JP2001068751A - 圧電アクチュエータ - Google Patents
圧電アクチュエータInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
- H01H2057/006—Micromechanical piezoelectric relay
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】大きな変位量が得られ、広い用途に使用可能な
圧電アクチュエータを得る。 【解決手段】平面的に略Ｕ字形に形成された金属板１の
両腕片２，３の片面上にそれぞれ圧電セラミック素子１
０，１１を、その分極軸が逆方向となるように貼り付け
る。金属板１の一方の腕片２の先端部を固定端とし、他
方の腕片３の先端部を変位端とし、圧電セラミック素子
１０，１１に同一方向の電界を印加することで、金属板
１の両腕片２，３を逆相に屈曲させる。
圧電アクチュエータを得る。 【解決手段】平面的に略Ｕ字形に形成された金属板１の
両腕片２，３の片面上にそれぞれ圧電セラミック素子１
０，１１を、その分極軸が逆方向となるように貼り付け
る。金属板１の一方の腕片２の先端部を固定端とし、他
方の腕片３の先端部を変位端とし、圧電セラミック素子
１０，１１に同一方向の電界を印加することで、金属板
１の両腕片２，３を逆相に屈曲させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電リレーなどに応
用される圧電アクチュエータに関するものである。
用される圧電アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、圧電素子の屈曲変形を利用した圧
電リレーとして、特開平５−１２０９７６号公報のよう
に、金属板を２枚の圧電素子の間に挟み込んだバイモル
フ構造のリレーや、特開平５−２８２９８５号公報のよ
うに、２枚の圧電素子を貼り合わせ、櫛状に配列してな
るバイモルフ構造のリレーが知られている。
電リレーとして、特開平５−１２０９７６号公報のよう
に、金属板を２枚の圧電素子の間に挟み込んだバイモル
フ構造のリレーや、特開平５−２８２９８５号公報のよ
うに、２枚の圧電素子を貼り合わせ、櫛状に配列してな
るバイモルフ構造のリレーが知られている。
【０００３】いずれのリレーの場合も、片持ち梁状の圧
電素子の一端側を固定端とし、他端側を変位端としたも
のであり、変位端に可動接点を設け、上記圧電素子に所
定方向の直流電界を印加することにより、圧電素子また
は金属板を屈曲させ、可動接点をそれに対向して設けた
固定接点に接触させ、回路を開閉するようになってい
る。
電素子の一端側を固定端とし、他端側を変位端としたも
のであり、変位端に可動接点を設け、上記圧電素子に所
定方向の直流電界を印加することにより、圧電素子また
は金属板を屈曲させ、可動接点をそれに対向して設けた
固定接点に接触させ、回路を開閉するようになってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなバイモルフ構造の圧電リレーの場合、ユニモルフ
型に比べると変位量を大きく取ることができるが、一端
を固定端とし他端を変位端とした片持ち梁構造であるた
め、１個の圧電素子の変位量が小さい。そのため、大き
な変位量を得ようとすれば、素子の長さを長くするか、
あるいは駆動電圧を大きくしなければならず、小型化，
省電力化に限界があった。その結果、圧電リレーの用途
も自ずから制約があった。
ようなバイモルフ構造の圧電リレーの場合、ユニモルフ
型に比べると変位量を大きく取ることができるが、一端
を固定端とし他端を変位端とした片持ち梁構造であるた
め、１個の圧電素子の変位量が小さい。そのため、大き
な変位量を得ようとすれば、素子の長さを長くするか、
あるいは駆動電圧を大きくしなければならず、小型化，
省電力化に限界があった。その結果、圧電リレーの用途
も自ずから制約があった。
【０００５】そこで、本発明の目的は、大きな変位量が
得られ、広い用途に使用可能な圧電アクチュエータを得
ることにある。
得られ、広い用途に使用可能な圧電アクチュエータを得
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、略Ｕ字形に形成された金
属板の両腕片の片面にそれぞれ圧電素子が、その分極軸
が逆方向となるように貼り付けられ、上記金属板の一方
の腕片の先端部を固定端とし、他方の腕片の先端部を変
位端とし、上記圧電素子に同一方向の電界を印加するこ
とで、金属板の両腕片を逆相に屈曲させるように構成し
たことを特徴とする圧電アクチュエータを提供する。ま
た、請求項２に記載の発明は、略Ｕ字形に形成された金
属板の両腕片の表裏面にそれぞれ圧電素子が、表裏の圧
電素子の分極軸が同方向で、かつ隣合う圧電素子の分極
軸が逆方向となるように貼り付けられ、上記金属板の一
方の腕片の先端部を固定端とし、他方の腕片の先端部を
変位端とし、上記圧電素子に、表裏の圧電素子の電界方
向が逆方向で、かつ隣合う圧電素子の電界方向が同方向
となるように電界を印加することで、金属板の両腕片を
逆相に屈曲させるように構成したことを特徴とする圧電
アクチュエーを提供する。さらに、請求項３に記載の発
明は、請求項１または２に記載の圧電アクチュエータの
固定端を基板の第１電極に電気的に接続固定し、変位端
に可動接点を設け、変位端と対向する基板上に第２電極
を設け、上記圧電素子に上記方向の電界を印加すること
で可動接点を第２電極に対して接触させ、第１電極と第
２電極とを電気的に導通させるように構成した圧電リレ
ーを提供する。
め、請求項１に記載の発明は、略Ｕ字形に形成された金
属板の両腕片の片面にそれぞれ圧電素子が、その分極軸
が逆方向となるように貼り付けられ、上記金属板の一方
の腕片の先端部を固定端とし、他方の腕片の先端部を変
位端とし、上記圧電素子に同一方向の電界を印加するこ
とで、金属板の両腕片を逆相に屈曲させるように構成し
たことを特徴とする圧電アクチュエータを提供する。ま
た、請求項２に記載の発明は、略Ｕ字形に形成された金
属板の両腕片の表裏面にそれぞれ圧電素子が、表裏の圧
電素子の分極軸が同方向で、かつ隣合う圧電素子の分極
軸が逆方向となるように貼り付けられ、上記金属板の一
方の腕片の先端部を固定端とし、他方の腕片の先端部を
変位端とし、上記圧電素子に、表裏の圧電素子の電界方
向が逆方向で、かつ隣合う圧電素子の電界方向が同方向
となるように電界を印加することで、金属板の両腕片を
逆相に屈曲させるように構成したことを特徴とする圧電
アクチュエーを提供する。さらに、請求項３に記載の発
明は、請求項１または２に記載の圧電アクチュエータの
固定端を基板の第１電極に電気的に接続固定し、変位端
に可動接点を設け、変位端と対向する基板上に第２電極
を設け、上記圧電素子に上記方向の電界を印加すること
で可動接点を第２電極に対して接触させ、第１電極と第
２電極とを電気的に導通させるように構成した圧電リレ
ーを提供する。
【０００７】請求項１に記載の発明では、略Ｕ字形金属
板の各腕片にそれぞれ圧電素子を貼り付けてユニモルフ
型屈曲板を構成している。そして、両圧電素子に同一方
向の電界を印加すると、一方の圧電素子が長さ方向に伸
長し、他方の圧電素子は長さ方向に収縮するので、各腕
片は互いに逆方向へ屈曲することになる。ここで、金属
板の一方の腕片の先端部を固定端とし、他方の腕片の先
端部を変位端としてあるので、固定端と変位端との変位
量は、２つの腕片の変位量の和となり、従来の片持ち梁
状の屈曲板に比べて約２倍の変位量が得られる。なお、
両圧電素子に印加する電圧値を変えることにより、変位
量を調整したり、あるいは交流電界を印加することによ
り、所定の周波数で振動させることもできる。
板の各腕片にそれぞれ圧電素子を貼り付けてユニモルフ
型屈曲板を構成している。そして、両圧電素子に同一方
向の電界を印加すると、一方の圧電素子が長さ方向に伸
長し、他方の圧電素子は長さ方向に収縮するので、各腕
片は互いに逆方向へ屈曲することになる。ここで、金属
板の一方の腕片の先端部を固定端とし、他方の腕片の先
端部を変位端としてあるので、固定端と変位端との変位
量は、２つの腕片の変位量の和となり、従来の片持ち梁
状の屈曲板に比べて約２倍の変位量が得られる。なお、
両圧電素子に印加する電圧値を変えることにより、変位
量を調整したり、あるいは交流電界を印加することによ
り、所定の周波数で振動させることもできる。
【０００８】請求項２に記載の発明では、略Ｕ字形金属
板の各腕片の表裏面にそれぞれ圧電素子を貼り付けてバ
イモルフ型屈曲板を構成している点を除き、請求項１に
記載の発明と同様である。
板の各腕片の表裏面にそれぞれ圧電素子を貼り付けてバ
イモルフ型屈曲板を構成している点を除き、請求項１に
記載の発明と同様である。
【０００９】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は２に記載の圧電アクチュエータを用いて圧電リレーを
構成したものである。この場合、金属板が接触片として
の役割と、基板の第１電極と可動接点とを接続する導線
としての役割とを持つので、構造が簡素化される。
は２に記載の圧電アクチュエータを用いて圧電リレーを
構成したものである。この場合、金属板が接触片として
の役割と、基板の第１電極と可動接点とを接続する導線
としての役割とを持つので、構造が簡素化される。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１〜図３は本発明にかかる圧電
アクチュエータの第１実施例を示す。このアクチュエー
タＡは、略Ｕ字形平板よりなる金属板１と、金属板１の
平行な両腕片２，３の上面に貼り付けられた２個の圧電
セラミック素子１０，１１とを備え、腕片２，３とセラ
ミック素子１０，１１とでユニモルフ型の屈曲板を構成
している。
アクチュエータの第１実施例を示す。このアクチュエー
タＡは、略Ｕ字形平板よりなる金属板１と、金属板１の
平行な両腕片２，３の上面に貼り付けられた２個の圧電
セラミック素子１０，１１とを備え、腕片２，３とセラ
ミック素子１０，１１とでユニモルフ型の屈曲板を構成
している。
【００１１】金属板１はプレス加工などによって略Ｕ字
形平板状に形成され、中央に設けられたスリット部４に
よって２本の平行な腕片２，３が分離されるとともに、
スリット部４の終端に位置する連結部５によって両腕片
２，３の基端部が連結されている。上記腕片のうち、一
方の腕片の先端部を固定端としたとき、他方の腕片の先
端部が変位端とされる。金属板１は良導電性とバネ弾性
とを兼ね備えた材料が望ましく、特にヤング率が圧電セ
ラミック材料と近い材料が望ましい。そのため、例えば
リン青銅，４２Ｎｉなどが用いられる。特に、４２Ｎｉ
の場合には、セラミック（ＰＺＴ等）と熱膨張係数が近
いので、より信頼性の高いものが得られる。
形平板状に形成され、中央に設けられたスリット部４に
よって２本の平行な腕片２，３が分離されるとともに、
スリット部４の終端に位置する連結部５によって両腕片
２，３の基端部が連結されている。上記腕片のうち、一
方の腕片の先端部を固定端としたとき、他方の腕片の先
端部が変位端とされる。金属板１は良導電性とバネ弾性
とを兼ね備えた材料が望ましく、特にヤング率が圧電セ
ラミック材料と近い材料が望ましい。そのため、例えば
リン青銅，４２Ｎｉなどが用いられる。特に、４２Ｎｉ
の場合には、セラミック（ＰＺＴ等）と熱膨張係数が近
いので、より信頼性の高いものが得られる。
【００１２】圧電セラミック素子１０，１１は、厚み方
向に分極処理されたＰＺＴなどの圧電セラミックスの長
方形薄板よりなり、その表裏面に電極１０ａ，１０ｂお
よび１１ａ，１１ｂが形成されている。セラミック素子
１０，１１の裏面電極１０ｂ，１１ｂは導電性接着剤な
どによって金属板１の腕片２，３の上面に貼り付けら
れ、金属板１と電気的に導通している。セラミック素子
１０，１１は、図２に示すように、互いに逆方向に分極
されている。
向に分極処理されたＰＺＴなどの圧電セラミックスの長
方形薄板よりなり、その表裏面に電極１０ａ，１０ｂお
よび１１ａ，１１ｂが形成されている。セラミック素子
１０，１１の裏面電極１０ｂ，１１ｂは導電性接着剤な
どによって金属板１の腕片２，３の上面に貼り付けら
れ、金属板１と電気的に導通している。セラミック素子
１０，１１は、図２に示すように、互いに逆方向に分極
されている。
【００１３】セラミック素子１０，１１の表面電極１０
ａ，１１ａと金属板１との間には直流の駆動電源１２と
スイッチ１３とが直列に接続されている。いま、スイッ
チ１３をＯＮし、セラミック素子１０，１１の表面電極
１０ａ，１１ａと金属板１（裏面電極１０ｂ，１１ｂ）
との間に一定方向の電界を印加すると、分極方向と電界
方向が同方向のセラミック素子１０は長さ方向に収縮
し、分極方向と電界方向が逆方向のセラミック素子１１
は長さ方向に伸びる。これに対し、金属板１は伸縮でき
ないので、一方の腕片２は下方へ凸となるように屈曲
し、他方の腕片３は上方が凸となるように屈曲する（図
３参照）。そのため、一方の腕片２の先端部（固定端）
と他方の腕片３の先端部（変位端）との間に大きな変位
量δが得られる。
ａ，１１ａと金属板１との間には直流の駆動電源１２と
スイッチ１３とが直列に接続されている。いま、スイッ
チ１３をＯＮし、セラミック素子１０，１１の表面電極
１０ａ，１１ａと金属板１（裏面電極１０ｂ，１１ｂ）
との間に一定方向の電界を印加すると、分極方向と電界
方向が同方向のセラミック素子１０は長さ方向に収縮
し、分極方向と電界方向が逆方向のセラミック素子１１
は長さ方向に伸びる。これに対し、金属板１は伸縮でき
ないので、一方の腕片２は下方へ凸となるように屈曲
し、他方の腕片３は上方が凸となるように屈曲する（図
３参照）。そのため、一方の腕片２の先端部（固定端）
と他方の腕片３の先端部（変位端）との間に大きな変位
量δが得られる。
【００１４】図４は、本発明にかかる圧電アクチュエー
タＡと、図５に示すようなスリットを有しない単板屈曲
素子からなる圧電アクチュエータの変位量を比較したも
のである。ここでは、圧電セラミック素子として厚みが
０．０５ｍｍのＰＺＴを用い、金属板として厚みが０．
１０ｍｍの４２Ｎｉを用いた。また、素子の長さＬ1 ＝
５ｍｍ、素子全体の幅Ｗ1 ＝１ｍｍとし、本発明ではス
リット部の幅Ｗ2 ＝０．３ｍｍ、スリット部の長さＬ2
を変化させた。なお、駆動電圧は同一電圧とした。
タＡと、図５に示すようなスリットを有しない単板屈曲
素子からなる圧電アクチュエータの変位量を比較したも
のである。ここでは、圧電セラミック素子として厚みが
０．０５ｍｍのＰＺＴを用い、金属板として厚みが０．
１０ｍｍの４２Ｎｉを用いた。また、素子の長さＬ1 ＝
５ｍｍ、素子全体の幅Ｗ1 ＝１ｍｍとし、本発明ではス
リット部の幅Ｗ2 ＝０．３ｍｍ、スリット部の長さＬ2
を変化させた。なお、駆動電圧は同一電圧とした。
【００１５】図４から明らかなように、スリット長（Ｌ
2 ／Ｌ1 ）を０．６６〜０．９まで変化させた時、本発
明の圧電アクチュエータの変位量（固定端と変位端との
変位量）は単板屈曲素子に比べて大きくなり、Ｌ2 ／Ｌ
1 ＝０．９のとき、単板屈曲素子の約１．７倍の変位量
が得られることがわかる。したがって、同一電圧を印加
しても、本発明の圧電アクチュエータでは大きな変位量
を得ることができる。また、スリット長（Ｌ2 ／Ｌ1 ）
が大きいほど変位量が大きくなるので、スリット長を変
化させることで任意の変位量を得ることができる。な
お、スリット部の幅Ｗ2 を０．１〜０．５ｍｍの範囲で
変化させたが、図４と同様な特性が得られた。したがっ
て、幅Ｗ2 を上記範囲で変化させた時の変位量の違いは
殆どない。
2 ／Ｌ1 ）を０．６６〜０．９まで変化させた時、本発
明の圧電アクチュエータの変位量（固定端と変位端との
変位量）は単板屈曲素子に比べて大きくなり、Ｌ2 ／Ｌ
1 ＝０．９のとき、単板屈曲素子の約１．７倍の変位量
が得られることがわかる。したがって、同一電圧を印加
しても、本発明の圧電アクチュエータでは大きな変位量
を得ることができる。また、スリット長（Ｌ2 ／Ｌ1 ）
が大きいほど変位量が大きくなるので、スリット長を変
化させることで任意の変位量を得ることができる。な
お、スリット部の幅Ｗ2 を０．１〜０．５ｍｍの範囲で
変化させたが、図４と同様な特性が得られた。したがっ
て、幅Ｗ2 を上記範囲で変化させた時の変位量の違いは
殆どない。
【００１６】図６は上記圧電アクチュエータＡを用いた
圧電リレーの一例を示す。２０はセラミックス、ガラ
ス、樹脂などの絶縁性の基板であり、その端部上面には
第１電極２１と第２電極２２とが印刷、スパッタ、蒸着
などの手法で形成されている。電極２１，２２を金属端
子で構成してもよい。第１電極２１と第２電極２２との
間には、電源２３と負荷２４とが直列に接続されてい
る。
圧電リレーの一例を示す。２０はセラミックス、ガラ
ス、樹脂などの絶縁性の基板であり、その端部上面には
第１電極２１と第２電極２２とが印刷、スパッタ、蒸着
などの手法で形成されている。電極２１，２２を金属端
子で構成してもよい。第１電極２１と第２電極２２との
間には、電源２３と負荷２４とが直列に接続されてい
る。
【００１７】圧電アクチュエータＡの固定端である腕片
２の先端部下面には、導電性接着剤、ハンダ、金属バン
プなどからなる導電性の支持部６が設けられ、この支持
部６を介して固定端は第１電極２１に電気的かつ機械的
に接続固定されている。変位端である腕片３の先端部下
面には可動接点７が固着されており、可動接点７は第２
電極２２の上方に間隔をあけて対向している。
２の先端部下面には、導電性接着剤、ハンダ、金属バン
プなどからなる導電性の支持部６が設けられ、この支持
部６を介して固定端は第１電極２１に電気的かつ機械的
に接続固定されている。変位端である腕片３の先端部下
面には可動接点７が固着されており、可動接点７は第２
電極２２の上方に間隔をあけて対向している。
【００１８】いま、スイッチ１３をＯＮすると、セラミ
ック素子１０，１１の表面電極１０ａ，１１ａから金属
板１に向かって電流が流れるので、図３のように腕片２
は下方へ凸となるように屈曲し、腕片３は上方が凸とな
るように屈曲する。そのため、腕片３の先端部に固着さ
れた可動接点７は大きく下方へ変位し、第２電極２２に
接触する。そして、第１電極２１、第２電極２２、電源
２３、負荷２４からなる回路に電流が流れ、負荷２４が
駆動される。スイッチ１３をＯＦＦすると、腕片２，３
はそのばね弾性により元の状態に戻るので、可動接点７
は第２電極２２から離れ、第１電極２１と第２電極２２
の間が遮断される。上記のように可動接点７の変位量を
大きく取れるので、可動接点７と第２電極２２との接点
間距離を十分に確保できる。したがって、小型で安定性
の優れた圧電リレーを得ることができる。
ック素子１０，１１の表面電極１０ａ，１１ａから金属
板１に向かって電流が流れるので、図３のように腕片２
は下方へ凸となるように屈曲し、腕片３は上方が凸とな
るように屈曲する。そのため、腕片３の先端部に固着さ
れた可動接点７は大きく下方へ変位し、第２電極２２に
接触する。そして、第１電極２１、第２電極２２、電源
２３、負荷２４からなる回路に電流が流れ、負荷２４が
駆動される。スイッチ１３をＯＦＦすると、腕片２，３
はそのばね弾性により元の状態に戻るので、可動接点７
は第２電極２２から離れ、第１電極２１と第２電極２２
の間が遮断される。上記のように可動接点７の変位量を
大きく取れるので、可動接点７と第２電極２２との接点
間距離を十分に確保できる。したがって、小型で安定性
の優れた圧電リレーを得ることができる。
【００１９】図７は本発明にかかる圧電アクチュエータ
の第２実施例を示す。このアクチュエータＢは、略Ｕ字
形板状の金属板１と、金属板１の両腕片２，３の上下面
に貼り付けられた４個の圧電セラミック素子１０，１
１，１４，１５とを備え、腕片２，３とセラミック素子
１０，１１，１４，１５とでバイモルフ型の屈曲板を構
成している。なお、金属板１は図１〜図３に示した金属
板と同一形状であるため、同一符号を付して重複説明を
省略する。
の第２実施例を示す。このアクチュエータＢは、略Ｕ字
形板状の金属板１と、金属板１の両腕片２，３の上下面
に貼り付けられた４個の圧電セラミック素子１０，１
１，１４，１５とを備え、腕片２，３とセラミック素子
１０，１１，１４，１５とでバイモルフ型の屈曲板を構
成している。なお、金属板１は図１〜図３に示した金属
板と同一形状であるため、同一符号を付して重複説明を
省略する。
【００２０】４個のセラミック素子のうち、金属板１の
下面に貼り付けられた素子１４，１５は、図７に矢印で
示すように、上面に貼り付けられた素子１０，１１とそ
れぞれ同一方向の分極軸を有する。すなわち、素子１４
の分極方向は素子１０と同様に下向きであり、素子１５
の分極方向は素子１１と同様に上向きである。そして、
駆動電源１２の正側（または負側）は各セラミック素子
１０，１１および１４，１５の露出した電極に共通に接
続されており、負側（または正側）は金属板１に接続さ
れている。
下面に貼り付けられた素子１４，１５は、図７に矢印で
示すように、上面に貼り付けられた素子１０，１１とそ
れぞれ同一方向の分極軸を有する。すなわち、素子１４
の分極方向は素子１０と同様に下向きであり、素子１５
の分極方向は素子１１と同様に上向きである。そして、
駆動電源１２の正側（または負側）は各セラミック素子
１０，１１および１４，１５の露出した電極に共通に接
続されており、負側（または正側）は金属板１に接続さ
れている。
【００２１】いま、スイッチ１３をＯＮすると、分極方
向と電界方向が同方向のセラミック素子１０，１５は長
さ方向に収縮し、分極方向と電界方向が逆方向のセラミ
ック素子１１，１４は長さ方向に伸びる。そのため、一
方の腕片２は下方へ凸となるように屈曲し、他方の腕片
３は上方が凸となるように屈曲する。特に、腕片２，３
はそれぞれバイモルフ構造であるため、図１〜図３に示
すユニモルフ構造の圧電アクチュエータＡに比べてより
大きな変位量を得ることができる。
向と電界方向が同方向のセラミック素子１０，１５は長
さ方向に収縮し、分極方向と電界方向が逆方向のセラミ
ック素子１１，１４は長さ方向に伸びる。そのため、一
方の腕片２は下方へ凸となるように屈曲し、他方の腕片
３は上方が凸となるように屈曲する。特に、腕片２，３
はそれぞれバイモルフ構造であるため、図１〜図３に示
すユニモルフ構造の圧電アクチュエータＡに比べてより
大きな変位量を得ることができる。
【００２２】上記実施例では、圧電アクチュエータを圧
電リレーに応用した例を示したが、これ以外に流体圧ポ
ンプ、油圧制御弁、燃料噴射弁など、多用途に応用可能
である。流体圧ポンプに適用する場合、例えば変位端を
ダイヤフラムなどに連結して流体を送り出すようにすれ
ばよい。この場合には、駆動電圧として交流電圧のよう
に極性が周期的に変わる電圧を印加するのがよい。
電リレーに応用した例を示したが、これ以外に流体圧ポ
ンプ、油圧制御弁、燃料噴射弁など、多用途に応用可能
である。流体圧ポンプに適用する場合、例えば変位端を
ダイヤフラムなどに連結して流体を送り出すようにすれ
ばよい。この場合には、駆動電圧として交流電圧のよう
に極性が周期的に変わる電圧を印加するのがよい。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、略Ｕ字形の金属板の両腕片の上にそれぞれ圧電
素子を、その分極軸が逆方向となるように貼り付け、金
属板の一方の腕片の先端部を固定端とし、他方の腕片の
先端部を変位端とし、圧電素子に同一方向の電界を印加
することで、金属板の両腕片を逆相に屈曲させるように
したので、従来のような単板屈曲板に比べて、同一駆動
電圧でも大きな変位量を得ることができる。逆に、同一
変位量であれば、駆動電圧を低くできる。そのため、小
型で低消費電力の圧電アクチュエータを得ることができ
る。
よれば、略Ｕ字形の金属板の両腕片の上にそれぞれ圧電
素子を、その分極軸が逆方向となるように貼り付け、金
属板の一方の腕片の先端部を固定端とし、他方の腕片の
先端部を変位端とし、圧電素子に同一方向の電界を印加
することで、金属板の両腕片を逆相に屈曲させるように
したので、従来のような単板屈曲板に比べて、同一駆動
電圧でも大きな変位量を得ることができる。逆に、同一
変位量であれば、駆動電圧を低くできる。そのため、小
型で低消費電力の圧電アクチュエータを得ることができ
る。
【図１】本発明にかかる圧電アクチュエータの第１実施
例の斜視図である。
例の斜視図である。
【図２】図１の圧電アクチュエータの分解斜視図であ
る。
る。
【図３】図１の圧電アクチュエータの駆動状態の斜視図
である。
である。
【図４】本発明の圧電アクチュエータと従来の圧電アク
チュエータの変位量の比較図である。
チュエータの変位量の比較図である。
【図５】従来の単板屈曲素子からなる圧電アクチュエー
タの斜視図である。
タの斜視図である。
【図６】図１の圧電アクチュエータを圧電リレーに応用
した例の斜視図である。
した例の斜視図である。
【図７】本発明にかかる圧電アクチュエータの第２実施
例の斜視図である。
例の斜視図である。
Ａ，Ｂ 圧電アクチュエータ １ 金属板 ２，３ 腕片 ４ スリット部 １０，１１ 圧電セラミック素子
Claims (3)
- 【請求項１】略Ｕ字形に形成された金属板の両腕片の片
面にそれぞれ圧電素子が、その分極軸が逆方向となるよ
うに貼り付けられ、上記金属板の一方の腕片の先端部を
固定端とし、他方の腕片の先端部を変位端とし、上記圧
電素子に同一方向の電界を印加することで、金属板の両
腕片を逆相に屈曲させるように構成したことを特徴とす
る圧電アクチュエータ。 - 【請求項２】略Ｕ字形に形成された金属板の両腕片の表
裏面にそれぞれ圧電素子が、表裏の圧電素子の分極軸が
同方向で、かつ隣合う圧電素子の分極軸が逆方向となる
ように貼り付けられ、上記金属板の一方の腕片の先端部
を固定端とし、他方の腕片の先端部を変位端とし、上記
圧電素子に、表裏の圧電素子の電界方向が逆方向で、か
つ隣合う圧電素子の電界方向が同方向となるように電界
を印加することで、金属板の両腕片を逆相に屈曲させる
ように構成したことを特徴とする圧電アクチュエータ。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の圧電アクチュエ
ータの固定端を基板の第１電極に電気的に接続固定し、
変位端に可動接点を設け、変位端と対向する基板上に第
２電極を設け、上記圧電素子に上記方向の電界を印加す
ることで可動接点を第２電極に対して接触させ、第１電
極と第２電極とを電気的に導通させるように構成した圧
電リレー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23797299A JP2001068751A (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23797299A JP2001068751A (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001068751A true JP2001068751A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17023211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23797299A Pending JP2001068751A (ja) | 1999-08-25 | 1999-08-25 | 圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001068751A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005039176A (ja) * | 2002-12-03 | 2005-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜圧電体素子およびその製造方法並びにこれを用いたアクチュエータ |
| JP2008040240A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Stanley Electric Co Ltd | 光偏向器及びその製造方法 |
| US7372191B2 (en) | 2004-04-22 | 2008-05-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Microswitch and method for manufacturing the same |
| WO2011148969A1 (ja) | 2010-05-26 | 2011-12-01 | 日本碍子株式会社 | 圧電素子の製造方法 |
| EP2453495A2 (en) | 2010-11-11 | 2012-05-16 | NGK Insulators, Ltd. | Method for manufacturing piezoelectric element |
| US8917434B2 (en) | 2009-12-28 | 2014-12-23 | Funai Electric Co., Ltd. | Vibrating mirror element and method for manufacturing vibrating mirror element |
-
1999
- 1999-08-25 JP JP23797299A patent/JP2001068751A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005039176A (ja) * | 2002-12-03 | 2005-02-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜圧電体素子およびその製造方法並びにこれを用いたアクチュエータ |
| JP4539084B2 (ja) * | 2002-12-03 | 2010-09-08 | パナソニック株式会社 | 薄膜圧電体素子の製造方法 |
| US7372191B2 (en) | 2004-04-22 | 2008-05-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Microswitch and method for manufacturing the same |
| JP2008040240A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-02-21 | Stanley Electric Co Ltd | 光偏向器及びその製造方法 |
| US8917434B2 (en) | 2009-12-28 | 2014-12-23 | Funai Electric Co., Ltd. | Vibrating mirror element and method for manufacturing vibrating mirror element |
| WO2011148969A1 (ja) | 2010-05-26 | 2011-12-01 | 日本碍子株式会社 | 圧電素子の製造方法 |
| US9240544B2 (en) | 2010-05-26 | 2016-01-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of manufacturing piezoelectric element |
| EP2453495A2 (en) | 2010-11-11 | 2012-05-16 | NGK Insulators, Ltd. | Method for manufacturing piezoelectric element |
| US9246081B2 (en) | 2010-11-11 | 2016-01-26 | Ngk Insulators, Ltd. | Method for manufacturing piezoelectric element |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040406 |