JPS6348138B2 - - Google Patents
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- JPS6348138B2 JPS6348138B2 JP53102052A JP10205278A JPS6348138B2 JP S6348138 B2 JPS6348138 B2 JP S6348138B2 JP 53102052 A JP53102052 A JP 53102052A JP 10205278 A JP10205278 A JP 10205278A JP S6348138 B2 JPS6348138 B2 JP S6348138B2
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- Japan
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- fixed
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- movable
- electrode
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、静電吸引力とばね復元力によつて接
点を開閉させる機構を有する継電器に関するもの
である。
点を開閉させる機構を有する継電器に関するもの
である。
一般に、機械式の継電器は信号電流を断続する
ための少なくとも一対の接点、各接点を保持する
ばねまたは支持板、および接点を開閉させるため
のばね変位機構等からなる。前記接点は可動接点
と固定接点とからなり、多くの継電器では、可動
接点は可動ばね上に、固定接点は固定ばねまたは
接点支持板上に設けられている。
ための少なくとも一対の接点、各接点を保持する
ばねまたは支持板、および接点を開閉させるため
のばね変位機構等からなる。前記接点は可動接点
と固定接点とからなり、多くの継電器では、可動
接点は可動ばね上に、固定接点は固定ばねまたは
接点支持板上に設けられている。
また、継電器は可動接点および固定接点に接続
されている導体および信号電流用端子、ばね変位
機構を電気的に動作させるための駆動電流が流れ
る導体および端子を有し、継電器内では信号電流
が流れる回路と駆動電流が流れる回路は互いに絶
縁され独立している。
されている導体および信号電流用端子、ばね変位
機構を電気的に動作させるための駆動電流が流れ
る導体および端子を有し、継電器内では信号電流
が流れる回路と駆動電流が流れる回路は互いに絶
縁され独立している。
可動接点と固定接点の開閉動作は、ばね変位機
構とばね復元力を利用した可動ばねの変位動作に
よつて行われる。ばね変位機構としては電磁吸引
力を利用した電磁駆動形、静電吸引力を利用した
静電駆動形等がある。
構とばね復元力を利用した可動ばねの変位動作に
よつて行われる。ばね変位機構としては電磁吸引
力を利用した電磁駆動形、静電吸引力を利用した
静電駆動形等がある。
本発明が属する静電駆動形継電器の従来のもの
は第１図および第２図に示すように、ガラス基板
１上に設けた固定電極板２、一端をガラス基板１
上に固定されたばね板としてのプラスチツク薄板
３、該プラスチツク薄板３に基端側を取りつけら
れた可動ガラス板４、該可動ガラス板に設けた可
動電極板５、固定電極端子６を端部に形成した固
定電極板接続導体７、可動電極板端子８を端部に
形成した可動電極板接続導体９、前記可動電極板
５を固定、支持する金属固定部１０からなり、前
記固定電極板接続導体７および可動電極板接続導
体９を経由して電圧を印加されることにより固
定、可動両電極板２，５間に静電吸引力が働き、
可動ガラス板４の一端縁が金属固定部１０を支点
として回動し、可動ガラス板４に設けた可動接点
１１とガラス基板１に設けた信号端子１２に接続
されている固定接点１４とが接触し、信号線路を
閉成するものである。また１５は支持片１６によ
り支持され継電器の主要部を被う蓋体をなす上部
ガラス板、１７はハーメチツクシール部である。
は第１図および第２図に示すように、ガラス基板
１上に設けた固定電極板２、一端をガラス基板１
上に固定されたばね板としてのプラスチツク薄板
３、該プラスチツク薄板３に基端側を取りつけら
れた可動ガラス板４、該可動ガラス板に設けた可
動電極板５、固定電極端子６を端部に形成した固
定電極板接続導体７、可動電極板端子８を端部に
形成した可動電極板接続導体９、前記可動電極板
５を固定、支持する金属固定部１０からなり、前
記固定電極板接続導体７および可動電極板接続導
体９を経由して電圧を印加されることにより固
定、可動両電極板２，５間に静電吸引力が働き、
可動ガラス板４の一端縁が金属固定部１０を支点
として回動し、可動ガラス板４に設けた可動接点
１１とガラス基板１に設けた信号端子１２に接続
されている固定接点１４とが接触し、信号線路を
閉成するものである。また１５は支持片１６によ
り支持され継電器の主要部を被う蓋体をなす上部
ガラス板、１７はハーメチツクシール部である。
このような継電器の静電吸引力は、第３図に示
すように固定電極板２と可動電極板５の距離を一
端側でl0（ｍ）、他端側でl1（ｍ）とし、継電器をと
りまく大気の誘電率は真空の誘電率ε0（8.855×
10-12F／ｍ）にほぼ等しいことにより真空の誘電
率に置換え、可動電極板の電極面積をＳ（m2）、電
極板間電圧をＶ（volt）とすると、静電吸引力ｆ
（Ｎ）は ｆ＝（１／２）ε0SV2（１／l0l1） (1) で与えられる。
すように固定電極板２と可動電極板５の距離を一
端側でl0（ｍ）、他端側でl1（ｍ）とし、継電器をと
りまく大気の誘電率は真空の誘電率ε0（8.855×
10-12F／ｍ）にほぼ等しいことにより真空の誘電
率に置換え、可動電極板の電極面積をＳ（m2）、電
極板間電圧をＶ（volt）とすると、静電吸引力ｆ
（Ｎ）は ｆ＝（１／２）ε0SV2（１／l0l1） (1) で与えられる。
このような継電器では、静電吸引力が大きいこ
とが望ましい。静電吸引力を大にするには上記第
(1)式からも明らかなように、電極面積を大にする
か、電極板間距離を小さくするか、あるいは電極
板間電圧を高くするかの３つの手段が考えられ
る。しかし、電極面積を大きくすることは継電器
全体を大きくすることになり、また電極の平面
度、電極位置決めなどの機械的精度をより高度化
しなければならないので製作、組立て工数が複雑
化する。また電極板間距離を小さくすることも前
記と同様機械的に高精度が必要となり製作組立が
困難となるうえに、何等かの原因により両電極が
接触して短絡を起し易くなり、また電極板間距離
を小さくすることには両電極板間の絶縁耐力から
の限度がある。電極板間電圧を高くすることも同
様に両電極板間の絶縁上限度があり、却つて電極
間隔を大きくしなければならないという矛盾が生
じる。このように従来の構成のものでは静電吸引
力を容易に大にする有効な手段がなかつた。
とが望ましい。静電吸引力を大にするには上記第
(1)式からも明らかなように、電極面積を大にする
か、電極板間距離を小さくするか、あるいは電極
板間電圧を高くするかの３つの手段が考えられ
る。しかし、電極面積を大きくすることは継電器
全体を大きくすることになり、また電極の平面
度、電極位置決めなどの機械的精度をより高度化
しなければならないので製作、組立て工数が複雑
化する。また電極板間距離を小さくすることも前
記と同様機械的に高精度が必要となり製作組立が
困難となるうえに、何等かの原因により両電極が
接触して短絡を起し易くなり、また電極板間距離
を小さくすることには両電極板間の絶縁耐力から
の限度がある。電極板間電圧を高くすることも同
様に両電極板間の絶縁上限度があり、却つて電極
間隔を大きくしなければならないという矛盾が生
じる。このように従来の構成のものでは静電吸引
力を容易に大にする有効な手段がなかつた。
本発明は以上の点にかんがみ、電極板面積を大
にすることなく固定、可動両電極板間の静電吸引
力を大にし得るようにした静電駆動形継電器を提
供するものであつて、以下図面について詳細に説
明する。
にすることなく固定、可動両電極板間の静電吸引
力を大にし得るようにした静電駆動形継電器を提
供するものであつて、以下図面について詳細に説
明する。
本発明を２メーク接点を有する継電器に適用し
た一実施例を、第４図に縦断面図、第５図にその
要部を斜視図で示す。両図において、２１は絶縁
性板体、２２は絶縁性板体上に設けた駆動電圧を
印加する固定電極板、２３は固定電極板上に配設
した強誘電体または常誘電体の薄膜であつて、こ
の誘電体薄膜２３は誘電体材料の塗布、吹き付け
等によつて形成しても、また誘電体薄膜材を接着
材により貼着したもの、あるいは固定電極板２２
の表面に形成させた酸化膜であつてもよい。２４
−１，２４−２は前記絶縁性板体２１に配設さ
れ、その表面に頭部を突出させた２個の信号電流
路の固定接点であり、その相互間隔は後述する２
つの可動接点間隔と等しくえらばれる。２つの固
定接点２４−１，２４−２それぞれは前記絶縁性
板体２１下面に配設された導体２５−１と接続さ
れ、この導体の端部が固定側信号端子２５−２を
形成する。固定電極板２２の接続導体及び端子
（図示せず）も同様に設けられる。２６は比重の
小さいプラスチツクよりなる軽量な可動電極支持
板であり、前記固定電極２２と対坑する面に可動
電極板２７が設けられ、さらに、この可動電極支
持板２６内を貫通して埋め込まれ導電体を兼ねる
３個の平行に配設された支持ばね２８により支持
されている。各支持ばね２８−１，２８−２およ
び２８−３は前記絶縁性板体２１の端辺に固定さ
れた絶縁材よりなる固定部２９に固定されこの固
定部を基点として撓み得るようになつている。前
記３個のうちの１個の支持ばね２８−３は可動電
極板２７と接続され、一端部は駆動電圧を印加す
る可動電極端子３０を形成している。他の２個の
支持ばね２８−１，２８−２は可動接点板であ
り、信号電流路を兼ね平行に且つ相互の間隔が前
記２個の固定接点２４−１，２４−２の間隔と対
応するように配列され、前記可動電極支持板２６
から延展されたそれぞれの端部には信号電流路を
断続させる可動接点３１−１又は３１−２が配設
され、前記固定部２９に固定された他端部はそれ
ぞれ信号電流端子３２−１，３２−２が形成され
ている。かかる可動電極板２７を上面に有し、且
つ可動接点板である支持ばね２８−１，２８−２
を貫通させた可動電極支持板２６が本実施例の可
動接極子を構成している。
た一実施例を、第４図に縦断面図、第５図にその
要部を斜視図で示す。両図において、２１は絶縁
性板体、２２は絶縁性板体上に設けた駆動電圧を
印加する固定電極板、２３は固定電極板上に配設
した強誘電体または常誘電体の薄膜であつて、こ
の誘電体薄膜２３は誘電体材料の塗布、吹き付け
等によつて形成しても、また誘電体薄膜材を接着
材により貼着したもの、あるいは固定電極板２２
の表面に形成させた酸化膜であつてもよい。２４
−１，２４−２は前記絶縁性板体２１に配設さ
れ、その表面に頭部を突出させた２個の信号電流
路の固定接点であり、その相互間隔は後述する２
つの可動接点間隔と等しくえらばれる。２つの固
定接点２４−１，２４−２それぞれは前記絶縁性
板体２１下面に配設された導体２５−１と接続さ
れ、この導体の端部が固定側信号端子２５−２を
形成する。固定電極板２２の接続導体及び端子
（図示せず）も同様に設けられる。２６は比重の
小さいプラスチツクよりなる軽量な可動電極支持
板であり、前記固定電極２２と対坑する面に可動
電極板２７が設けられ、さらに、この可動電極支
持板２６内を貫通して埋め込まれ導電体を兼ねる
３個の平行に配設された支持ばね２８により支持
されている。各支持ばね２８−１，２８−２およ
び２８−３は前記絶縁性板体２１の端辺に固定さ
れた絶縁材よりなる固定部２９に固定されこの固
定部を基点として撓み得るようになつている。前
記３個のうちの１個の支持ばね２８−３は可動電
極板２７と接続され、一端部は駆動電圧を印加す
る可動電極端子３０を形成している。他の２個の
支持ばね２８−１，２８−２は可動接点板であ
り、信号電流路を兼ね平行に且つ相互の間隔が前
記２個の固定接点２４−１，２４−２の間隔と対
応するように配列され、前記可動電極支持板２６
から延展されたそれぞれの端部には信号電流路を
断続させる可動接点３１−１又は３１−２が配設
され、前記固定部２９に固定された他端部はそれ
ぞれ信号電流端子３２−１，３２−２が形成され
ている。かかる可動電極板２７を上面に有し、且
つ可動接点板である支持ばね２８−１，２８−２
を貫通させた可動電極支持板２６が本実施例の可
動接極子を構成している。
なお、３３は可動電極支持板２６のバツクスト
ツプを兼ねた蓋体であつて、固定板２１との協動
によつて筐体を形成している。３４は絶縁体の基
台である。
ツプを兼ねた蓋体であつて、固定板２１との協動
によつて筐体を形成している。３４は絶縁体の基
台である。
このような構成を有する本実施例の前記固定電
極板２２の接続導体および前記可動電極２７に接
続されている支持ばね２８−３を経由して直流駆
動電圧が印加されると、両電極板２２，２７間に
静電吸引力が生じ、支持ばね２８−１，２８−２
および２８−３が撓み、前記固定接点２４−１と
前記可動接点３１−１、および前記固定接点２４
−２と前記可動接点３１−２とがそれぞれ接触
し、一対の信号電流路を閉成する。
極板２２の接続導体および前記可動電極２７に接
続されている支持ばね２８−３を経由して直流駆
動電圧が印加されると、両電極板２２，２７間に
静電吸引力が生じ、支持ばね２８−１，２８−２
および２８−３が撓み、前記固定接点２４−１と
前記可動接点３１−１、および前記固定接点２４
−２と前記可動接点３１−２とがそれぞれ接触
し、一対の信号電流路を閉成する。
第６図は本発明の他の実施例の側断面図を示し
たものである。本実施例では駆動電圧印加用端子
および信号電流用端子の引き出し方向を前記実施
例と異ならしめたもので、固定側信号端子２５′
を可動側信号端子３２′と反対側へ突出させ、こ
れら両端子２５′および３２′を下方へ折曲したも
のである。
たものである。本実施例では駆動電圧印加用端子
および信号電流用端子の引き出し方向を前記実施
例と異ならしめたもので、固定側信号端子２５′
を可動側信号端子３２′と反対側へ突出させ、こ
れら両端子２５′および３２′を下方へ折曲したも
のである。
なお、上記実施例では固定接点２４を固定板２
１側にのみ設けたが、蓋体３３の内側にブレーク
側接点となる固定接点を設け、さらに前記導電性
支持ばね２８の裏面つまり蓋体３３の側にも可動
接点を設ければ、メーク・ブレーク接点組を有す
る静電駆動形継電器を実現することができる。
１側にのみ設けたが、蓋体３３の内側にブレーク
側接点となる固定接点を設け、さらに前記導電性
支持ばね２８の裏面つまり蓋体３３の側にも可動
接点を設ければ、メーク・ブレーク接点組を有す
る静電駆動形継電器を実現することができる。
また第４図、第５図においては誘電体薄膜２３
は固定電極板２２にのみ配設する構造を示した
が、前記可動電極板２７の固定電極板２２との対
向面に配設してもよく、あるいは固定および可動
両電極の各対向面に配設してもよい。
は固定電極板２２にのみ配設する構造を示した
が、前記可動電極板２７の固定電極板２２との対
向面に配設してもよく、あるいは固定および可動
両電極の各対向面に配設してもよい。
つぎに本発明の静電駆動継電器の静電吸引力特
性について述べるが、ここでは簡単のため対向す
る電極板の一方の側の電極にのみ誘電体薄膜を配
設した場合について説明する。
性について述べるが、ここでは簡単のため対向す
る電極板の一方の側の電極にのみ誘電体薄膜を配
設した場合について説明する。
第７図に模式化した側断面図で示したように支
持ばね２８の固定点に近い方の可動電極板２７の
端部における可動、固定両電極板間の距離をl0、
可動電極板２７の上記端部と反対側端部における
両電極板間の距離をl1（l0，l1とを誘電体薄膜２３
の表面からの距離）、誘電体薄膜２３の厚さをＬ
とし、また誘電体薄膜２３の誘電率をε、電極面
積をＳ、電極板間印加電圧をＶとすると、両電極
間に働く力ｆ（Ｎ）は、 ｆ＝（１／２）ε0SV2〔｛l0＋（ε0／ε）Ｌ
｝｛l1＋（ε0／ε）Ｌ｝〕-1(2) で与えられる。比誘電率ε′（＝ε／ε0）を用いて
上記第(2)式を書き直すと、 （１／２）ε0SV2｛（l0＋Ｌ／ε′）（
l1＋Ｌ／ε′）｝-1(3) となる。第(3)式から得られる両電極板間に働く力
をf1とし、前記第(1)式で求めた誘電体薄膜が介在
しない場合のそれをf2とすると f1／f2＝（l0＋Ｌ）（l1＋Ｌ）／（l0＋Ｌ／
ε′）（l1＋Ｌ／ε′）(4) となる。第(4)式より、誘電体薄膜２３を設けるこ
とにより、従来のように誘電体薄膜を設けないも
のより静電吸引力が大になることが明らかであ
る。
持ばね２８の固定点に近い方の可動電極板２７の
端部における可動、固定両電極板間の距離をl0、
可動電極板２７の上記端部と反対側端部における
両電極板間の距離をl1（l0，l1とを誘電体薄膜２３
の表面からの距離）、誘電体薄膜２３の厚さをＬ
とし、また誘電体薄膜２３の誘電率をε、電極面
積をＳ、電極板間印加電圧をＶとすると、両電極
間に働く力ｆ（Ｎ）は、 ｆ＝（１／２）ε0SV2〔｛l0＋（ε0／ε）Ｌ
｝｛l1＋（ε0／ε）Ｌ｝〕-1(2) で与えられる。比誘電率ε′（＝ε／ε0）を用いて
上記第(2)式を書き直すと、 （１／２）ε0SV2｛（l0＋Ｌ／ε′）（
l1＋Ｌ／ε′）｝-1(3) となる。第(3)式から得られる両電極板間に働く力
をf1とし、前記第(1)式で求めた誘電体薄膜が介在
しない場合のそれをf2とすると f1／f2＝（l0＋Ｌ）（l1＋Ｌ）／（l0＋Ｌ／
ε′）（l1＋Ｌ／ε′）(4) となる。第(4)式より、誘電体薄膜２３を設けるこ
とにより、従来のように誘電体薄膜を設けないも
のより静電吸引力が大になることが明らかであ
る。
第８図にＳ＝１cm3、l0＝0.5μｍの一定と仮定
し、Ｌ＝1μｍ、Ｖ＝100volt ε′＝１、10、100の
場合について静電吸引力ｆのl1に対する特性を示
す。この図からも明らかのようにε′＝10の常誘電
体を用いた場合でも、ε′＝１すなわち誘電体薄膜
２３を設けない場合の数倍の静電吸引力が得られ
る。
し、Ｌ＝1μｍ、Ｖ＝100volt ε′＝１、10、100の
場合について静電吸引力ｆのl1に対する特性を示
す。この図からも明らかのようにε′＝10の常誘電
体を用いた場合でも、ε′＝１すなわち誘電体薄膜
２３を設けない場合の数倍の静電吸引力が得られ
る。
以上のように本発明によれば、固定電極板と可
動電極板の互いの対向面の一方または両方の面に
誘電体薄膜を設けたことにより、電極面積を大き
くすることなく静電吸引力を従来のものより大き
くできる。しかも誘電体薄膜が可動、固定両電極
板間に介在するため、これら両電極板が接触して
も短絡する恐れがなく、したがつて機械的精度の
制約がゆるやかになるので、製作、組立が容易に
なる利点を生ずる。
動電極板の互いの対向面の一方または両方の面に
誘電体薄膜を設けたことにより、電極面積を大き
くすることなく静電吸引力を従来のものより大き
くできる。しかも誘電体薄膜が可動、固定両電極
板間に介在するため、これら両電極板が接触して
も短絡する恐れがなく、したがつて機械的精度の
制約がゆるやかになるので、製作、組立が容易に
なる利点を生ずる。
第１図は従来の静電駆動形継電器の縦断面図、
第２図は同ガラス基板の平面図、第３図は同継電
器の電極間隔の説明図、第４図は本発明の一実施
例の縦断面図、第５図は同要部の斜視図、第６図
は他の実施例の縦断面図、第７図は電極間隔と誘
電体薄膜の厚さとの関係の説明図、第８図は比誘
電率をパラメータとした誘電体薄膜厚、電極間距
離に対する静電吸引力の関係を示す特性図であ
る。 ２１……固定板、２２……固定電極板、２３…
…誘電体薄膜、２４，２４−１，２４−２……固
定接点、２５−１……固定側駆動電圧端子、２５
−２……固定側信号電流端子、２６……可動電極
支持板、２７……可動電極板、２８，２８−１，
２８−２，２８−３……支持ばね、２９……固定
部、３０……可動電極駆動端子、３１−１，３１
−２……可動接点、３２−１，３２−２……可動
側信号電流端子。
第２図は同ガラス基板の平面図、第３図は同継電
器の電極間隔の説明図、第４図は本発明の一実施
例の縦断面図、第５図は同要部の斜視図、第６図
は他の実施例の縦断面図、第７図は電極間隔と誘
電体薄膜の厚さとの関係の説明図、第８図は比誘
電率をパラメータとした誘電体薄膜厚、電極間距
離に対する静電吸引力の関係を示す特性図であ
る。 ２１……固定板、２２……固定電極板、２３…
…誘電体薄膜、２４，２４−１，２４−２……固
定接点、２５−１……固定側駆動電圧端子、２５
−２……固定側信号電流端子、２６……可動電極
支持板、２７……可動電極板、２８，２８−１，
２８−２，２８−３……支持ばね、２９……固定
部、３０……可動電極駆動端子、３１−１，３１
−２……可動接点、３２−１，３２−２……可動
側信号電流端子。
Claims (1)
- １ 絶縁性の板体表面に駆動電圧を印加する固定
電極板と少なくとも１個の信号電流の固定接点を
配設してなる固定電極支持板と、該固定電極支持
板の一端縁に設けた固定部に支持固定され且つ該
固定部を基点として撓み得る導電性の支持ばねに
支持された絶縁性板体からなる可動電極支持板の
前記固定電極と対向する板体表面に駆動電圧を印
加する可動電極板を設け、且つ前記板体内を貫通
し一端部に信号電流端子を形成し、他端部の前記
固定接点と接触し得る位置に少なくとも１個の可
動接点を配設した可動接点板とを有してなる静電
駆動形継電器において、前記固定電極板と前記可
動電極板の相対する面の何れか一方又は両方の表
面に誘電体膜を配設してなることを特徴とする静
電駆動形継電器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205278A JPS5530113A (en) | 1978-08-22 | 1978-08-22 | Electrostatically drive relay |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205278A JPS5530113A (en) | 1978-08-22 | 1978-08-22 | Electrostatically drive relay |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5530113A JPS5530113A (en) | 1980-03-03 |
| JPS6348138B2 true JPS6348138B2 (ja) | 1988-09-27 |
Family
ID=14316986
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10205278A Granted JPS5530113A (en) | 1978-08-22 | 1978-08-22 | Electrostatically drive relay |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5530113A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004512671A (ja) * | 2000-05-17 | 2004-04-22 | ゼロックス コーポレイション | フォトリソグラフィ・パターン形成による可変コンデンサとその製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2095911B (en) * | 1981-03-17 | 1985-02-13 | Standard Telephones Cables Ltd | Electrical switch device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE965592C (de) * | 1952-10-28 | 1957-06-13 | Erich Steingroever Dr Ing | Elektrostatisches Relais |
-
1978
- 1978-08-22 JP JP10205278A patent/JPS5530113A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004512671A (ja) * | 2000-05-17 | 2004-04-22 | ゼロックス コーポレイション | フォトリソグラフィ・パターン形成による可変コンデンサとその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5530113A (en) | 1980-03-03 |
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