JP2002252391A - 同軸状可撓性圧電体チューブの分極装置 - Google Patents

同軸状可撓性圧電体チューブの分極装置

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JP2002252391A
JP2002252391A JP2001046054A JP2001046054A JP2002252391A JP 2002252391 A JP2002252391 A JP 2002252391A JP 2001046054 A JP2001046054 A JP 2001046054A JP 2001046054 A JP2001046054 A JP 2001046054A JP 2002252391 A JP2002252391 A JP 2002252391A
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electrode
polarization
piezoelectric tube
piezoelectric
tube
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JP2001046054A
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Takeshi Nagai
彪 長井
Shigetoshi Kanazawa
成寿 金澤
Masahiko Ito
雅彦 伊藤
Yuko Fujii
優子 藤井
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 同軸状可撓性圧電体に欠陥が含まれる場合、
同軸状可撓性圧電体を全体的に分極できなくなるのを防
止する。 【解決手段】 押出手段5により形成された圧電体チュ
ーブを分極手段7で分極した後、圧電体チューブ3を巻
取手段8で巻き取る構成の分極装置を提供する。これに
よって、欠陥の含まれる部分の圧電体チューブ3が分極
手段5に接触している場合を除いて、残りの圧電体チュ
ーブ3を分極できると共に欠陥部が多発したとき、即座
に押出手段を停止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は同軸状可撓性複合圧
電体の分極装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の複合圧電圧電体は以下の
ようにして分極されていた。
【0003】文献1(圧電セラミック粉末と合成ゴムと
から成る圧電複合材料、粉体と工業、22巻、1号、5
0−56頁、1990)では、図5に示すように、芯電
極1とその周囲に配置された同軸状可撓性複合圧電体2
から成る圧電体チューブ3を形成したのち、外側電極4
を形成して、芯電極1と外側電極4の間に高電圧を印加
して、同軸状可撓性複合圧電体2を分極することが示さ
れている。このことは、USP4、568、851にも
明示されている。分極により、セラミック粒子の自発分
極の方向が電界方向に揃うので、同軸状可撓性複合圧電
体2に圧電性が付与される。この点で、分極は重要な役
割を担っている。また、分極後、芯電極と外側電極間に
外部応力を印加したときに発生する電圧を測定すること
により、圧電感度を評価していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、芯電極1と外
側電極4の間に高電圧を印加したとき、同軸状可撓性複
合圧電体2中に微少なクラック、空隙あるいは導電性介
在物などの欠陥が存在すると、その欠陥部で微少放電が
生じる。この微少放電により、芯電極1や外側電極4を
構成する導電材料および可撓性複合圧電体2が部分的に
飛散して、芯電極1と外側電極4間が導通状態になり、
その結果、芯電極1と外側電極4の間に高電圧を印加で
きなくなる。従って、微少な欠陥が存在すると、同軸状
可撓性複合圧電体2全体(通常、数百m以上の長さ)が
分極できなくなるという課題があった。
【0005】また、同軸状可撓性複合圧電体2の厚さが
ばらついた場合、圧電感度もまたばらつく。しかし、圧
電感度は外側電極を形成した後に評価されるので、厚さ
が大きくなることに起因する感度低下を外側電極4が形
成されるまで検知できない。従って、歩留まりが低下す
るという課題もあった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、芯電極周囲に圧電体チューブを形成する
押出手段と、押出された圧電体チューブを一定長さ分極
する分極手段と、分極後の前記圧電体チューブを巻き取
る巻取手段とから成る分極装置を提供する。
【0007】上記発明によれば、押出手段により芯電極
の周囲に圧電体チューブが形成された後、圧電体チュー
ブを一定長さで、分極手段により分極できるので、その
一定長さの部分に欠陥が存在するとき、欠陥部での放電
により分極できなくなる。しかし、その欠陥部が分極手
段から離脱した後の圧電体チューブは、再び正常に分極
できる。従って、欠陥部が存在しても、全体の同軸状可
撓性圧電体が分極できなくなることは無い。更に、押出
時の条件変動などにより欠陥部が多数存在するとき、押
出作業を即座に停止できるので、歩留まりの低下を防止
できる。
【0008】
【発明の実施の形態】請求項1に記載の分極装置では、
芯電極周囲に圧電体チューブを形成する押出手段と、押
出された圧電体チューブを一定長さ分極する分極手段
と、分極後の前記圧電体チューブを巻き取る巻取手段と
からなり、圧電体チューブを一定長さで、分極手段によ
り分極できるので、その一定長さの部分に欠陥により分
極できなくても、その欠陥部が分極手段から離脱した後
の圧電体チューブは、再び正常に分極できる。従って、
欠陥部が存在しても、全体の同軸状可撓性圧電体が分極
できなくなることは無い。更に、圧電体チューブが押出
された後、連続的に圧電体チューブを分極できるので、
欠陥部が多発した場合、即座に押出作業を停止できるの
で、歩留まりの低下を防止できる。
【0009】請求項2に記載の分極装置では、圧電体チ
ューブの外周面と接する分極用電極手段と芯電極間に直
流電圧印加手段により直流電圧を印加して分極するの
で、分極用電極手段に接触している一定長さの圧電体チ
ューブだけを分極できる。
【0010】請求項3に記載の分極装置では、圧電体チ
ューブを第1導電性ドラムの溝と第2導電性ドラムの溝
に巻き付けることにより、第1導電体ドラムと第2導電
性ドラムは外側電極として作用する。従って、第1導電
性ドラムと第2導電性ドラムを電気的に接続する導通手
段と芯電極の間に高電圧を印加することにより、第1導
電性ドラムの溝と第2導電性ドラムの溝に巻き付けられ
部分の一定長さの同軸状可撓性圧電体(以下、被分極同
軸状可撓性圧電体という)を分極できる。
【0011】請求項4に記載の分極装置では、直流電圧
印加手段の負極を芯電極に接続し、直流電圧印加手段の
正極を分極用電極手段または導電手段に接続しているの
で、分極作業の安全性を確保できる。
【0012】
【実施例】以下、本本発明の実施例について図面を用い
て説明する。
【0013】(実施例1)図1は本発明の実施例1の同
軸状可撓性圧電体分極装置の構成を示す外観見取図であ
る。押出手段5の所定の位置に芯電極1が連続的に供給
され、他方、圧電体ペレット6も所定の位置に連続的に
供給される。押出手段5から、芯電極1に対して同軸状
に可撓性圧電体2の形成された圧電体チューブ3が形成
されて、分極手段7に供給された後、巻取手段8により
連続的に巻き取られる。押出手段5として、一軸押出装
置や二軸押出装置が用いられる。芯電極1として、コイ
ル状金属線や金属細線を束ねた線などが用いられる。可
撓性圧電体2として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ク
ロロプレン樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂などの高分子
母材に、チタン酸ジルコン酸鉛などのセラミック圧電体
粉末を添加した複合圧電体やPVDFなどの高分子圧電
体が用いられる。なお、図1では、巻取手段8に巻き付
けられた圧電体チューブ3は、黒太線で示してあり、ま
た、その巻付け方向を矢印で示している。
【0014】圧電体チューブ3は、所定の長さの分極手
段7で分極された後、巻取ドラムからなる巻取手段8に
巻き取られる。同軸状可撓性圧電体2中に微少な欠陥が
含まれ、その部分が分極手段7に接しているとき、欠陥
部で生じる微少な放電による芯電極1の熱的な蒸発に起
因して、分極手段7と芯電極1間が短絡し易い。この結
果、分極できなくなる。しかし、この欠陥部が分極手段
7から離脱した後、そのとき分極手段7に接している同
軸状可撓性圧電体2(以下、被分極同軸状可撓性圧電体
という)中に欠陥が存在しなければ、分極手段7と芯電
極1間の絶縁性は再び回復するので、被分極同軸状可撓
性圧電体中を分極できる。このように、本発明の分極装
置によれば、欠陥部を含む部分が分極手段7に接してい
るときのみ、分極をできないが、それ以外の場合は分極
可能である。欠陥部の存在により、圧電体チューブ3が
全体にわたり分極できなくなることは無い。
【0015】また、欠陥部で生じる微少な放電は、電気
的に容易に検出できる。従って、押出手段5により形成
された同軸状可撓性圧電体2中に、押出条件の変動や圧
電体ペレット6中への異物の混入などに起因して多数の
欠陥が含まれる場合、微少放電もまた多数回発生する。
このような場合、押出手段5を継続して動作させること
は歩留まりの低下につながる。前述したように、微少な
放電は、電気的に容易に検出できるので、このような場
合、本発明の分極装置では、即座に押出手段5の動作を
停止できるので、歩留まりの低下を防止できる。
【0016】(実施例2)図2は本発明の実施例2の同
軸状可撓性圧電体分極装置の構成を示す外観見取図であ
る。
【0017】押出手段5により形成された圧電体チュー
ブ3は、圧電体チューブ3の外周面と接する分極用電極
9を経て、巻取手段8により巻き取られる。分極用電極
9はリード線10を介して直流電圧印加手段11の正極
に接続され、他方、芯電極1はリード線10aを介して
直流電圧印加手段11の負極に接続されるので、同軸状
可撓性圧電体2に直流電圧を印加することにより、分極
が可能になる。分極用電極9として、インジウムなどの
低融点金属や水道水などの導電性液体を用いることがで
きる。このような分極用電極9の長さは、一定の長さに
調節できるので、前述したように、欠陥部の存在によ
り、圧電体チューブ3が全体にわたり分極できなくなる
ことは無い。また、欠陥部が多数発生した場合には、即
座に押出手段5の動作を停止できる。
【0018】(実施例3)図3は本発明の実施例3の同
軸状可撓性圧電体分極装置の構成を示す外観見取図であ
る。
【0019】分極用電極として、前述したような導電性
液体を用いてもよいが、圧電体チューブ3の外周面に付
着し易く、好ましくない。このような欠点の無い分極手
段を図3の7で示す。すなわち、圧電体チューブ3は、
複数の溝12aを有する第1導電性ドラム12(以下、
単に第1回転ドラム12という)の端部の溝に巻付けら
れ、次に、複数の溝13aを有する第2の円柱状の導電
性ドラム13(以下、単に第2回転ドラム13という)
の端部の溝に巻付けられ、更に、第1回転ドラム12の
端部の溝に隣接した溝に巻付けられることを繰り返し
て、所定の長さに巻付けられた後、巻取手段8に巻き取
られるが、上記第1、第2回転ドラム12、13が分極
手段を構成している。なお、同図では、押出手段5は省
略している。また、第1回転ドラム12、第2回転ドラ
ム13、巻取ドラム7などに巻き付けられた圧電体チュ
ーブ3は、黒太線で示してあり、また、その巻付け方向
を矢印で示している。また、図4は、圧電体チューブ3
を拡大した外観見取図である。同軸状可撓性圧電体2の
半周面21は第1回転ドラム12の溝に接触して、同軸
状可撓性圧電体2の残りの半周面22は第2回転ドラム
13の溝に接触して、巻付けられる。
【0020】第1回転ドラム12および第2回転ドラム
13は、導通手段14を介して接続され、更に、両者は
リード線10を介して電気的に直流電圧印加手段11の
正極に接続され、また、芯電極1はリード線10aを介
して電気的に直流電圧印加手段9の負極に接続される。
このように接続して、巻取手段8を回転させて、圧電体
チューブ3を巻き取るとき、同軸状可撓性圧電体2の半
周面21に接触する第1回転ドラム12と芯電極1間に
直流電圧が印加され、また、同軸状可撓性圧電体2の他
の半周面22に接触する第2回転ドラム13と芯電極1
間にも直流電圧が印加されるので、半周面21または2
2が第1回転ドラム12または第2回転ドラム13に巻
付けられている時間、同軸状可撓性圧電体2は全周にわ
たり分極される。
【0021】第1回転ドラム12または第2回転ドラム
13に巻付けられている圧電体チューブの長さは、一定
の長さに調節できるので、前述したように、欠陥部の存
在により、圧電体チューブ3が全体にわたり分極できな
くなることは無い。また、欠陥部が多数発生した場合に
は、即座に押出手段5の動作を停止できる。
【0022】なお、実施例2および実施例3では、芯電
極1を直流電圧印加手段11の正極に接続してもよい
が、この場合、分極に必要な5〜10kV/mmの直流高電
圧が押出手段5や巻取手段8に配置された芯電極1にも
印加されるので、芯電極1の配置された全部分の絶縁性
を確保する必要があり、絶縁構成が複雑になるのみなら
ず、作業者が芯電極1に触れた場合危険である。従っ
て、前述したように、芯電極1を直流電圧印加手段11
の負極に接続して、負極をアース電位に保持することが
好ましい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように請求項1から3に記
載の発明によれば、微少な欠陥を含む部分が分極手段か
ら離脱すれば、残りの圧電体チューブは分極できると共
に欠陥が多数発生した場合、圧電体の押出を即座に停止
できる。
【0024】また、請求項4に記載の発明によれば、分
極作業の安全性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における分極装置の構成を示
す外観見取図
【図2】本発明の実施例2における分極装置の構成を示
す外観見取図
【図3】本発明の実施例3における分極装置の構成を示
す外観見取図
【図4】同圧電体チューブの外観見取図
【図5】従来の同軸状可撓性圧電体の構成を示す外観斜
視図
【符号の説明】
1 芯電極 2 同軸状可撓性圧電体 3 圧電体チューブ 5 押出手段 6 圧電体ペレット 7 分極手段 8 巻取手段 9 分極用電極手段 11 直流電圧印加手段 12 第1回転ドラム 12a 第1回転ドラム4に設けられた複数の溝 13 第2回転ドラム 13a 第2回転ドラム12に設けられた複数の溝 14 導通手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 雅彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 藤井 優子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯電極周囲に圧電体チューブを形成する
    押出手段と、押出された圧電体チューブを一定長さ分極
    する分極手段と、分極後の前記圧電体チューブを巻き取
    る巻取手段とから成る同軸状可撓性圧電体チューブの分
    極装置。
  2. 【請求項2】 分極手段が圧電体チューブの外周面と接
    する分極用電極手段と、前記分極用電極手段と前記芯電
    極に接続された直流電圧印加手段とから成る請求項1記
    載の同軸状可撓性圧電体チューブの分極装置。
  3. 【請求項3】 分極手段が圧電体チューブの半周面と接
    する溝を複数有すると共に一定方向に回転する第1導電
    性回転ドラムと、前記圧電体チューブの他の半周面と接
    する溝を複数有すると共に前記第1導電性回転ドラムと
    逆方向に回転する第2導電性回転ドラムと、前記第1導
    電性回転ドラムと前記第2導電性回転ドラムを電気的に
    接続する導電手段と、前記導通手段と前記芯電極に接続
    された直流電圧印加手段とから成る請求項1記載の同軸
    状可撓性圧電体チューブの分極装置。
  4. 【請求項4】 直流電圧印加手段のアース電位に保持さ
    れた負極を芯電極に接続し、直流電圧印加手段の正極を
    分極用電極手段または導電手段に接続した請求項2また
    は3記載の同軸状可撓性圧電体チューブの分極装置。
JP2001046054A 2001-02-22 2001-02-22 同軸状可撓性圧電体チューブの分極装置 Pending JP2002252391A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005004249A1 (en) * 2003-07-01 2005-01-13 Ntu Ventures Private Limited Piezoelectric tubes
US7118356B2 (en) 2002-10-02 2006-10-10 Nanyang Technological University Fluid pump with a tubular driver body capable of selective axial expansion and contraction
CN113877792A (zh) * 2021-09-27 2022-01-04 北京信息科技大学 基于液态金属的大面积柔性压电换能器及其表面导电处理方法

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