JP2002299706A - 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
- JP2002299706A JP2002299706A JP2001094344A JP2001094344A JP2002299706A JP 2002299706 A JP2002299706 A JP 2002299706A JP 2001094344 A JP2001094344 A JP 2001094344A JP 2001094344 A JP2001094344 A JP 2001094344A JP 2002299706 A JP2002299706 A JP 2002299706A
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- Japan
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- ceramic
- thickness
- active
- piezoelectric actuator
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- 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.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 積層アクチュエータの電圧印加時に活性層と
不活性層の境界に生じる積層表面の応力を減少させ、積
層体の剥離や破壊を減少させる。 【解決手段】 活性層１ａと不活性層２ａの間に活性層
から不活性層方向に、順次厚みを増大させた不均一な厚
みのセラミック積層体１ｂ，１ｃ，１ｄで構成する活性
層を複数層配置した積層型圧電アクチユエータ。
不活性層の境界に生じる積層表面の応力を減少させ、積
層体の剥離や破壊を減少させる。 【解決手段】 活性層１ａと不活性層２ａの間に活性層
から不活性層方向に、順次厚みを増大させた不均一な厚
みのセラミック積層体１ｂ，１ｃ，１ｄで構成する活性
層を複数層配置した積層型圧電アクチユエータ。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、加圧により電圧を
生じさせるセンサや、電圧を加えて変位または力を生じ
させる積層型圧電アクチュエータの構造に関するもので
ある。
生じさせるセンサや、電圧を加えて変位または力を生じ
させる積層型圧電アクチュエータの構造に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来の積層型圧電アクチュエータは、内
部電極間に挟まれ電界を印加すると変位を生ずる活性な
層と、圧電体の上下に電極を挟まれず変位を生じない不
活性な層とで構成され、活性な層と不活性な層の境界に
セラミック層の厚みを２倍とした同じ厚みの活性なセラ
ミック層を複数配置していた。
部電極間に挟まれ電界を印加すると変位を生ずる活性な
層と、圧電体の上下に電極を挟まれず変位を生じない不
活性な層とで構成され、活性な層と不活性な層の境界に
セラミック層の厚みを２倍とした同じ厚みの活性なセラ
ミック層を複数配置していた。
【０００３】２倍の厚みのセラミック層の伸縮は同一印
加電圧の１倍の層に比較して、半分の量の伸縮が得ら
れ、同時にセラミック体の内部に生ずる応力も半分とな
るため、この２倍の厚さの活性層を均一な厚さの活性層
と不活性層の間に配置しね積層境界面に生ずる応力の差
を緩慢にし積層境界の剥離および破壊を低減していた。
加電圧の１倍の層に比較して、半分の量の伸縮が得ら
れ、同時にセラミック体の内部に生ずる応力も半分とな
るため、この２倍の厚さの活性層を均一な厚さの活性層
と不活性層の間に配置しね積層境界面に生ずる応力の差
を緩慢にし積層境界の剥離および破壊を低減していた。
【０００４】近年、圧電アクチュエータの大型化と高速
度動作の要求が増加し、活性な層と不活性な層の境界に
生ずる応力が増大し、セラミック層の機械的な強度また
は、内部電極の強度を超えて破壊に至る問題が生じてき
た。
度動作の要求が増加し、活性な層と不活性な層の境界に
生ずる応力が増大し、セラミック層の機械的な強度また
は、内部電極の強度を超えて破壊に至る問題が生じてき
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする問題】活性セラミック層と不
活性なセラミック層との境界に生ずる急激な応力変化を
低減し、セラミック層の剥離を防止する事である。
活性なセラミック層との境界に生ずる急激な応力変化を
低減し、セラミック層の剥離を防止する事である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、均一な厚さの
活性なセラミック層と、不活性なセラミック層の間に配
置した厚みの不均一なセラミック層の厚みを、不活性層
の方向に向かって、連続的にセラミック層の厚みを増し
た積層構造であることを主要な特徴とする。
活性なセラミック層と、不活性なセラミック層の間に配
置した厚みの不均一なセラミック層の厚みを、不活性層
の方向に向かって、連続的にセラミック層の厚みを増し
た積層構造であることを主要な特徴とする。
【０００７】セラミック層の上下に取り付けた電極に正
電圧を印加すると、セラミック層は、図２矢印９ａ−９
ｂ方向に伸び、同時に幅方向（矢印と垂直）に縮む。セ
ラミック層の厚さを厚くするとセラミック層の図２矢印
９ａ−９ｂ方向の変形は層の厚さに逆比例し減少する。
電圧を印加すると、セラミック層は、図２矢印９ａ−９
ｂ方向に伸び、同時に幅方向（矢印と垂直）に縮む。セ
ラミック層の厚さを厚くするとセラミック層の図２矢印
９ａ−９ｂ方向の変形は層の厚さに逆比例し減少する。
【０００８】一方電圧により伸縮する活性層と伸縮しな
い不活性層との結合部の境界には、幅方向の縮みの無い
不活性層と幅方向に縮む活性層との境界の積層表面に応
力が生じ、積層方向に引っ張り応力が発生し剥離の原因
となり。この活性層と不活性層との間に生ずる応力の急
激な変化を抑え、より緩慢に応力が減少するよう不均一
な層の厚みを連続的に増大し、境界層に生ずる応力を段
階的に低減させ、破壊を防止することが出来る。
い不活性層との結合部の境界には、幅方向の縮みの無い
不活性層と幅方向に縮む活性層との境界の積層表面に応
力が生じ、積層方向に引っ張り応力が発生し剥離の原因
となり。この活性層と不活性層との間に生ずる応力の急
激な変化を抑え、より緩慢に応力が減少するよう不均一
な層の厚みを連続的に増大し、境界層に生ずる応力を段
階的に低減させ、破壊を防止することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】活性層から不活性層に向かい順次
増大する厚みの複数のセラミック積層体を活性なセラミ
ック層と不活性なセラミック層の間に挿入し構成するこ
とで実現した。
増大する厚みの複数のセラミック積層体を活性なセラミ
ック層と不活性なセラミック層の間に挿入し構成するこ
とで実現した。
【００１０】
【実施例】図２は、従来の積層構成の斜視図である。圧
電セラミック３の上下に内部電極４ａ，４ｂを配置した
活性な積層体５を中央に複数層配置した均一な厚みのセ
ラミック層１ａ，１倍厚層と、その外側に配置した１倍
厚層の厚さに対し２倍の厚さのセラミック層１ｂ，２倍
厚層を２層配置する。これらの活性層１の両側に配置し
た電圧の印加に対してセラミックに伸縮を生じない不活
性なセラミック層２ａおよび２ｂを配置する。
電セラミック３の上下に内部電極４ａ，４ｂを配置した
活性な積層体５を中央に複数層配置した均一な厚みのセ
ラミック層１ａ，１倍厚層と、その外側に配置した１倍
厚層の厚さに対し２倍の厚さのセラミック層１ｂ，２倍
厚層を２層配置する。これらの活性層１の両側に配置し
た電圧の印加に対してセラミックに伸縮を生じない不活
性なセラミック層２ａおよび２ｂを配置する。
【００１１】図１は本発明の斜視図であり、１倍厚層１
ａの外側に配置した１倍厚層の厚さに対し２倍の厚さの
セラミック層１ｂ，２倍厚層、さらにその外側に配置し
た１倍厚層の厚さに対し３倍の厚さのセラミック層１
ｃ，３倍厚層、さらにその外側に配置した１倍厚層の厚
さに対し４倍の厚さのセラミック層１ｄ，４倍厚層を配
置した積層構成。
ａの外側に配置した１倍厚層の厚さに対し２倍の厚さの
セラミック層１ｂ，２倍厚層、さらにその外側に配置し
た１倍厚層の厚さに対し３倍の厚さのセラミック層１
ｃ，３倍厚層、さらにその外側に配置した１倍厚層の厚
さに対し４倍の厚さのセラミック層１ｄ，４倍厚層を配
置した積層構成。
【００１２】不均一な厚さの活性層の層厚さと層数は積
層するセラミック体の大きさ、積層体に生ずる総変位、
活性層と不活性層の境界に生ずる力によって、応力の集
中を低減するような厚みと積層数とを変えることが出来
る。
層するセラミック体の大きさ、積層体に生ずる総変位、
活性層と不活性層の境界に生ずる力によって、応力の集
中を低減するような厚みと積層数とを変えることが出来
る。
【００１３】不均一な厚さのセラミック層の構成方法と
しては、均一な厚さのセラミックの成膜（１倍厚層）を
整数倍重ねて厚みを得る方法と、整数倍とならないよう
な例えば１．３倍のセラミック膜を構成する場合は均一
層の成膜を使用せず、別にセラミックの膜厚を変えたも
のを成膜して使用してもよい。
しては、均一な厚さのセラミックの成膜（１倍厚層）を
整数倍重ねて厚みを得る方法と、整数倍とならないよう
な例えば１．３倍のセラミック膜を構成する場合は均一
層の成膜を使用せず、別にセラミックの膜厚を変えたも
のを成膜して使用してもよい。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明の積層アクチ
ュエータは、活性な不均一層の厚みを不活性層方向に暫
増する層を複数層設けることにより、活性層と不活性層
の境界に生ずる応力勾配を緩慢にし、積層間の剥離やセ
ラミック体の破壊を防止することが可能となった。
ュエータは、活性な不均一層の厚みを不活性層方向に暫
増する層を複数層設けることにより、活性層と不活性層
の境界に生ずる応力勾配を緩慢にし、積層間の剥離やセ
ラミック体の破壊を防止することが可能となった。
【図１】本発明の積層構成を示した斜視図である。
【図２】従来の積層構成を示した斜視図である。
１ 活性層 ２ 不活性層 ３ 圧電セラミック ４ 内部電極 ５ 積層体 ６ ハンダ ７ 導線 ８ 外部電極 ９ 矢印
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電セラミック層とそのセラミック層と
ほぼ同一形状の内部電極とを交互に積層して一体化した
セラミック体と、前期内部電極膜の露出部を外部駆動電
源に電気的に接続する外部電極膜とを含む積層型圧電ア
クチュエータにおいて、均一な厚さで活性なセラミック
層の最外部に不活性層の方向に、セラミック積層膜厚を
暫増させた複数の活性な不均一層を有したことを特徴と
する積層型圧電アクチュエータ。 - 【請求項２】 前期請求項において、活性な不均一厚さ
のセラミック層の総数を３層以上とした積層型圧電アク
チュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001094344A JP2002299706A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 積層型圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001094344A JP2002299706A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 積層型圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002299706A true JP2002299706A (ja) | 2002-10-11 |
Family
ID=18948556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001094344A Pending JP2002299706A (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 積層型圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002299706A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7509716B2 (en) | 2005-01-06 | 2009-03-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing piezoelectric actuator |
| US7679274B2 (en) * | 2005-07-26 | 2010-03-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Monolithic piezo actuator with a change in the electrode structure in the junction region, and use of the piezo actuator |
| WO2015019811A1 (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-12 | 株式会社村田製作所 | 積層型熱電変換素子 |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001094344A patent/JP2002299706A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7509716B2 (en) | 2005-01-06 | 2009-03-31 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing piezoelectric actuator |
| US7679274B2 (en) * | 2005-07-26 | 2010-03-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Monolithic piezo actuator with a change in the electrode structure in the junction region, and use of the piezo actuator |
| WO2015019811A1 (ja) * | 2013-08-09 | 2015-02-12 | 株式会社村田製作所 | 積層型熱電変換素子 |
| CN105453286A (zh) * | 2013-08-09 | 2016-03-30 | 株式会社村田制作所 | 层叠型热电转换元件 |
| JP5920537B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2016-05-18 | 株式会社村田製作所 | 積層型熱電変換素子 |
| CN105453286B (zh) * | 2013-08-09 | 2018-05-18 | 株式会社村田制作所 | 层叠型热电转换元件 |
| US10910542B2 (en) | 2013-08-09 | 2021-02-02 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Laminated thermoelectric conversion element |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061219 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070702 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080619 |
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