JP2541839B2 - 積層型圧電アクチュエ―タ - Google Patents
積層型圧電アクチュエ―タInfo
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- piezoelectric actuator
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
- H10N30/503—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view
- H10N30/505—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view the cross-section being annular
Landscapes
- 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、電気的入力エネルギを変位や力の機械エネ
ルギに変換する圧電アクチュエータに関し、詳しくは圧
電性セラミックス板体を複数個積層することにより形成
された積層型圧電アクチュエータに関するものである。
ルギに変換する圧電アクチュエータに関し、詳しくは圧
電性セラミックス板体を複数個積層することにより形成
された積層型圧電アクチュエータに関するものである。
［従来の技術］ 従来、精密位置決め装置及び精密Ｘ−Ｙテーブルの駆
動源として、ボイスコイル、パルスモータ等の電磁石が
用いられて来ている。
動源として、ボイスコイル、パルスモータ等の電磁石が
用いられて来ている。
近年、電磁式アクチュエータよりも、消費電力、応答
性、位置決め精度等の点で優れている積層型圧電アクチ
ュエータが利用されつつある。
性、位置決め精度等の点で優れている積層型圧電アクチ
ュエータが利用されつつある。
積層型圧電アクチュエータの機械的出力は、電界方向
に一致する圧電縦効果と電界直角方向の圧電横効果の２
通りが得られ、アクチュエータの変位量としては、圧電
縦効果の方が、圧電横効果の概ね２倍の大きさである。
に一致する圧電縦効果と電界直角方向の圧電横効果の２
通りが得られ、アクチュエータの変位量としては、圧電
縦効果の方が、圧電横効果の概ね２倍の大きさである。
第２図は従来例に係るリング状積層型圧電アクチュエ
ータを示す図である。この図において、積層型圧電アク
チュエータは各々が中心軸と内周面及び外周面を有する
複数個のリング状圧電板体31を互いの中心軸を一致させ
て内部電極を介在させながら、軸方向に積層されてい
る。これらの内部電極には、１つ置きに外部電源34の一
端が、リード線A32を介して接続され、残りの内部電極
には、外部電源34の他端が、リード線B32を介して接続
されている。この種の積層型圧電アクチュエータをリン
グ状圧電板体の内径の収縮を利用して、内径に嵌合する
軸を固定する方法と、リングの軸方向すなわち長さ方向
の伸縮を利用し、軸を移動する方法を組合わせてなるリ
ニアモータが検討されている。
ータを示す図である。この図において、積層型圧電アク
チュエータは各々が中心軸と内周面及び外周面を有する
複数個のリング状圧電板体31を互いの中心軸を一致させ
て内部電極を介在させながら、軸方向に積層されてい
る。これらの内部電極には、１つ置きに外部電源34の一
端が、リード線A32を介して接続され、残りの内部電極
には、外部電源34の他端が、リード線B32を介して接続
されている。この種の積層型圧電アクチュエータをリン
グ状圧電板体の内径の収縮を利用して、内径に嵌合する
軸を固定する方法と、リングの軸方向すなわち長さ方向
の伸縮を利用し、軸を移動する方法を組合わせてなるリ
ニアモータが検討されている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、複数のリング状圧電板体を内部電極を
介在させながら長さ方向に積層したリング状積層型圧電
アクチュエータにおいて、このアクチュエータに電圧を
印加した場合の長さ方向、径方向の変位量は、内部電極
の積層数と、印加電圧及び圧電定数の積で求められる。
第２図のリング状積層型圧電アクチュエータでは、長さ
方向変位量の約1/2が、内径の収縮量である。また、長
さ方向及び径方向の変位は、アクチュエータ自体の弾性
変形とみなされるので、変位に伴い弾性エネルギが、ア
クチュエータに蓄積されることになる。内径の収縮量
は、長さ方向の約1/2と微少であるので、軸を固定する
には、アクチュエータ内径と軸外径は、ミクロンオーダ
ーの寸法精度が、必要であった。そのために、リング状
積層型アクチュエータ内径の光学的研磨仕上げ工程と
か、ミクロン単位で外径寸法の異なる軸を準備して、リ
ング状積層型圧電アクチュエータと軸とを嵌合する工程
を要するなどの不都合を生じた。
介在させながら長さ方向に積層したリング状積層型圧電
アクチュエータにおいて、このアクチュエータに電圧を
印加した場合の長さ方向、径方向の変位量は、内部電極
の積層数と、印加電圧及び圧電定数の積で求められる。
第２図のリング状積層型圧電アクチュエータでは、長さ
方向変位量の約1/2が、内径の収縮量である。また、長
さ方向及び径方向の変位は、アクチュエータ自体の弾性
変形とみなされるので、変位に伴い弾性エネルギが、ア
クチュエータに蓄積されることになる。内径の収縮量
は、長さ方向の約1/2と微少であるので、軸を固定する
には、アクチュエータ内径と軸外径は、ミクロンオーダ
ーの寸法精度が、必要であった。そのために、リング状
積層型アクチュエータ内径の光学的研磨仕上げ工程と
か、ミクロン単位で外径寸法の異なる軸を準備して、リ
ング状積層型圧電アクチュエータと軸とを嵌合する工程
を要するなどの不都合を生じた。
本発明の技術的課題は、内径の収縮が大きく、内径と
軸との嵌合が容易である積層型圧電アクチュエータを提
供することである。
軸との嵌合が容易である積層型圧電アクチュエータを提
供することである。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、各々が、中心軸と内周面及び外周面
を有する複数個のリング状圧電板体を互いの中心軸を一
致させて軸方向に積層し、且つ互いに対向する板体間に
内部電極を有する積層型圧電アクチュエータにおいて、 このリング状圧電板体の各々に外周面から内周面に貫
通する１本のスリットを設けたことを特徴とする積層型
圧電アクチュエータが得られる。
を有する複数個のリング状圧電板体を互いの中心軸を一
致させて軸方向に積層し、且つ互いに対向する板体間に
内部電極を有する積層型圧電アクチュエータにおいて、 このリング状圧電板体の各々に外周面から内周面に貫
通する１本のスリットを設けたことを特徴とする積層型
圧電アクチュエータが得られる。
［作用］ 本発明の作用について説明する。
本発明のスリット構造を有する積層型圧電アクチュエ
ータでは、長さ方向の変形に対しては、弾性エネルギの
蓄積が必要である。しかし、径方向で見ると積層された
リング状板体の外周面から内周面まで設けられたスリッ
トを有し、弾性変形をこのスリット部が吸収するので、
弾性エネルギの蓄積がない。従って、その分だけ径方向
の変位へ寄与するエネルギが、大きくなるので、径方向
の収縮の大きい積層型圧電アクチュエータが得られる。
ータでは、長さ方向の変形に対しては、弾性エネルギの
蓄積が必要である。しかし、径方向で見ると積層された
リング状板体の外周面から内周面まで設けられたスリッ
トを有し、弾性変形をこのスリット部が吸収するので、
弾性エネルギの蓄積がない。従って、その分だけ径方向
の変位へ寄与するエネルギが、大きくなるので、径方向
の収縮の大きい積層型圧電アクチュエータが得られる。
［実施例］ 本発明の実施例について図面を参照して説明する。
実施例1. 本発明の実施例１について、説明する。
第１図は本発明の実施例に係る径方向スリット付きリ
ング状、即ち擬リング状積層型圧電アクチュエータを示
す斜視図である。
ング状、即ち擬リング状積層型圧電アクチュエータを示
す斜視図である。
この図において、アクチュエータは、各々が中心軸と
内周面及び外周面を有する複数個のリング状圧電板体11
を有する。これらのリング状圧電板体11は、互いの中心
軸を一致させて、軸方向に積層されている。
内周面及び外周面を有する複数個のリング状圧電板体11
を有する。これらのリング状圧電板体11は、互いの中心
軸を一致させて、軸方向に積層されている。
互いに対向するリング状圧電板体（以下単に「板体」
と呼ぶ）11間には、内部電極（図示せず）が、形成され
ている。これらの電極には、１つ置きに外部電源14の一
端が、第１のリード線を介して接続され、残りの電極に
は、外部電源14の他端が、第２のリード線を介して接続
されている。各板体11には、外周面から内周面に向かっ
てスリット21が形成されている。
と呼ぶ）11間には、内部電極（図示せず）が、形成され
ている。これらの電極には、１つ置きに外部電源14の一
端が、第１のリード線を介して接続され、残りの電極に
は、外部電源14の他端が、第２のリード線を介して接続
されている。各板体11には、外周面から内周面に向かっ
てスリット21が形成されている。
本発明の実施例に係る積層型圧電アクチュエータは、
次のように製造された。
次のように製造された。
ニッケル、ニオブで一部置換したチタン酸−ジルコン
酸鉛系圧電性セラミックスを出発原料として、厚膜積層
法により、内部電極間距離115μm,内部電極積層数110
層，外系20mm,内系15mm,長さ13.5mm寸法のリング積層型
アクチュエータを作製した。次に、このリング状積層型
圧電アクチュエータを、精密外周刃切断機を用いて、外
周面から内周面へ貫通する幅0.5mm,長さ13.5mmのスリッ
トを設け、擬リング状積層型圧電アクチュエータを得
た。
酸鉛系圧電性セラミックスを出発原料として、厚膜積層
法により、内部電極間距離115μm,内部電極積層数110
層，外系20mm,内系15mm,長さ13.5mm寸法のリング積層型
アクチュエータを作製した。次に、このリング状積層型
圧電アクチュエータを、精密外周刃切断機を用いて、外
周面から内周面へ貫通する幅0.5mm,長さ13.5mmのスリッ
トを設け、擬リング状積層型圧電アクチュエータを得
た。
第１表は、本発明の実施例に係る擬リング状積層型ア
クチュエータに電圧100ボルト印加した時の長さ方向と
径方向の変位量を測定した結果である。比較の為に、従
来のリング状積層型圧電アクチュエータの測定結果も併
記した。
クチュエータに電圧100ボルト印加した時の長さ方向と
径方向の変位量を測定した結果である。比較の為に、従
来のリング状積層型圧電アクチュエータの測定結果も併
記した。
第１表より明らかなように、本発明の実施例に係る積
層型圧電アクチュエータは、従来に比べて、長さ方向の
変位量は、ほぼ等しいが、径方向の収縮量約２倍大きい
ことが、わかる。
層型圧電アクチュエータは、従来に比べて、長さ方向の
変位量は、ほぼ等しいが、径方向の収縮量約２倍大きい
ことが、わかる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、内径の収縮が
大きく、内径と軸の嵌合が容易である積層型圧電アクチ
ュエータが提供できる。
大きく、内径と軸の嵌合が容易である積層型圧電アクチ
ュエータが提供できる。
第１図は本発明の実施例に係る積層型圧電アクチュエー
タを示す斜視図、第２図は従来例に係る積層型圧電アク
チュエータを示す斜視図である。 図中11は圧電性セラミックス、12は内部電極に接続する
リード線、13は対向電極に接続するリード線、14は外部
電源、21は外周面から内周面へ貫通するスリット、31は
圧電性セラミックス、32は内部電極に接続するリード
線、33は対向電極に接続するリード線、34は外部電源で
ある。
タを示す斜視図、第２図は従来例に係る積層型圧電アク
チュエータを示す斜視図である。 図中11は圧電性セラミックス、12は内部電極に接続する
リード線、13は対向電極に接続するリード線、14は外部
電源、21は外周面から内周面へ貫通するスリット、31は
圧電性セラミックス、32は内部電極に接続するリード
線、33は対向電極に接続するリード線、34は外部電源で
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】各々が、中心軸と内周面および外周面を有
する複数個のリング状圧電板体を、互いの中心軸を一致
させて軸方向に積層し、且つ互いに対向する板体間に内
部電極を有する積層型圧電アクチュエータにおいて、前
記圧電板体の各々に外周面から内周面に貫通する１本の
スリットを設け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 |
|---|---|---|---|
| JP63092667A JP2541839B2 (ja) | 1988-04-16 | 1988-04-16 | 積層型圧電アクチュエ―タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092667A JP2541839B2 (ja) | 1988-04-16 | 1988-04-16 | 積層型圧電アクチュエ―タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01265581A JPH01265581A (ja) | 1989-10-23 |
| JP2541839B2 true JP2541839B2 (ja) | 1996-10-09 |
Family
ID=14060830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092667A Expired - Lifetime JP2541839B2 (ja) | 1988-04-16 | 1988-04-16 | 積層型圧電アクチュエ―タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2541839B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2505024Y2 (ja) * | 1989-11-15 | 1996-07-24 | 日本電気株式会社 | 積層セラミック電歪素子 |
-
1988
- 1988-04-16 JP JP63092667A patent/JP2541839B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01265581A (ja) | 1989-10-23 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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