら電極間のギャップを変位さ
せることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電アク
チュエータ。
3. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the thrust force displaces a gap between the two electrodes by an attractive force between at least two electrodes facing each other.
【請求項4】 2つの電極からなり、その少なくとも一
方の電極を電極群とすることを特徴とする請求項1記載
の静電アクチュエータ。
4. The electrostatic actuator according to claim 1, comprising two electrodes, at least one of which is a group of electrodes.
【請求項5】 他方の電極は、弾性を有する膜状電極で
あることを特徴とする請求項4記載の静電アクチュエー
タ。
5. The electrostatic actuator according to claim 4, wherein the other electrode is a film-shaped electrode having elasticity.
【請求項6】 対向配置された各電極間に比誘電率の高
い液晶を充填してこれら電極間に吸引力を発生させる単
位アクチュエータを複数形成し、これら単位アクチュエ
ータを変位方向に積層して成ることを特徴とする請求項
1〜3のいずれかに記載の静電アクチュエータ。
6. A plurality of unit actuators for filling a liquid crystal having a high relative dielectric constant between the electrodes arranged to face each other to generate an attractive force between these electrodes, and stacking the unit actuators in a displacement direction. The electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
【請求項7】 固定された第1の電極群と、弾性を有す
る電極支持体と、この電極支持体に対して前記第1の電
極群と対応する位置に配置された第2の電極群と、少な
くともこれら第1と第2の電極群の間に充填された比誘
電率の高い液晶と、前記電極支持体に載置された可動子
と、前記第1と第2の電極群に対して選択的に通電を行
う通電手段とを具備したことを特徴とする、請求項1に
記載の静電アクチュエータ。
7. A fixed first electrode group, an electrode support having elasticity, and a second electrode group arranged at a position corresponding to the first electrode group with respect to the electrode support. , At least the liquid crystal having a high relative permittivity filled between the first and second electrode groups, the mover mounted on the electrode support, and the first and second electrode groups. The electrostatic actuator according to claim 1, further comprising an energizing unit that selectively energizes.
【請求項8】 絶縁膜を介して互いに接着された一対の
コイル状電極と、このコイル状電極のコイルピッチ間を
満たす比誘電率の高い液晶と、前記コイル状電極に通電
を行う通電手段とを具備したことを特徴とする、請求項
1に記載の静電アクチュエータ。
8. A pair of coil-shaped electrodes adhered to each other via an insulating film, a liquid crystal having a high relative permittivity satisfying a coil pitch between the coil-shaped electrodes, and an energizing means for energizing the coil-shaped electrodes. The electrostatic actuator according to claim 1, further comprising:
【請求項9】 複数の電極を配列した電極群と、この電
極群に対して絶縁膜を介して配置された弾性を有する膜
状電極と、少なくとも前記電極群と前記膜状電極との間
に充填された比誘電率の高い液晶と、前記膜状電極と前
記電極群の各電極との間を選択的に通電する通電手段と
を具備したことを特徴とする、請求項1に記載の静電ア
クチュエータ。
9. An electrode group in which a plurality of electrodes are arranged, a film-shaped electrode having elasticity arranged on the electrode group via an insulating film, and at least between the electrode group and the film-shaped electrode. The static liquid crystal display device according to claim 1, further comprising: a filled liquid crystal having a high relative dielectric constant and an energizing unit that selectively energizes between the film electrode and each electrode of the electrode group. Electric actuator.
【請求項10】 複数の電極を配列した第1の電極群
と、この第1の電極群に対して対向配置された複数の電
極から成る第2の電極群と、これら第1と第2の電極群
との間に配置され、電界が加わることにより変形する高
分子材料から成る可動子と、これら第1と第2の電極群
との間に充填された比誘電率の高い液晶とを具備したこ
とを特徴とする、請求項1に記載の静電アクチュエー
タ。
10. A first electrode group in which a plurality of electrodes are arranged, a second electrode group including a plurality of electrodes arranged to face the first electrode group, and the first and second electrode groups. A movable element made of a polymer material which is arranged between the electrode group and deforms when an electric field is applied, and a liquid crystal having a high relative dielectric constant filled between the first and second electrode groups. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein:
【請求項11】 液晶が液状又はゲル状であることを特
徴とする請求項1〜10のいずれか1項記載の静電アク
チュエータ。
11. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the liquid crystal is liquid or gel.
【請求項12】 液晶が、ネマチック相又はコレステリ
ック相であることを特徴とする請求項1〜11のいずれ
か1項記載の静電アクチュエータ。
12. The electrostatic actuator according to claim 1, wherein the liquid crystal has a nematic phase or a cholesteric phase.
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