JP2508232B2 - 電歪効果素子 - Google Patents
電歪効果素子Info
- Publication number
- JP2508232B2 JP2508232B2 JP1011311A JP1131189A JP2508232B2 JP 2508232 B2 JP2508232 B2 JP 2508232B2 JP 1011311 A JP1011311 A JP 1011311A JP 1131189 A JP1131189 A JP 1131189A JP 2508232 B2 JP2508232 B2 JP 2508232B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- effect element
- electrostrictive effect
- bellows
- diaphragm
- metal
- Prior art date
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧電アクチュエータに用いられる電歪効果素
子に関する。
子に関する。
通常、電歪効果素子は、圧電効果による機械的変位が
極めて小さいため、圧電セラミック材と内部電極導体を
多重に積層して圧電縦効果を高めた構造のものが用いら
れる。
極めて小さいため、圧電セラミック材と内部電極導体を
多重に積層して圧電縦効果を高めた構造のものが用いら
れる。
この積層体から成る電歪効果素子は、駆動電圧を低く
するため内部電極間にはさまれた一層当りの圧電セラミ
ック層を可能な限り薄くする必要があり、現在、電極間
隔100μｍ（最大駆動電圧150VDC）程度のものが実用化
されている。
するため内部電極間にはさまれた一層当りの圧電セラミ
ック層を可能な限り薄くする必要があり、現在、電極間
隔100μｍ（最大駆動電圧150VDC）程度のものが実用化
されている。
しかし、この電歪効果素子は引張強度が弱く、電歪効
果素子自身が変位するときの加速度で破壊するという欠
点がある。そこで伸縮機構部を有する金属ケース、たと
えば金属ベローズまたはダイヤフラム等を含む金属部材
で外装された電歪効果素子は金属ベローズまたはダイヤ
フラム等の変形を利用して電歪効果素子に圧縮力を加
え、電歪効果素子が変位するときに電歪効果素子に引張
力が加わらないようにしている。
果素子自身が変位するときの加速度で破壊するという欠
点がある。そこで伸縮機構部を有する金属ケース、たと
えば金属ベローズまたはダイヤフラム等を含む金属部材
で外装された電歪効果素子は金属ベローズまたはダイヤ
フラム等の変形を利用して電歪効果素子に圧縮力を加
え、電歪効果素子が変位するときに電歪効果素子に引張
力が加わらないようにしている。
上述した従来の電歪効果素子は、金属ベローズ，ダイ
ヤフラム等を金属部材と固着するときに金属ベローズ，
ダイヤフラム等を変形させ電歪効果素子に圧縮力が加わ
るようにしているので、次のような欠点がある。
ヤフラム等を金属部材と固着するときに金属ベローズ，
ダイヤフラム等を変形させ電歪効果素子に圧縮力が加わ
るようにしているので、次のような欠点がある。
（１）ベローズ，ダイヤフラム等の変形量を一定にして
もベローズ，ダイヤフラム等の材質のバラツキで圧縮力
にバラツキがある。
もベローズ，ダイヤフラム等の材質のバラツキで圧縮力
にバラツキがある。
（２）金属ベローズ，ダイヤフラム等を金属部材と固着
するときに金属ベローズ，ダイヤフラムを変形させる作
業が困難で、高価な設備が必要であり、工数も多くかか
る。
するときに金属ベローズ，ダイヤフラムを変形させる作
業が困難で、高価な設備が必要であり、工数も多くかか
る。
（３）圧縮力を変化させるのにベローズ，ダイヤフラム
の材質や形状等を変更したものを準備する必要がある。
の材質や形状等を変更したものを準備する必要がある。
本発明の電歪効果素子は、伸縮機構部を有する金属ケ
ースで外装された電歪効果素子において、電歪効果素子
と金属ケースとの間に外部圧力より低い圧力の空間を有
している。
ースで外装された電歪効果素子において、電歪効果素子
と金属ケースとの間に外部圧力より低い圧力の空間を有
している。
本発明は、金属ベローズ，ダイヤフラム等を有する金
属ケースと電歪効果素子の間の空間を外部圧力より負圧
にして、外部圧力によって金属ベローズ，ダイヤフラム
等を変形させて電歪効果素子に圧縮力を加えるようにし
たものである。
属ケースと電歪効果素子の間の空間を外部圧力より負圧
にして、外部圧力によって金属ベローズ，ダイヤフラム
等を変形させて電歪効果素子に圧縮力を加えるようにし
たものである。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の第１の実施例の電歪効果素子の縦断
面図である。
面図である。
本実施例の電歪効果素子は、電歪効果素子本体１が金
属部材2,6とベローズ５で外装され、電歪効果素子本体
１と金属部材2,6、ベローズ５の間の空間が負圧空間10
になっている。
属部材2,6とベローズ５で外装され、電歪効果素子本体
１と金属部材2,6、ベローズ５の間の空間が負圧空間10
になっている。
次に、本実施例の電歪効果素子の製造方法について説
明する。ペロブスカイト結晶構造をもつ多成分固溶体セ
ラミック粉末に有機バインダーを混合して100μｍ程度
の厚みにグリーンシート化し、その上にペースト状の銀
内部電極導体を塗布し、乾燥後、数十層（例えば64層）
に積層して焼結した積層体を用意する。この積層体の側
面には銀内部電極導体層の端部が露出しているので、端
部を選択的にガラス絶縁膜で被覆した後外部電極導体を
側面に形成して銀内部電極導体を一層おきに交互に接続
して２つのくし歯形電極を形成する。そしてリード線４
を外部電極導体に半田付で接続し、側面だけを樹脂で被
覆する。このようにして製作された電歪効果素子本体１
を第１図に示す部材を取り付けて密封処理する。まず、
ガラス端子からなるリード端子３が２ケ取り付けられて
いる円筒状のステンレスからなる金属部材（下部）２の
内側底面に電歪効果素子本体１が植立するように接着剤
で固定する。次に、電歪効果素子本体１のリード線４と
金属部材２に取り付けられているリード端子３の内側の
一端とを半田付けで接続する。次に、内径が電歪効果素
子本体１の外径寸法より大きく、かつ金属部材2,6の内
径と同一で、材質がステンレスのベローズ５を電歪効果
素子本体１を包むように上方から取り付け、さらに電歪
効果素子本体１の上端部にもう１つの金属部材（上部）
６をかぶせ接着剤で電歪効果素子本体１の上端面に固定
する。ここで、ベローズ５は、伸縮方向のバネ定数が電
歪効果素子本体１の発生力の10分の１以下が望ましい。
次に、圧力620mmHgにした乾燥N2を密封した空間内にて
ベローズ５の両端を上下の金属部材6,2に全周に渡りエ
レクトリックアーク溶接で溶接し、密封を完了させる。
明する。ペロブスカイト結晶構造をもつ多成分固溶体セ
ラミック粉末に有機バインダーを混合して100μｍ程度
の厚みにグリーンシート化し、その上にペースト状の銀
内部電極導体を塗布し、乾燥後、数十層（例えば64層）
に積層して焼結した積層体を用意する。この積層体の側
面には銀内部電極導体層の端部が露出しているので、端
部を選択的にガラス絶縁膜で被覆した後外部電極導体を
側面に形成して銀内部電極導体を一層おきに交互に接続
して２つのくし歯形電極を形成する。そしてリード線４
を外部電極導体に半田付で接続し、側面だけを樹脂で被
覆する。このようにして製作された電歪効果素子本体１
を第１図に示す部材を取り付けて密封処理する。まず、
ガラス端子からなるリード端子３が２ケ取り付けられて
いる円筒状のステンレスからなる金属部材（下部）２の
内側底面に電歪効果素子本体１が植立するように接着剤
で固定する。次に、電歪効果素子本体１のリード線４と
金属部材２に取り付けられているリード端子３の内側の
一端とを半田付けで接続する。次に、内径が電歪効果素
子本体１の外径寸法より大きく、かつ金属部材2,6の内
径と同一で、材質がステンレスのベローズ５を電歪効果
素子本体１を包むように上方から取り付け、さらに電歪
効果素子本体１の上端部にもう１つの金属部材（上部）
６をかぶせ接着剤で電歪効果素子本体１の上端面に固定
する。ここで、ベローズ５は、伸縮方向のバネ定数が電
歪効果素子本体１の発生力の10分の１以下が望ましい。
次に、圧力620mmHgにした乾燥N2を密封した空間内にて
ベローズ５の両端を上下の金属部材6,2に全周に渡りエ
レクトリックアーク溶接で溶接し、密封を完了させる。
第２図は本発明の第２の実施例の電歪効果素子の縦断
面図である。本実施例が第１の実施例と異なる点は、上
部の金属部材６を無くし、一方（図では上方）がふさが
っている有底のベローズ７を使用し、ベローズ７の底部
を電歪効果素子本体１の上端面に接着していることであ
る。
面図である。本実施例が第１の実施例と異なる点は、上
部の金属部材６を無くし、一方（図では上方）がふさが
っている有底のベローズ７を使用し、ベローズ７の底部
を電歪効果素子本体１の上端面に接着していることであ
る。
本実施例では上部の金属部材がないため、第１の実施
例に比べ低コストで製造できる利点がある。
例に比べ低コストで製造できる利点がある。
第３図は本発明の第３の実施例の電歪効果素子の縦断
面図である。
面図である。
本実施例が第1,第２の実施例と異なる点は電歪効果素
子本体１がダイヤフラム９と金属部材８から成る容器内
に収納されていることである。
子本体１がダイヤフラム９と金属部材８から成る容器内
に収納されていることである。
次に、本実施例の製造方法を説明する。
従来の方法と同様な方法で製作された電歪効果素子本
体１をガラス端子からなるリード端子３が２ケ取り付け
られている円筒形のステンレスからなる金属部材８の内
側底面に電歪効果素子本体１が植立するように接着剤で
固定する。次に、電歪効果素子本体１のリード線４と金
属部材８に取り付けられているリード端子３の内側の一
端とを半田付けで接続する。次に、外径が電歪効果素子
本体１の外径寸法より大きく、かつ金属部材８の外径と
同一であるステンレスから成るダイヤフラム９を電歪効
果素子本体１の上端面に接着剤で固定する。ここで、ダ
イヤフラム９は伸縮方向のバネ定数が電歪効果素子本体
１の発生力の10分の１が望ましい。次に、ダイヤフラム
９の円周端を金属部材８に全周に渡りエレクトリックア
ーク溶接で溶接し、密封を完了させる。
体１をガラス端子からなるリード端子３が２ケ取り付け
られている円筒形のステンレスからなる金属部材８の内
側底面に電歪効果素子本体１が植立するように接着剤で
固定する。次に、電歪効果素子本体１のリード線４と金
属部材８に取り付けられているリード端子３の内側の一
端とを半田付けで接続する。次に、外径が電歪効果素子
本体１の外径寸法より大きく、かつ金属部材８の外径と
同一であるステンレスから成るダイヤフラム９を電歪効
果素子本体１の上端面に接着剤で固定する。ここで、ダ
イヤフラム９は伸縮方向のバネ定数が電歪効果素子本体
１の発生力の10分の１が望ましい。次に、ダイヤフラム
９の円周端を金属部材８に全周に渡りエレクトリックア
ーク溶接で溶接し、密封を完了させる。
なお、本実施例におけるダイヤフラム９の形状は山が
１つであるが、複数または不定形の波形であっても良い
ことは言うまでもない。
１つであるが、複数または不定形の波形であっても良い
ことは言うまでもない。
上述した第１〜第３の実施例のベローズ5,7またはダ
イヤフラム９と金属部材2,6,8の負圧密封処理の負圧圧
力と電歪効果素子本体１に加わる加圧力の関係は、ベロ
ーズ5,7またはダイヤフラム９のバネ定数0.5kg/mm,金属
ケース外径φ5.7mmにおいて外気圧との差−70mmHgにお
いて4kgf、−100mHgにおいて8kgfの加圧力が電歪効果素
子本体１の上下面にかかることになる。また、負圧密封
処理を行なう時の雰囲気は乾燥N2,Ar等の不活性気体お
よび乾燥空気等を使用できることはいうまでもない。
イヤフラム９と金属部材2,6,8の負圧密封処理の負圧圧
力と電歪効果素子本体１に加わる加圧力の関係は、ベロ
ーズ5,7またはダイヤフラム９のバネ定数0.5kg/mm,金属
ケース外径φ5.7mmにおいて外気圧との差−70mmHgにお
いて4kgf、−100mHgにおいて8kgfの加圧力が電歪効果素
子本体１の上下面にかかることになる。また、負圧密封
処理を行なう時の雰囲気は乾燥N2,Ar等の不活性気体お
よび乾燥空気等を使用できることはいうまでもない。
以上説明したように本発明は、金属ケース内に電歪効
果素子本体と外部圧力による負圧の空間を有することに
より、前記負圧空間の圧力を変化させて自在に圧縮力を
設定することが可能となり、また素子に加わる圧縮力の
バラツキを小さくし、また、単純な設備が使用でき工数
の低減もはかれる効果がある。
果素子本体と外部圧力による負圧の空間を有することに
より、前記負圧空間の圧力を変化させて自在に圧縮力を
設定することが可能となり、また素子に加わる圧縮力の
バラツキを小さくし、また、単純な設備が使用でき工数
の低減もはかれる効果がある。
第１図は本発明の第１の実施例の電歪効果素子の縦断面
図、第２図は本発明の第２の実施例の電歪効果素子の縦
断面図、第３図は本発明の第３の実施例の電歪効果素子
の縦断面図である。 １………電歪効果素子本体、２…金属部材（下部） ３………リード端子、４………リード線 ５………ベローズ、６………金属部材（上部） ７………（有底の）ベローズ ８………金属部材、９………ダイヤフラム 10……負圧空間
図、第２図は本発明の第２の実施例の電歪効果素子の縦
断面図、第３図は本発明の第３の実施例の電歪効果素子
の縦断面図である。 １………電歪効果素子本体、２…金属部材（下部） ３………リード端子、４………リード線 ５………ベローズ、６………金属部材（上部） ７………（有底の）ベローズ ８………金属部材、９………ダイヤフラム 10……負圧空間
Claims (1)
- 【請求項１】伸縮機構部を有する金属ケースで外装され
た電歪効果素子において、電歪効果素子と金属ケースと
の間に外部圧力より低い圧力の空間を有することを特徴
とする電歪効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011311A JP2508232B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 電歪効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1011311A JP2508232B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 電歪効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02192178A JPH02192178A (ja) | 1990-07-27 |
| JP2508232B2 true JP2508232B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=11774467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1011311A Expired - Lifetime JP2508232B2 (ja) | 1989-01-20 | 1989-01-20 | 電歪効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508232B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08116102A (ja) * | 1993-09-13 | 1996-05-07 | Nec Corp | 圧電アクチュエータ |
-
1989
- 1989-01-20 JP JP1011311A patent/JP2508232B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02192178A (ja) | 1990-07-27 |
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