[发明专利]静电式机电换能器

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及一种利用驻极体材料的静电式机电换能器。

背景技术

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)

发明内容

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。

本发明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。

本发明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。