静电式机电换能器制造技术

本发明专利技术使利用带电部与对置电极之间的静电相互作用来进行电力与动力之间的转换的静电式机电换能器的输出增大而且减轻作用于可动基板的摩擦力。本发明专利技术的静电式机电换能器具有：固定基板；可动基板，其与固定基板之间保持一定距离且能够移动；多个带电部，它们在可动基板的与固定基板相对的相对面上沿可动基板的移动方向空出间隔地配置；多个对置电极，它们在固定基板的与可动基板相对的相对面上沿移动方向配置；以及接地电极，与可动基板的相对面的相反侧那一面相对配置。

Electrostatic electromechanical transducer

The present invention increases the output of an electrostatic electromechanical transducer which uses the electrostatic interaction between the charged part and the opposite electrode to carry out the conversion between power and power, and reduces the friction force on the movable substrate. The electrostatic electromechanical transducer of the invention has a fixed base plate, a movable substrate, which keeps a certain distance between the fixed base plate and can be moved; a plurality of charged parts are arranged on a movable substrate relative to the fixed substrate in the opposite direction of the moving direction of the movable substrate; a plurality of opposite electrodes are in the opposite side. The relative surface of the fixed base plate is disposed along the moving direction relative to the movable substrate, and the ground electrode is relatively configured on the opposite side of the opposite side of the movable substrate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】静电式机电换能器
本专利技术涉及一种利用驻极体材料的静电式机电换能器。
技术介绍
有利用具有半永久性地保持电荷的性质的带电层的静电马达、发电装置等静电式机电换能器(例如参考专利文献1)。该静电式机电换能器具备由驻极体材料构成的带电层以及与带电层相对的对置电极，在静电马达的情况下，通过两者的静电引力来产生驱动力，在发电装置的情况下，利用因两者的重叠面积的变化而产生的静电感应来进行发电。这种静电式机电换能器的体型相对较小，正在研究其在例如像腕表那样佩戴在人身上、或由人携带的便携式电气设备上的采用。图12为表示以往的静电式机电换能器200的主要部的截面图。静电式机电换能器200具有：可动基板101，由多个连结部123构成；固定基板103，在可动基板101的下方与可动基板101平行配置；带电层125，设置在可动基板101的各连结部123的下表面；以及多个对置电极129A、129B，以与带电层125相对的方式在固定基板103的上表面相互空出间隔而配置。在静电式机电换能器200为静电马达的情况下，从各对置电极129A、129B作用于各带电层125的静电引力的合力成为驱动力。此外，在静电式机电换能器200为发电装置的情况下，通过使各带电层125相对于各对置电极129A、129B做相对运动，从多个对置电极129A、129B同时导出电力。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特开2005-341675号公报(第1页、图2)
技术实现思路
我们知道，使用驻极体材料的静电马达的驱动力f与带电层(带电部)的电位Vt与对置电极的外加电压Vb的积成比例。因而，只要增大带电层的电位Vt或者对置电极的外加电压Vb，便能增大驱动力f。然而，要增大对置电极的外加电压Vb，就必须升压，从而带来能量损失。此外，要增大带电层的电位Vt，就必须增加带电层中积蓄的电荷量，但这是有极限的。此外，由于引力与可动基板的面垂直地作用于带电层与对置电极之间，因此，该引力越大，支承可动基板的轴与轴承之间的摩擦力便越大，从而妨碍可动基板的运动。这一点在使用驻极体材料的发电装置的情况下也是一样的。本专利技术是考虑这种问题而成，其目的在于提供一种能在不产生较大的能量损失的情况下增大输出而且能够减轻作用于可动基板的摩擦力的静电式机电换能器。本专利技术提供一种静电式机电换能器，其利用带电部与对置电极之间的静电相互作用来进行电力与动力之间的转换，该静电式机电换能器的特征在于，具有：固定基板；可动基板，其与固定基板之间保持一定距离且能够移动；多个带电部，在可动基板的与固定基板相对的相对面上沿可动基板的移动方向空出间隔地配置；多个对置电极，在固定基板的与可动基板相对的相对面上沿移动方向配置；以及接地电极，其与可动基板的相对面的相反侧那一面相对配置。在上述的静电式机电换能器中，优选接地电极覆盖与多个带电部的配置位置对应的可动基板的相反侧那一面上的整个区域。在上述的静电式机电换能器中，优选可动基板与固定基板的距离为30μm以上且150μm以下。在上述的静电式机电换能器中，可为可动基板和固定基板配置在顶板与底板之间，接地电极形成于顶板或底板的与可动基板相对的相对面。或者，也可为可动基板和固定基板配置在顶板与底板之间，将顶板或底板作为接地电极。在上述的静电式机电换能器中，优选可动基板能够绕穿过可动基板的中心的转轴旋转，多个带电部和多个对置电极分别以转轴为中心呈放射状配置。上述的静电式机电换能器优选还具有：驱动部，将极性交替切换的电压施加至多个对置电极，通过在多个带电部与多个对置电极之间产生的静电力使可动基板旋转；以及齿轮系，在隔着接地电极与可动基板相反那一侧与转轴连结，与可动基板一起旋转而将可动基板的旋转运动传递至外部。或者，上述的静电式机电换能器优选还具有：齿轮系，在隔着接地电极与可动基板相反那一侧与转轴连结，由外部的动力源加以驱动而使转轴及可动基板旋转；以及蓄电部，积蓄响应于可动基板的旋转而通过多个带电部与多个对置电极之间的静电感应产生的电力。根据上述的静电式机电换能器，能在不产生较大的能量损失的情况下增大输出，而且能够减轻作用于可动基板的摩擦力。附图说明图1为表示静电马达100的概略构成的截面图。图2为可动基板101的立体图。图3为表示可动基板101的下表面、固定基板103的上表面以及驱动电路127的图。图4为表示静电马达100的主要部分的截面以及驱动电路127的图。图5为表示接地电极105的形状的例子的俯视图。图6为与轴107连结的齿轮117的立体图。图7为表示另一静电马达100A的概略构成的截面图。图8为表示带电层125与对置电极129的距离d1和驱动力Fd的关系的曲线图。图9为表示静电马达100中的可动基板101与接地电极105的距离d2和驱动力Fd的关系的曲线图。图10为表示带电层125与对置电极129的距离d1和垂直力Fv的关系的曲线图。图11为发电装置150的概略构成图。图12为表示以往的静电式机电换能器200的主要部分的截面图。具体实施方式下面，一边参考附图，一边对静电式机电换能器进行详细说明。但请了解，本专利技术并不限定于附图或以下记载的实施方式。图1为表示静电马达100的概略构成的截面图。静电马达100具有可动基板101、固定基板103、接地电极105、齿轮117、带电层125、驱动电路127(参考图3及图4)及对置电极129。静电马达100为静电式机电换能器的一例，根据输入到驱动电路127的电信号，利用在带电层125与对置电极129之间产生的静电力使可动基板101旋转，由此利用电力导出动力。图2为可动基板101的立体图。图3为表示可动基板101的下表面、固定基板103的上表面以及驱动电路127的图。图4为表示静电马达100的主要部分的截面以及驱动电路127的图。图1展示像图2中符号I所示那样以包含圆盘型可动基板101的直径的铅垂面切割静电马达100时的截面。图4展示像图2中符号IV所示那样沿可动基板101的圆周方向切割静电马达100时的截面。如图2所示，可动基板101在其中心部分被固定在棒状的轴(转轴)107上，构成为以轴107为中心旋转自如。如图1所示，可动基板101与固定基板103平行地配置，在其与固定基板103之间保持一定距离且能够旋转。轴107的两端被轴承109夹持，轴承109被固定于底板111及顶板113。底板111与顶板113之间有支柱115，两者的间隔通过支柱115而维持固定。可动基板101的材料可为氧化铝、氧化锆等介电体，也可为铜、铝等金属，此外，也可为硅(Si)等半导体。轴107或轴承109使用绝缘体，或者在将轴承109固定至顶板113及底板111时介隔绝缘性的粘接层，由此，可动基板101得以与其他构件电绝缘。如图2所示，可动基板101整体上呈圆盘型的形状。可动基板101上设置有从其中心位置观察而呈放射状排列的多个通孔121。这些通孔121为大致梯形的形状，通孔121的外周侧及中心侧的2边沿着可动基板101的外周而形成为弧状。因通孔121的存在，可动基板101的中心部101A与外周部101B通过大致梯形状的多个连结部123加以连结，而且各连结部123具有相互空出间隔而呈放射状配置的形状。此处，中心部101A是可动基板101当中较通孔121而言本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静电式机电换能器，其利用带电部与对置电极之间的静电相互作用来进行电力与动力之间的转换，该静电式机电换能器的特征在于，具有：固定基板；可动基板，所述可动基板与所述固定基板之间保持一定距离且能够移动；多个带电部，所述多个带电部在所述可动基板的与所述固定基板相对的相对面上沿所述可动基板的移动方向空出间隔地配置；多个对置电极，所述多个对置电极在所述固定基板的与所述可动基板相对的相对面上沿所述移动方向配置；以及接地电极，所述接地电极与所述可动基板的所述相对面的相反侧那一面相对配置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.17 JP 2016-0537821.一种静电式机电换能器，其利用带电部与对置电极之间的静电相互作用来进行电力与动力之间的转换，该静电式机电换能器的特征在于，具有：固定基板；可动基板，所述可动基板与所述固定基板之间保持一定距离且能够移动；多个带电部，所述多个带电部在所述可动基板的与所述固定基板相对的相对面上沿所述可动基板的移动方向空出间隔地配置；多个对置电极，所述多个对置电极在所述固定基板的与所述可动基板相对的相对面上沿所述移动方向配置；以及接地电极，所述接地电极与所述可动基板的所述相对面的相反侧那一面相对配置。2.根据权利要求1所述的静电式机电换能器，其特征在于，所述接地电极覆盖与所述多个带电部的配置位置对应的所述可动基板的所述相反侧那一面上的整个区域。3.根据权利要求1或2所述的静电式机电换能器，其特征在于，所述可动基板与所述固定基板的距离为30μm以上且150μm以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的静电式机电换能器，其特征在于，所述可动基板和所述固定基板配置在顶板与底板之间，所述接地电极形成于所述顶板或所述底板的与...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本泉，
申请(专利权)人：西铁城时计株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP