JP2000252534A - 積層型圧電アクチュエータ - Google Patents
積層型圧電アクチュエータInfo
- Publication number
- JP2000252534A JP2000252534A JP11047390A JP4739099A JP2000252534A JP 2000252534 A JP2000252534 A JP 2000252534A JP 11047390 A JP11047390 A JP 11047390A JP 4739099 A JP4739099 A JP 4739099A JP 2000252534 A JP2000252534 A JP 2000252534A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric
- plate
- piezoelectric actuator
- laminated piezoelectric
- silicone rubber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部電極の疲労断線を防止すると共に、外的
衝撃に強く、工程におけるハンドリングの容易な積層型
圧電アクチュエータを提供する。 【解決手段】 積層した複数の圧電板１間に、連結部材
７で連結した金属薄板６を導電性接着剤層３を介して介
装すると共に、上記連結部材７が上記圧電板１の両側に
交互に位置するように配置して外部電極８とした積層型
圧電アクチュエータであって、上記圧電板１の外周部と
上記外部電極８をシリコーンゴム４で被覆し、さらにこ
のシリコーンゴム４をセラミック粒子を含有させた耐水
性樹脂５で被覆した。
衝撃に強く、工程におけるハンドリングの容易な積層型
圧電アクチュエータを提供する。 【解決手段】 積層した複数の圧電板１間に、連結部材
７で連結した金属薄板６を導電性接着剤層３を介して介
装すると共に、上記連結部材７が上記圧電板１の両側に
交互に位置するように配置して外部電極８とした積層型
圧電アクチュエータであって、上記圧電板１の外周部と
上記外部電極８をシリコーンゴム４で被覆し、さらにこ
のシリコーンゴム４をセラミック粒子を含有させた耐水
性樹脂５で被覆した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は積層型圧電アクチュ
エータに関し、例えば光学装置などの精密位置決め装
置、振動防止用の駆動素子、あるいは自動車用エンジン
の燃料噴射用の駆動素子などに使用される積層型圧電ア
クチュエータに関する。
エータに関し、例えば光学装置などの精密位置決め装
置、振動防止用の駆動素子、あるいは自動車用エンジン
の燃料噴射用の駆動素子などに使用される積層型圧電ア
クチュエータに関する。
【０００２】
【従来技術】圧電板は電圧を印加すると伸縮する逆圧電
効果を有している。この場合、圧電板１枚１枚の伸縮量
は微量であることから、従来から圧電板を複数枚積層し
て形成した積層型圧電アクチュエータを作製していた。
効果を有している。この場合、圧電板１枚１枚の伸縮量
は微量であることから、従来から圧電板を複数枚積層し
て形成した積層型圧電アクチュエータを作製していた。
【０００３】この積層型圧電アクチュエータは、圧電板
に電圧を印加して数〜数十μｍ伸長させ、アクチュエー
タの駆動力源とするものである（例えば特公平７−４０
６１３号公報参照）。
に電圧を印加して数〜数十μｍ伸長させ、アクチュエー
タの駆動力源とするものである（例えば特公平７−４０
６１３号公報参照）。
【０００４】このような積層型圧電アクチュエータで
は、例えば圧電板の両表面に導電性を有するペーストを
印刷や蒸着などの方法で数μｍの厚さに被覆して導電性
接着層を形成し、この導電性接着層の間に金属薄板を介
在させて加熱圧着して一体化させた構造となっている。
は、例えば圧電板の両表面に導電性を有するペーストを
印刷や蒸着などの方法で数μｍの厚さに被覆して導電性
接着層を形成し、この導電性接着層の間に金属薄板を介
在させて加熱圧着して一体化させた構造となっている。
【０００５】その他の構造として、例えば特開昭５９−
２１８７８４号公報には、表裏面に導電性接着層を被着
した圧電板間に金属薄板を配置した状態で複数積層し、
金属薄板に形成された接続用突起を圧電板の外周面に対
して所定の空隙を残すように軸方向に折り曲げて同一極
性の接続用突起同士を重なり合わせてハンダなどで接合
した積層型圧電アクチュエータが開示されている。
２１８７８４号公報には、表裏面に導電性接着層を被着
した圧電板間に金属薄板を配置した状態で複数積層し、
金属薄板に形成された接続用突起を圧電板の外周面に対
して所定の空隙を残すように軸方向に折り曲げて同一極
性の接続用突起同士を重なり合わせてハンダなどで接合
した積層型圧電アクチュエータが開示されている。
【０００６】また、この構造では、金属薄板が連結部材
で連結された半田付けが不要な帯状金属薄板が配線部材
として用いられるものも開示されており（例えば実公昭
６０−３５８９号公報）、そうした帯状金属薄板を利用
した積層型圧電アクチュエータも多数開発されている
（特開昭６０−１０３６８５号公報、特開昭６１−２７
６２７８号公報、特公平４−１６０２９号公報、特開平
７−２８３４５５号公報など参照）。
で連結された半田付けが不要な帯状金属薄板が配線部材
として用いられるものも開示されており（例えば実公昭
６０−３５８９号公報）、そうした帯状金属薄板を利用
した積層型圧電アクチュエータも多数開発されている
（特開昭６０−１０３６８５号公報、特開昭６１−２７
６２７８号公報、特公平４−１６０２９号公報、特開平
７−２８３４５５号公報など参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】近年、積層型圧電アク
チュエータの特徴である高応答性を積層型圧電アクチュ
エータは大きな変位量を確保した状態で利用するため、
高い電圧を高周波数で印加して駆動している。
チュエータの特徴である高応答性を積層型圧電アクチュ
エータは大きな変位量を確保した状態で利用するため、
高い電圧を高周波数で印加して駆動している。
【０００８】このため、上記特開昭５９−２１８７８４
号公報に開示された積層型圧電アクチュエータでは同一
極性の接続用突起同士を重ねてハンダなどで接合した接
合部が高変位の繰り返しに伴なう応力によって疲労し、
疲労断線や剥離断線を起こし易いという問題があった。
号公報に開示された積層型圧電アクチュエータでは同一
極性の接続用突起同士を重ねてハンダなどで接合した接
合部が高変位の繰り返しに伴なう応力によって疲労し、
疲労断線や剥離断線を起こし易いという問題があった。
【０００９】また、積層型圧電アクチュエータは大きな
変位量を確保するために、高い電圧を印加しており、圧
電板間に埋設された正極の金属薄板と負極の金属薄板の
接続用突出部との間の空隙を介して放電を起こしたり、
湿度の高い環境下で駆動させた場合、導電性接着層や金
属薄板材料のエレクトロマイグレーションが発生してシ
ョートによる破損が発生し易いという問題があった。こ
のため、積層型圧電アクチュエータの側面には耐水性と
耐電圧性を兼ね備えた樹脂を被覆する必要がある。上記
したハンダ接合部の断線を解決した接合を必要としない
帯状金属薄板を使用したアクチュエータにおいては、こ
の外装樹脂の弾性率が高い場合、帯状金属薄板の連結部
材で形成された外部電極が外装樹脂で固定されるため、
圧電積層体の歪みに外部電極の歪みが追随できず、圧電
積層体から突出した外部電極の根元部分に応力が集中し
て断線するという問題があった。
変位量を確保するために、高い電圧を印加しており、圧
電板間に埋設された正極の金属薄板と負極の金属薄板の
接続用突出部との間の空隙を介して放電を起こしたり、
湿度の高い環境下で駆動させた場合、導電性接着層や金
属薄板材料のエレクトロマイグレーションが発生してシ
ョートによる破損が発生し易いという問題があった。こ
のため、積層型圧電アクチュエータの側面には耐水性と
耐電圧性を兼ね備えた樹脂を被覆する必要がある。上記
したハンダ接合部の断線を解決した接合を必要としない
帯状金属薄板を使用したアクチュエータにおいては、こ
の外装樹脂の弾性率が高い場合、帯状金属薄板の連結部
材で形成された外部電極が外装樹脂で固定されるため、
圧電積層体の歪みに外部電極の歪みが追随できず、圧電
積層体から突出した外部電極の根元部分に応力が集中し
て断線するという問題があった。
【００１０】このような問題を解決する手段として、実
開平３−５０３５７号公報に開示された積層型圧電アク
チュエータでは、弾性率が０．３〜１０ｋｇｆ／ｍｍ2
の絶縁コーティング材（シリコーン系）を用いて応力集
中を緩和している。しかし、絶縁コーティング材の形状
保持が困難であり、外的衝撃に弱く、さらに取り扱いが
困難であるという問題があった。
開平３−５０３５７号公報に開示された積層型圧電アク
チュエータでは、弾性率が０．３〜１０ｋｇｆ／ｍｍ2
の絶縁コーティング材（シリコーン系）を用いて応力集
中を緩和している。しかし、絶縁コーティング材の形状
保持が困難であり、外的衝撃に弱く、さらに取り扱いが
困難であるという問題があった。
【００１１】本発明は、このような従来装置の問題点に
鑑みてなされたものであり、高変位下で繰り返して作動
する場合でも、外部電極の疲労断線を防止すると共に、
外的衝撃に強く、工程におけるハンドリングの容易な積
層型圧電アクチュエータを提供することを目的とする。
鑑みてなされたものであり、高変位下で繰り返して作動
する場合でも、外部電極の疲労断線を防止すると共に、
外的衝撃に強く、工程におけるハンドリングの容易な積
層型圧電アクチュエータを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る積層型圧電アクチュエータでは、積層
した複数の圧電板間に、連結部材で連結した第１および
第２の金属薄板を導電性接着剤層を介して交互に介装す
ると共に、それぞれの連結部材が前記圧電板の両側に交
互に位置するように配置して外部電極とした積層型圧電
アクチュエータにおいて、前記圧電板の外周部と前記外
部電極をシリコーンゴムで被覆し、さらにこのシリコー
ンゴムをセラミック粒子を含有させた耐水性樹脂で被覆
した。
に、本発明に係る積層型圧電アクチュエータでは、積層
した複数の圧電板間に、連結部材で連結した第１および
第２の金属薄板を導電性接着剤層を介して交互に介装す
ると共に、それぞれの連結部材が前記圧電板の両側に交
互に位置するように配置して外部電極とした積層型圧電
アクチュエータにおいて、前記圧電板の外周部と前記外
部電極をシリコーンゴムで被覆し、さらにこのシリコー
ンゴムをセラミック粒子を含有させた耐水性樹脂で被覆
した。
【００１３】
【作用】上記のように構成すると、圧電板の外周部と外
部電極部はシリコーンゴムで被覆されるので、正極側の
外部電極と負極側の金属薄板との間の絶縁性が確保でき
る。よって沿面放電がなくなって圧電板に高電圧を印加
できるようになり、大きい変位量を得ることができるよ
うになる。
部電極部はシリコーンゴムで被覆されるので、正極側の
外部電極と負極側の金属薄板との間の絶縁性が確保でき
る。よって沿面放電がなくなって圧電板に高電圧を印加
できるようになり、大きい変位量を得ることができるよ
うになる。
【００１４】また、セラミック粒子を耐水性樹脂に含有
させると、セラミック粒子がアンカーとなって弾性率の
低いシリコーンゴムを耐水性樹脂で被覆することができ
る。この効果により、内部は柔らかく、外表面が硬い２
層のコート層を形成することが可能となる。このため、
外部電極の周囲は弾性率の低いシリコーンゴムで被覆さ
れ、外部電極が外装樹脂に束縛されることなく自由に動
くことができ、従来品では圧電積層体から突出した外部
電極の根元部分に発生していた応力集中が緩和され、断
線を防止することができる。
させると、セラミック粒子がアンカーとなって弾性率の
低いシリコーンゴムを耐水性樹脂で被覆することができ
る。この効果により、内部は柔らかく、外表面が硬い２
層のコート層を形成することが可能となる。このため、
外部電極の周囲は弾性率の低いシリコーンゴムで被覆さ
れ、外部電極が外装樹脂に束縛されることなく自由に動
くことができ、従来品では圧電積層体から突出した外部
電極の根元部分に発生していた応力集中が緩和され、断
線を防止することができる。
【００１５】さらに、外表面に形成された耐水性樹脂で
高湿度下における水分の浸入を防止すると共に、適度な
弾性率を有するため、内部に被覆されたシリコーンゴム
の形状保持が容易で外的衝撃に強く、さらに取り扱いが
容易となる。
高湿度下における水分の浸入を防止すると共に、適度な
弾性率を有するため、内部に被覆されたシリコーンゴム
の形状保持が容易で外的衝撃に強く、さらに取り扱いが
容易となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層型圧電ア
クチュエータの実施形態を添付図面に基づき詳細に説明
する。図１は本発明の積層型圧電アクチュエータを示す
断面図、図２は圧電板の外周部を拡大して示す図、図３
は金属薄板を示す図である。
クチュエータの実施形態を添付図面に基づき詳細に説明
する。図１は本発明の積層型圧電アクチュエータを示す
断面図、図２は圧電板の外周部を拡大して示す図、図３
は金属薄板を示す図である。
【００１７】積層型圧電アクチュエータは金属薄板６を
介装した状態で圧電板１を複数枚積層して構成されてい
る。これらの圧電板１はＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 （以下Ｐ
ＺＴと略す）を主成分とする焼結体が使用されるが、こ
れに限定されるものではなく、圧電性を有するセラミッ
クスであれば何でもよい。この圧電板１を構成する圧電
材料としては、圧電歪み定数ｄ３３が高いものが望まし
い。特に、金属成分としてＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓ
ｂ、Ｎｉ、Ｔｅと、ＳｒおよびＢａのうちの少なくとも
一種を含む複合ペロブスカイト型化合物からなる圧電磁
器組成物が望ましい。この圧電板１の厚みｔは、小型化
および高い電圧を印加するという点から、０．１〜０．
６ｍｍであることが望ましい。圧電板１の両面に形成さ
れる導電性接着層３は、導電性ペーストを圧電板１に塗
布して４００〜６００℃程度で焼き付けることで形成さ
れる。この導電性ペーストはＡｇなどの導電性の金属粉
末とガラス成分からなっており、ガラス成分を高温で溶
融することによって板１に焼き付けられる。この導電性
ペーストは、特に、Ａｇ粉末を９０〜９７重量％と、Ｐ
ｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 からなるガラス成分３〜１０
重量％とからなることが望ましい。
介装した状態で圧電板１を複数枚積層して構成されてい
る。これらの圧電板１はＰｂ（ＺｒＴｉ）Ｏ3 （以下Ｐ
ＺＴと略す）を主成分とする焼結体が使用されるが、こ
れに限定されるものではなく、圧電性を有するセラミッ
クスであれば何でもよい。この圧電板１を構成する圧電
材料としては、圧電歪み定数ｄ３３が高いものが望まし
い。特に、金属成分としてＰｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｓ
ｂ、Ｎｉ、Ｔｅと、ＳｒおよびＢａのうちの少なくとも
一種を含む複合ペロブスカイト型化合物からなる圧電磁
器組成物が望ましい。この圧電板１の厚みｔは、小型化
および高い電圧を印加するという点から、０．１〜０．
６ｍｍであることが望ましい。圧電板１の両面に形成さ
れる導電性接着層３は、導電性ペーストを圧電板１に塗
布して４００〜６００℃程度で焼き付けることで形成さ
れる。この導電性ペーストはＡｇなどの導電性の金属粉
末とガラス成分からなっており、ガラス成分を高温で溶
融することによって板１に焼き付けられる。この導電性
ペーストは、特に、Ａｇ粉末を９０〜９７重量％と、Ｐ
ｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 からなるガラス成分３〜１０
重量％とからなることが望ましい。
【００１８】そして、複数の圧電板１が積層されてお
り、その間には円板状の金属薄板６が介装されている。
これらの金属薄板６は、図３に示すように、連結部材７
で連結して形成されており、図２に示すように、連結部
材７が折曲されて圧電板１の外周部側に突出している。
これらの金属薄板６は、連結部材７（７ａ、７ｂ）の突
出位置で正電極用外部電極８ａまたは負電極用外部電極
８ｂとされている。この金属薄板６は、例えばＡｇ、ス
テンレス、またはＮｉ−Ｆｅを主成分とする合金箔を用
いる。Ｎｉ−Ｆｅを主成分とする合金は、導電性を有す
るもので、例えば圧電板の熱膨張係数に近いコバール
（５２Ｆｅ−３１Ｎｉ−１７Ｃｏ）、４２アロイ（５８
Ｆｅ−４２Ｎｉ）などの金属が好ましい。この金属薄板
６の厚さは変位量に寄与しないため、できるだけ薄いも
の、例えば２０〜５０μｍのものが好ましい。
り、その間には円板状の金属薄板６が介装されている。
これらの金属薄板６は、図３に示すように、連結部材７
で連結して形成されており、図２に示すように、連結部
材７が折曲されて圧電板１の外周部側に突出している。
これらの金属薄板６は、連結部材７（７ａ、７ｂ）の突
出位置で正電極用外部電極８ａまたは負電極用外部電極
８ｂとされている。この金属薄板６は、例えばＡｇ、ス
テンレス、またはＮｉ−Ｆｅを主成分とする合金箔を用
いる。Ｎｉ−Ｆｅを主成分とする合金は、導電性を有す
るもので、例えば圧電板の熱膨張係数に近いコバール
（５２Ｆｅ−３１Ｎｉ−１７Ｃｏ）、４２アロイ（５８
Ｆｅ−４２Ｎｉ）などの金属が好ましい。この金属薄板
６の厚さは変位量に寄与しないため、できるだけ薄いも
の、例えば２０〜５０μｍのものが好ましい。
【００１９】また、金属薄板６としては、異なる極性の
第１および第２の金属薄板６（６ａ、６ｂ）との短絡や
放電を防止するために、圧電板１の外周部に露出しない
ように、圧電板１よりも小さいことが望ましい。
第１および第２の金属薄板６（６ａ、６ｂ）との短絡や
放電を防止するために、圧電板１の外周部に露出しない
ように、圧電板１よりも小さいことが望ましい。
【００２０】積層体の上下面には、図１に示したよう
に、圧電的に不活性で機械的エネルギーを伝達する不活
性体９が形成される。金属薄板６とガラス接合される不
活性体９の片面にはガラスペーストを塗布し、４００〜
６００℃程度で焼き付けたガラスが形成されている。こ
のガラスペーストはガラス成分ＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2
Ｏ3 からなっている。
に、圧電的に不活性で機械的エネルギーを伝達する不活
性体９が形成される。金属薄板６とガラス接合される不
活性体９の片面にはガラスペーストを塗布し、４００〜
６００℃程度で焼き付けたガラスが形成されている。こ
のガラスペーストはガラス成分ＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2
Ｏ3 からなっている。
【００２１】そして、積層体は第１および第２の金属薄
板６（６ａ、６ｂ）の連結部材７（７ａ、７ｂ）が一層
おきに同じ位置にくるように、金属薄板６を圧電板１の
間に交互に挟み込んだ後に、積層体の上下に不活性体９
を配置し、位置ずれが生じないように軽く圧力を加えた
後に加熱し、上部よりに荷重を印加して熱圧着させるこ
とにより形成される。
板６（６ａ、６ｂ）の連結部材７（７ａ、７ｂ）が一層
おきに同じ位置にくるように、金属薄板６を圧電板１の
間に交互に挟み込んだ後に、積層体の上下に不活性体９
を配置し、位置ずれが生じないように軽く圧力を加えた
後に加熱し、上部よりに荷重を印加して熱圧着させるこ
とにより形成される。
【００２２】その場合、金属薄板６の連結部材７が圧電
板１の外周部側に位置するように配置されて正極側の外
部電極８ａと負極側の外部電極８ｂが形成される。
板１の外周部側に位置するように配置されて正極側の外
部電極８ａと負極側の外部電極８ｂが形成される。
【００２３】そして、圧電板１の外周部と外部電極８
（８ａ、８ｂ）はシリコーンゴム４で被覆され、隙間の
ないように充填されている。充填方法としては、粘度な
どの条件を調整して真空脱法など減圧下で空隙内に絶縁
樹脂を充分に充填することが必要である。
（８ａ、８ｂ）はシリコーンゴム４で被覆され、隙間の
ないように充填されている。充填方法としては、粘度な
どの条件を調整して真空脱法など減圧下で空隙内に絶縁
樹脂を充分に充填することが必要である。
【００２４】さらに、シリコーンゴム４の表面はセラミ
ック粒子を含有した耐水性樹脂５で被覆される。セラミ
ック粒子としては一般的なセラミック粉末でよいが、例
えばＡｌ2 Ｏ3 やＺｒＯ2 などのようなセラミック粉末
などが望ましい。このようなセラミック粒子の平均粒径
は、分散性を高める理由から１〜２０μｍであることが
望ましい。また、セラミック粒子の含有量は絶縁性樹脂
の接着性を高める理由から、１〜３０重量％であること
が望ましい。
ック粒子を含有した耐水性樹脂５で被覆される。セラミ
ック粒子としては一般的なセラミック粉末でよいが、例
えばＡｌ2 Ｏ3 やＺｒＯ2 などのようなセラミック粉末
などが望ましい。このようなセラミック粒子の平均粒径
は、分散性を高める理由から１〜２０μｍであることが
望ましい。また、セラミック粒子の含有量は絶縁性樹脂
の接着性を高める理由から、１〜３０重量％であること
が望ましい。
【００２５】
【実施例】ＰＺＴ焼結体の両面を研磨して、直径２０ｍ
ｍ、厚み０．３ｍｍの円板状の圧電板１を形成した。こ
の圧電板１の両主面にＡｇ粉末９０重量％、ＰｂＯ−Ｓ
ｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 を主成分とするガラス１０重量％の電
気伝導性ペーストを１０μｍの厚みになるように印刷し
た後、１００℃で乾燥して５００℃で焼き付けることに
よって導電性接着層３を形成した。金属薄板６は、厚さ
３０μｍで圧延したＡｇ薄板を作製し、図３に示したよ
うな直径１９ｍｍの円形金属薄板６を幅２ｍｍ、長さ２
ｍｍの連結部材７で５０枚連結して作製した。この金属
薄板６を圧電板１の間に挟み込み、圧電板１を９９層積
層して積層型圧電体を形成した。なお、金属薄板６の連
結部材７は一層おきに同じ位置にくるように、交互に配
置した。また、積層体の上下両端部に配置される不活性
部９はＰＺＴで作製し、この両面を研磨して、直径２０
ｍｍ、厚み５ｍｍの円板上の不活性部を形成した。これ
らの不活性部９の片面にＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ2 の
ガラスペーストを１０μｍの厚みに印刷した後、１００
℃で乾燥して５００℃で焼き付けた。
ｍ、厚み０．３ｍｍの円板状の圧電板１を形成した。こ
の圧電板１の両主面にＡｇ粉末９０重量％、ＰｂＯ−Ｓ
ｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 を主成分とするガラス１０重量％の電
気伝導性ペーストを１０μｍの厚みになるように印刷し
た後、１００℃で乾燥して５００℃で焼き付けることに
よって導電性接着層３を形成した。金属薄板６は、厚さ
３０μｍで圧延したＡｇ薄板を作製し、図３に示したよ
うな直径１９ｍｍの円形金属薄板６を幅２ｍｍ、長さ２
ｍｍの連結部材７で５０枚連結して作製した。この金属
薄板６を圧電板１の間に挟み込み、圧電板１を９９層積
層して積層型圧電体を形成した。なお、金属薄板６の連
結部材７は一層おきに同じ位置にくるように、交互に配
置した。また、積層体の上下両端部に配置される不活性
部９はＰＺＴで作製し、この両面を研磨して、直径２０
ｍｍ、厚み５ｍｍの円板上の不活性部を形成した。これ
らの不活性部９の片面にＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ2 の
ガラスペーストを１０μｍの厚みに印刷した後、１００
℃で乾燥して５００℃で焼き付けた。
【００２６】圧電板１と金属薄板６を積層した後、この
両端に不活性部９を配置して位置ずれが生じないように
軽く圧力を加えた後、積層体の上部に約１０ｋｇの重り
を乗せて、５００℃で１時間加圧接着した。
両端に不活性部９を配置して位置ずれが生じないように
軽く圧力を加えた後、積層体の上部に約１０ｋｇの重り
を乗せて、５００℃で１時間加圧接着した。
【００２７】次に、この積層体を液状のシリコーンゴム
中に投入し、減圧下に１時間放置して空隙などにもシリ
コーンゴムを充填した後、常温下で２４Ｈｒ放置して硬
化させて、シリコーンゴム層を形成した。この表面を平
均粒径１０μｍのＡｌ2 Ｏ3を１０重量％含有させたエ
ポキシで被覆して１２０℃において１時間加熱して硬化
させた。
中に投入し、減圧下に１時間放置して空隙などにもシリ
コーンゴムを充填した後、常温下で２４Ｈｒ放置して硬
化させて、シリコーンゴム層を形成した。この表面を平
均粒径１０μｍのＡｌ2 Ｏ3を１０重量％含有させたエ
ポキシで被覆して１２０℃において１時間加熱して硬化
させた。
【００２８】これを８０℃のシリコンオイル中で３ｋｖ
／ｍｍの直流電圧を３０分間印加して分極処理を行なっ
た。また、比較のために同条件で積層体を作製し、表面
にシリコーンゴム層を形成せずに、平均粒径１０μｍの
Ａｌ2 Ｏ3 を１０重量％含有させたエポキシ樹脂で被覆
したサンプルを作製した。また、シリコーンゴム表面を
セラミック粒子を含有しないエポキシ樹脂単体で被覆し
たサンプルを作製したが、硬化中にシリコーンゴム表面
から全て流れてしまい、エポキシ樹脂層を形成すること
ができなかった。
／ｍｍの直流電圧を３０分間印加して分極処理を行なっ
た。また、比較のために同条件で積層体を作製し、表面
にシリコーンゴム層を形成せずに、平均粒径１０μｍの
Ａｌ2 Ｏ3 を１０重量％含有させたエポキシ樹脂で被覆
したサンプルを作製した。また、シリコーンゴム表面を
セラミック粒子を含有しないエポキシ樹脂単体で被覆し
たサンプルを作製したが、硬化中にシリコーンゴム表面
から全て流れてしまい、エポキシ樹脂層を形成すること
ができなかった。
【００２９】得られた２種類の積層型アクチュエータの
耐久性を比較するために、印加荷重３００ｋｇｆ下で０
Ｖから＋５００Ｖの直流電界を５０Ｈｚの周波数で１×
１０9 回印加する耐久試験を行った。
耐久性を比較するために、印加荷重３００ｋｇｆ下で０
Ｖから＋５００Ｖの直流電界を５０Ｈｚの周波数で１×
１０9 回印加する耐久試験を行った。
【００３０】その結果、本発明品は変位量４０μｍで１
×１０9 回でも問題なく駆動するのを確認した。また、
比較用のアクチュエータでは、１×１０7 回で発生変位
量が２８μｍに低下した。外観観察を行った結果、３０
層目の取出し電極部が黒く変色しており、この部位が断
線しているのが確認された。なお、変位量の測定は、試
料を防振台上に固定して上面にアルミニウム箔を張り付
け、レーザー変位計で素子の中心部と周囲部３箇所で測
定した値の平均値で評価した。
×１０9 回でも問題なく駆動するのを確認した。また、
比較用のアクチュエータでは、１×１０7 回で発生変位
量が２８μｍに低下した。外観観察を行った結果、３０
層目の取出し電極部が黒く変色しており、この部位が断
線しているのが確認された。なお、変位量の測定は、試
料を防振台上に固定して上面にアルミニウム箔を張り付
け、レーザー変位計で素子の中心部と周囲部３箇所で測
定した値の平均値で評価した。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の積層型圧電
アクチュエータでは、圧電板の外周部と外部電極はシリ
コーンゴムが充填されているので、正極側の外部電極と
他の負極側の金属薄板との絶縁性を確保して沿面放電を
抑制でき、これによって圧電板に高い電圧を印加して大
きい変位量を確保することができる。
アクチュエータでは、圧電板の外周部と外部電極はシリ
コーンゴムが充填されているので、正極側の外部電極と
他の負極側の金属薄板との絶縁性を確保して沿面放電を
抑制でき、これによって圧電板に高い電圧を印加して大
きい変位量を確保することができる。
【００３２】また、セラミック粒子を耐水性樹脂に含有
させると、セラミック粒子がアンカーとなり、弾性率の
低いシリコーンゴムを耐水性樹脂で被覆することができ
る。この効果により、内部は柔らかく、外表面が硬い２
層のコート層を形成することが可能となり、外部電極は
弾性率の低いシリコーンゴムが被覆されるため、外部電
極が外装樹脂に束縛されることなく自由に動くことがで
き、断線を防止することができる。
させると、セラミック粒子がアンカーとなり、弾性率の
低いシリコーンゴムを耐水性樹脂で被覆することができ
る。この効果により、内部は柔らかく、外表面が硬い２
層のコート層を形成することが可能となり、外部電極は
弾性率の低いシリコーンゴムが被覆されるため、外部電
極が外装樹脂に束縛されることなく自由に動くことがで
き、断線を防止することができる。
【００３３】さらに、外表面に形成された耐水性樹脂で
高湿度下における水分の浸入を防止すると共に、適度な
弾性率を有するため、内部に被覆されたシリコーンゴム
の形状保持が容易であり、外的衝撃に強く、取り扱いも
容易となる。
高湿度下における水分の浸入を防止すると共に、適度な
弾性率を有するため、内部に被覆されたシリコーンゴム
の形状保持が容易であり、外的衝撃に強く、取り扱いも
容易となる。
【００３４】したがって、外部電極の疲労断線を防止す
ると共に、外的衝撃に強く、工程におけるハンドリング
の容易な積層型圧電アクチュエータを提供することが可
能となる。
ると共に、外的衝撃に強く、工程におけるハンドリング
の容易な積層型圧電アクチュエータを提供することが可
能となる。
【図１】本発明の積層型圧電アクチュエータを示す縦断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の積層型圧電アクチュエータの圧電板の
外周部を示す拡大図である。
外周部を示す拡大図である。
【図３】本発明の積層型圧電アクチュエータで用いられ
る金属薄板を示す図である。
る金属薄板を示す図である。
１・・・圧電板、３・・・導電性接着層、４・・・シリ
コーンゴム、５・・・耐水性樹脂、６・・・金属薄板、
６ａ・・・第１の金属薄板、６ｂ・・・第２の金属薄
板、７・・・連結部材、８（８ａ、８ｂ）・・・外部電
極、９・・・不活性部
コーンゴム、５・・・耐水性樹脂、６・・・金属薄板、
６ａ・・・第１の金属薄板、６ｂ・・・第２の金属薄
板、７・・・連結部材、８（８ａ、８ｂ）・・・外部電
極、９・・・不活性部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東別府 誠 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内 (72)発明者 鬼塚 克彦 鹿児島県国分市山下町１番４号 京セラ株 式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 3G066 BA33 BA47 CD21 CD30 CE27 CE30 CE31
Claims (1)
- 【請求項１】 積層した複数の圧電板間に、連結部材で
連結した第１および第２の金属薄板を導電性接着剤層を
介して交互に介装すると共に、それぞれの連結部材が前
記圧電板の両側に交互に位置するように配置して外部電
極とした積層型圧電アクチュエータにおいて、前記圧電
板の外周部と前記外部電極をシリコーンゴムで被覆し、
さらにこのシリコーンゴムをセラミック粒子を含有させ
た耐水性樹脂で被覆したことを特徴とする積層型圧電ア
クチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04739099A JP3894680B2 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 積層型圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04739099A JP3894680B2 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 積層型圧電アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000252534A true JP2000252534A (ja) | 2000-09-14 |
| JP3894680B2 JP3894680B2 (ja) | 2007-03-22 |
Family
ID=12773793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04739099A Expired - Fee Related JP3894680B2 (ja) | 1999-02-25 | 1999-02-25 | 積層型圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3894680B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10053928A1 (de) * | 2000-10-31 | 2002-05-29 | Siemens Ag | Einspritzventil mit einem Mittel zum Fernhalten von Kraftstoff von einer Aktoreinheit |
| JP2002541401A (ja) * | 1999-03-30 | 2002-12-03 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧電式アクチエータ |
| WO2009119820A1 (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 京セラ株式会社 | 圧電素子、圧力センサ及び圧電素子の製造方法 |
| CN103647018A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-19 | 南京航空航天大学 | 一种层叠式pvdf作动器及主被动混合隔振器 |
| WO2020217610A1 (ja) * | 2019-04-23 | 2020-10-29 | 株式会社サタケ | 圧電式バルブ及び該圧電式バルブの製造方法 |
-
1999
- 1999-02-25 JP JP04739099A patent/JP3894680B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002541401A (ja) * | 1999-03-30 | 2002-12-03 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 圧電式アクチエータ |
| DE10053928A1 (de) * | 2000-10-31 | 2002-05-29 | Siemens Ag | Einspritzventil mit einem Mittel zum Fernhalten von Kraftstoff von einer Aktoreinheit |
| WO2009119820A1 (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-01 | 京セラ株式会社 | 圧電素子、圧力センサ及び圧電素子の製造方法 |
| JP5527545B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2014-06-18 | 京セラ株式会社 | 圧電素子及び圧力センサ |
| CN103647018A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-19 | 南京航空航天大学 | 一种层叠式pvdf作动器及主被动混合隔振器 |
| CN103647018B (zh) * | 2013-11-28 | 2016-08-17 | 南京航空航天大学 | 一种层叠式pvdf作动器及主被动混合隔振器 |
| WO2020217610A1 (ja) * | 2019-04-23 | 2020-10-29 | 株式会社サタケ | 圧電式バルブ及び該圧電式バルブの製造方法 |
| JP2020180628A (ja) * | 2019-04-23 | 2020-11-05 | 株式会社サタケ | 圧電式バルブ及び該圧電式バルブの製造方法 |
| CN113728547A (zh) * | 2019-04-23 | 2021-11-30 | 株式会社佐竹 | 压电式阀以及该压电式阀的制造方法 |
| JP7254285B2 (ja) | 2019-04-23 | 2023-04-10 | 株式会社サタケ | 圧電式バルブ及び該圧電式バルブの製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3894680B2 (ja) | 2007-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2007052599A1 (ja) | 圧電素子 | |
| JP3506609B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| US7105988B2 (en) | Piezoelectric device and method to manufacture a piezoelectric device | |
| JPH11186626A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP3894680B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP3506614B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP3881474B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH06232466A (ja) | 圧電積層体 | |
| JPH1126829A (ja) | 圧電アクチュエータ装置 | |
| JP3850163B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータおよびその製造方法 | |
| JPH11340535A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH11238918A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP3898372B2 (ja) | 圧電アクチュエータ装置 | |
| JPH1126828A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP2001313428A (ja) | 積層型圧電アクチュエータおよび噴射装置 | |
| JP3506596B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP3968408B2 (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH1174576A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP2892672B2 (ja) | 積層型変位素子 | |
| JPH09321359A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH11214759A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP2012529180A (ja) | 圧電積層アクチュエータアセンブリ | |
| JP2001068750A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JP2000049396A (ja) | 積層型圧電アクチュエータ | |
| JPH11274589A (ja) | 積層型圧電アクチュエータおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041013 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060829 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061030 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061121 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20061212 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101222 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111222 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121222 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131222 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |