静电致动器的制作方法

1.本发明涉及静电致动器。


背景技术：

2.以往，公知有将基于在电极间产生的静电引力的产生力用作驱动力的静电致动器(例如，参照专利文献1)。这种静电致动器由于产生力与电极的面积成比例，因此为了获得大的产生力，需要增大电极的面积。
3.另外，在折叠两条带状的电极膜而构成的静电致动器中，通过使带状的电极膜的电极部增厚并且使铰接部减薄，来实现在施加了电压时收缩的驱动区域中变软，在当施加较大的载荷时伸长的过载区域中变硬的弹簧特性。
4.专利文献1：日本特开2017-22926
5.然而，基于上述现有技术的将两条带状的电极膜折叠而构成的静电致动器由于具有纸弹簧状的构造，因此能够获得长的行程，但难以产生大的静电力。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于解决上述现有技术所具有的课题，提供一种即使由带状的电极膜构成也能够产生大的静电力的静电致动器。
7.本发明提供一种具备带状的第一电极膜和带状的第二电极膜的静电致动器，其特征在于，由上述第一电极膜形成的多个第一电极和由上述第二电极膜形成的多个第二电极在上述静电致动器的一端与另一端之间折叠并层叠，多个上述第一电极包括：一对端部电极，沿着上述第一电极膜呈带状延伸的方向邻接，并且在层叠时分别位于上述一端和上述另一端；以及中间电极，在层叠时位于上述端部电极之间。
8.在这种情况下，上述第一电极膜也可以沿着呈带状延伸的方向反复向相同方向弯折，在一对上述端部电极之间形成了上述中间电极。上述第一电极膜也可以形成为沿着呈带状延伸的方向反复向相同方向弯折，使多个上述中间电极重叠。上述中间电极也可以形成为沿着呈带状延伸的方向交替地弯折成山折及谷折，使多个上述第一电极重叠。上述第二电极膜也可以沿着呈带状延伸的方向交替地弯折成山折及谷折，形成了在上述第一电极膜的各个上述第一电极之间经过的多个上述第二电极。上述第一电极膜的末端也可以在上述一端与上述另一端的中间位置接合于上述第二电极膜。
9.在本发明中，能够提供一种即使由带状的电极膜构成也能够产生大的静电力的静电致动器。
附图说明
10.图1表示第一实施方式所涉及的静电致动器的立体图。
11.图2(a)表示静电致动器的主视图，图2(b)表示静电致动器的侧视图。
12.图3表示静电致动器收缩后的状况的立体图。
13.图4表示静电致动器伸长后的状况的立体图。
14.图5表示静电致动器的弹簧特性的图表。
15.图6表示第二实施方式所涉及的静电致动器的立体图。
16.图7(a)表示静电致动器的主视图，图7(b)表示静电致动器的侧视图。
17.图8表示静电致动器收缩后的状况的立体图。
18.图9表示静电致动器伸长后的状况的立体图。
19.图10表示静电致动器的弹簧特性的图表。
具体实施方式
20.以下，参照附图，对本发明的优选实施方式进行说明。
21.(第一实施方式)
22.图1表示第一实施方式所涉及的静电致动器的立体图，图2在图2(a)表示静电致动器的主视图，并且在图2(b)表示静电致动器的侧视图。
23.如图1所示，本实施方式所涉及的静电致动器10是将带状的第一电极膜11和带状的第二电极膜12折叠或接合并层叠而成的层叠型静电致动器。
24.第一电极膜11及第二电极膜12是用电绝缘体使导电体绝缘的膜状的电极，呈带状细长地形成。即，第一电极膜11及第二电极膜12形成为在未折叠的状态下细长的矩形形状。导电体例如使用铜箔等，另外，电绝缘体使用pet(polyethylene terephthalate：聚对苯二甲酸乙二醇酯)等。
25.静电致动器10的行程量与电极层叠张数成比例，因此通过层叠多个电极能够获得长行程。静电致动器10在对层叠的第一电极膜11及第二电极膜12施加了电压时，在第一电极膜11及第二电极膜12之间产生静电力，根据对第一电极膜11及第二电极膜12施加的电压的极性，静电致动器10整体伸长或收缩。
26.以下，对本实施方式所涉及的静电致动器10的构造具体地进行说明。
27.静电致动器10是将带状的第一电极膜11和带状的第二电极膜12在静电致动器10的一端13与另一端14之间折叠而形成的。由此，静电致动器10具有将由第一电极膜11形成的多个第一电极1和由第二电极膜12形成的多个第二电极2层叠的构造。第一电极1彼此通过与第一电极1同样地作为第一电极膜11的一部分的铰接部3相连接。同样，第二电极2彼此通过与第二电极2同样地作为第二电极膜12的一部分的铰接部4相连接。
28.如图2(a)所示，多个第一电极1由一对端部电极1a、1a和5个中间电极1b构成。
29.端部电极1a、1a在层叠了第一电极膜11和第二电极膜12时分别位于静电致动器10的一端13和另一端14。这些端部电极1a、1a以沿着第一电极膜11的呈带状延伸的方向邻接，即在将第一电极膜11折叠前的笔直的带状的状态下相当于中间电极1b的部分不位于相当于端部电极1a、1a的部分彼此之间的方式形成在第一电极膜11上。
30.中间电极1b以在层叠了第一电极膜11和第二电极膜12时位于端部电极1a、1a之间的方式形成在第一电极膜11上。
31.第一电极膜11沿着呈带状延伸的方向反复向相同方向弯折，在一对端部电极1a、1a之间形成中间电极1b。即，第一电极膜11具有在从侧方观察时卷绕成螺旋状的形状。这里，第一电极膜11形成为通过沿着呈带状延伸的方向进一步反复向相同方向呈螺旋状弯
折，从而使多个中间电极1b重叠。
32.静电致动器10将外侧的通过外侧铰接部3a结合的由一对端部电极1a构成的外侧部分5、和内侧的通过内侧铰接部3b结合的由多个中间电极1b构成的内侧部分6以嵌套式构成。
33.另一方面，如图2(b)所示，第二电极膜12沿着第二电极膜12的呈带状延伸的方向通过山折及谷折交替地弯折。即，第二电极膜12具有在从侧方观察时呈锯齿状折返的形状。第二电极膜12形成有在第一电极膜11的各个第一电极1之间经过的6个第二电极2。
34.第一电极膜11的末端11a(参照图2(a))在静电致动器10的一端13和另一端14的中间位置接合于第二电极膜12。即，第一电极膜11和第二电极膜12在折叠前的接合的状态下，将第一电极膜11的末端11a与第二电极膜12的中央垂直地接合而成为t字形状。
35.图3表示静电致动器收缩后的状况的立体图，图4表示静电致动器伸长后的状况的立体图。该模拟中使用的带状的电极膜使用宽度0.5mm，厚度4μm的电极膜。
36.静电致动器10在对第一电极膜11及第二电极膜12施加了不同极性的电压时，如图3所示，第一电极1和第二电极2被静电力拉伸而收缩。
37.另一方面，静电致动器10在对第一电极膜11及第二电极膜12施加了相同极性的电压时，如图4所示，第一电极1和第二电极2因静电力相斥而伸长。
38.图5表示静电致动器的弹簧特性的图表。在该图中，纵轴以mn为单位表示弹簧常数，横轴以μm为单位表示一端13或另一端14的位移量。
39.如图5所示，静电致动器10成为一端13或另一端14的位移量小的驱动区域的弹簧常数小，一端13或另一端14的位移量大的过载区域的弹簧常数大的构造，驱动区域与过载区域之比为5倍以上，能够获得碟形弹簧那样的理想的弹簧特性。
40.本实施方式所涉及的静电致动器10包括：一对端部电极1a、1a，沿着第一电极膜11的呈带状延伸的方向邻接，在层叠时分别位于静电致动器10的一端13和另一端14；以及中间电极1b，在层叠时位于端部电极1a、1a之间。由此，能够大大改善过载区域的弹簧特性，带状的电极膜也能够变薄，因此即使由带状的电极膜构成也能够产生大的静电力。
41.(第二实施方式)
42.图6表示第二实施方式所涉及的静电致动器的立体图，图7(a)表示第二实施方式所涉及的静电致动器的主视图，图7(b)表示第二实施方式所涉及的静电致动器的侧视图。
43.以下，对与第一实施方式实质上相同的部件使用相同的附图标记进行说明。
44.如图6所示，对于第二实施方式所涉及的静电致动器20而言，第一电极膜1的外侧部分5与第一实施方式相同，但内侧部分6与第一实施方式不同。具体而言，如图7(a)所示，第二实施方式所涉及的静电致动器20的内侧部分6沿着第一电极膜11的呈带状延伸的方向通过山折及谷折交替地弯折。此时，如图7(b)所示，第二电极膜12也沿着呈带状延伸的方向通过山折及谷折交替地弯折。因此，第一电极膜11的中间电极1b构成为与第二电极膜12的第二电极2交替地空开间隔地层叠。
45.图8表示静电致动器收缩后的状况的立体图，图9表示静电致动器伸长后的状况的立体图。
46.静电致动器20在对第一电极膜11及第二电极膜12施加了不同极性的电压时，如图8所示，第一电极1和第二电极2被静电力拉伸而收缩。
47.另一方面，静电致动器20在对第一电极膜11及第二电极膜12施加了相同极性的电压时，如图9所示，第一电极1和第二电极2因静电力相斥而伸长。
48.图10表示第二实施方式所涉及的静电致动器的弹簧特性的图表。在该图中，纵轴以mn为单位表示弹簧常数，横轴以μm为单位表示一端13或另一端14的位移量。
49.如图10所示，静电致动器20成为一端13或另一端14的位移量小的驱动区域的弹簧常数小，一端13或另一端14的位移量大的过载区域的弹簧常数大的构造，驱动区域与过载区域之比为5倍以上，能够获得碟形弹簧那样的理想的弹簧特性。
50.以上，基于实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，在上述实施方式中，第二电极膜12沿着第二电极膜12的呈带状延伸的方向通过山折及谷折交替地弯折，但并不限定于此。第二电极膜12也可以以与第一实施方式所涉及的第一电极膜11相同的方式沿着呈带状延伸的方向反复向相同方向呈螺旋状弯折。
51.附图标记说明
[0052]1…
第一电极；1a
…
端部电极；1b
…
中间电极；2
…
第二电极；3
…
铰接部；3a
…
外侧铰接部；3b
…
内侧铰接部；4
…
铰接部；5
…
外侧部分；6
…
内侧部分；10
…
静电致动器；11
…
第一电极膜；11a
…
末端；12
…
第二电极膜；13
…
一端；14
…
另一端；20
…
静电致动器。