JP2858877B2 - 圧電アクチュエータの駆動方法 - Google Patents
圧電アクチュエータの駆動方法Info
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- JP2858877B2 JP2858877B2 JP2135227A JP13522790A JP2858877B2 JP 2858877 B2 JP2858877 B2 JP 2858877B2 JP 2135227 A JP2135227 A JP 2135227A JP 13522790 A JP13522790 A JP 13522790A JP 2858877 B2 JP2858877 B2 JP 2858877B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は圧電効果を利用したアクチュエータの駆動方
法に関するものである。
法に関するものである。
［従来の技術］ 一般的な積層型圧電アクチュエータの構造は第３図に
示すように、厚み方向に分極され、両主面に金属電極膜
32を形成した圧電セラミック板31を、互いに分極Ｐの方
向が逆向きの関係となるように積層一体化して構成され
ている。ここで各金属電極膜32は図示のようにリード線
33を用いて電気的に並列接続されている。１対の電極端
子34の間に電圧を印加すると、圧電アクチュエータは高
さ方向に伸縮変位を生じる。
示すように、厚み方向に分極され、両主面に金属電極膜
32を形成した圧電セラミック板31を、互いに分極Ｐの方
向が逆向きの関係となるように積層一体化して構成され
ている。ここで各金属電極膜32は図示のようにリード線
33を用いて電気的に並列接続されている。１対の電極端
子34の間に電圧を印加すると、圧電アクチュエータは高
さ方向に伸縮変位を生じる。
このアクチュエータを利用する場合、通常アクチュエ
ータの高さ方向の一端は基板に接着固定され、もう一方
の端面に負荷が接着固定される。そしてアクチュエータ
に電圧を印加して負荷の運動を制御する。
ータの高さ方向の一端は基板に接着固定され、もう一方
の端面に負荷が接着固定される。そしてアクチュエータ
に電圧を印加して負荷の運動を制御する。
［発明が解決しようとする課題］ 機械的な拘束のない自由状態で上記の積層型圧電アク
チュエータに直流電圧を印加すると、電圧の極性が分極
Ｐと逆方向の場合には、アクチュエータは第４図に点線
で模式的に示すように縦方向（高さ方向）に伸長し、横
方向に収縮する。印加電圧の極性を反転すると、アクチ
ュエータは縦方向に収縮し、横方向に伸長する。
チュエータに直流電圧を印加すると、電圧の極性が分極
Ｐと逆方向の場合には、アクチュエータは第４図に点線
で模式的に示すように縦方向（高さ方向）に伸長し、横
方向に収縮する。印加電圧の極性を反転すると、アクチ
ュエータは縦方向に収縮し、横方向に伸長する。
従って、アクチュエータの一端を基板に固定し、他端
に負荷を接合した状態でアクチュエータに電圧を印加す
ると、横方向にも伸縮変形するため、アクチュエータと
基板およびアクチュエータと負荷との接合部に応力が発
生する。このため、苛酷な駆動条件下では接合部が機械
的に破壊されてしまう。また、接合部の機械的強度を増
して破壊を防止すると、今度はアクチュエータ自身がそ
の接合界面付近で機械的に破壊することになる。
に負荷を接合した状態でアクチュエータに電圧を印加す
ると、横方向にも伸縮変形するため、アクチュエータと
基板およびアクチュエータと負荷との接合部に応力が発
生する。このため、苛酷な駆動条件下では接合部が機械
的に破壊されてしまう。また、接合部の機械的強度を増
して破壊を防止すると、今度はアクチュエータ自身がそ
の接合界面付近で機械的に破壊することになる。
本発明はこのような従来の事情に鑑みてなされたもの
で、苛酷な駆動条件下でも機械的に破壊することなく使
用できる圧電アクチュエータの駆動方法を提供すること
を目的とする。
で、苛酷な駆動条件下でも機械的に破壊することなく使
用できる圧電アクチュエータの駆動方法を提供すること
を目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、積層型圧電アクチュエータの両端面に負荷
および基板を配置し、該圧電アクチュエータに電圧を印
加して負荷の運動を制御することよりなる圧電アクチュ
エータの駆動方法において、圧電アクチュエータと負荷
との間および圧電アクチュエータと基板との間に、軸方
向剛性が該圧電アクチュエータと同等以上で、軸垂直方
向には自由に伸縮可能であるスペーサを挿入したことを
特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法である。
および基板を配置し、該圧電アクチュエータに電圧を印
加して負荷の運動を制御することよりなる圧電アクチュ
エータの駆動方法において、圧電アクチュエータと負荷
との間および圧電アクチュエータと基板との間に、軸方
向剛性が該圧電アクチュエータと同等以上で、軸垂直方
向には自由に伸縮可能であるスペーサを挿入したことを
特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法である。
［作用］ 本発明の駆動方法によれば、圧電アクチュエータに電
圧を印加した場合、アクチュエータの横方向伸縮変位に
よって生じる応力は横方向弾性率の小さいスペーサによ
って緩和される。その結果、苛酷な駆動条件下において
もアクチュエータと基板および負荷との接合部、あるい
はアクチュエータ自体の機械的破壊が防止される。
圧を印加した場合、アクチュエータの横方向伸縮変位に
よって生じる応力は横方向弾性率の小さいスペーサによ
って緩和される。その結果、苛酷な駆動条件下において
もアクチュエータと基板および負荷との接合部、あるい
はアクチュエータ自体の機械的破壊が防止される。
［実施例］ 以下、本発明の実施例について詳細に説明する。
第１図は本発明の方法に用いられるスペーサの一例の
構造を示したもので、断面が1.8×1.8mm、厚さが1mmの
アルミナセラミック板１がゴム系接着剤２を用いて図示
のように接合され、板状スペーサを構成してる。ここで
接着剤の厚みは約0.25mmである。このスペーサの横方向
弾性率はゴム系接着剤でほぼ決定され、アクチュエータ
の弾性率よりい数桁小さくなっている。一方、縦弾性率
はアルミナセラミック板の弾性率とほぼ一致しており、
アクチュエータの弾性率の同等以上の大きさとなってい
る。
構造を示したもので、断面が1.8×1.8mm、厚さが1mmの
アルミナセラミック板１がゴム系接着剤２を用いて図示
のように接合され、板状スペーサを構成してる。ここで
接着剤の厚みは約0.25mmである。このスペーサの横方向
弾性率はゴム系接着剤でほぼ決定され、アクチュエータ
の弾性率よりい数桁小さくなっている。一方、縦弾性率
はアルミナセラミック板の弾性率とほぼ一致しており、
アクチュエータの弾性率の同等以上の大きさとなってい
る。
第２図は、上記のスペーサを用いた圧電アクチュエー
タの駆動方法の一例を示す説明図である。積層型圧電ア
クチュエータ21と基板23および負荷24との間に上記スペ
ーサ22を挿入し、エポキシ系接着剤で接合している。本
実施例に使用した圧電アクチュエータの寸法は断面10×
10mm、高さ20mmで、自由状態で100Vの電圧を印加する
と、高さ方向に約12μｍの伸び変位と横方向に約２μｍ
の縮み変位を発生する。負荷としては、断面が15×15m
m、厚さが10mmの黄銅ブロックを用いた。
タの駆動方法の一例を示す説明図である。積層型圧電ア
クチュエータ21と基板23および負荷24との間に上記スペ
ーサ22を挿入し、エポキシ系接着剤で接合している。本
実施例に使用した圧電アクチュエータの寸法は断面10×
10mm、高さ20mmで、自由状態で100Vの電圧を印加する
と、高さ方向に約12μｍの伸び変位と横方向に約２μｍ
の縮み変位を発生する。負荷としては、断面が15×15m
m、厚さが10mmの黄銅ブロックを用いた。
上記の状態でアクチュエータの電極端子間に電圧100
V、周波数150Hzのパルス電圧を1000時間印加して接合部
の変化を観察したが、機械的な劣化は認められなかっ
た。
V、周波数150Hzのパルス電圧を1000時間印加して接合部
の変化を観察したが、機械的な劣化は認められなかっ
た。
これに対してスペーサを用いずにアクチュエータと負
荷および基板とを直接接着した場合には、30時間程度で
接合部が機械的に破壊した。
荷および基板とを直接接着した場合には、30時間程度で
接合部が機械的に破壊した。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の駆動方法によれば、長
時間駆動してもアクチュエータと基板および負荷との接
合部、およびアクチュエータ自身が機械的に破壊するこ
とがない。また、スペーサの縦弾性率をアクチュエータ
と同程度以上に設定すればアクチュエータの変位発生力
は低下しない。
時間駆動してもアクチュエータと基板および負荷との接
合部、およびアクチュエータ自身が機械的に破壊するこ
とがない。また、スペーサの縦弾性率をアクチュエータ
と同程度以上に設定すればアクチュエータの変位発生力
は低下しない。
第１図は本発明の方法に用いられるスペーサの一例の斜
視図、第２図は本発明の方法の一例を示す説明図、第３
図は一般的な積層型圧電アクチュエータの構成図、第４
図は積層型圧電アクチュエータに電圧を印加した時の変
形状態を模式的に示す説明図である。 １……アルミナセラミック板 ２……ゴム系接着剤 21……積層型圧電アクチュエータ 22……スペーサ、23……基板 24……負荷、31……圧電セラミック板 32……金属電極膜、33……リード線 34……電極端子
視図、第２図は本発明の方法の一例を示す説明図、第３
図は一般的な積層型圧電アクチュエータの構成図、第４
図は積層型圧電アクチュエータに電圧を印加した時の変
形状態を模式的に示す説明図である。 １……アルミナセラミック板 ２……ゴム系接着剤 21……積層型圧電アクチュエータ 22……スペーサ、23……基板 24……負荷、31……圧電セラミック板 32……金属電極膜、33……リード線 34……電極端子
Claims (1)
- 【請求項１】積層型圧電アクチュエータの両端面に負荷
および基板を配置し、該圧電アクチュエータに電圧を印
加して負荷の運動を制御することよりなる圧電アクチュ
エータの駆動方法において、圧電アクチュエータと負荷
との間および圧電アクチュエータと基板との間に、軸方
向剛性が該圧電アクチュエータと同等以上で、軸垂直方
向には自由に伸縮可能であるスペーサを挿入したことを
特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2135227A JP2858877B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 圧電アクチュエータの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2135227A JP2858877B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 圧電アクチュエータの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0430481A JPH0430481A (ja) | 1992-02-03 |
| JP2858877B2 true JP2858877B2 (ja) | 1999-02-17 |
Family
ID=15146788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2135227A Expired - Fee Related JP2858877B2 (ja) | 1990-05-28 | 1990-05-28 | 圧電アクチュエータの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2858877B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102365815B (zh) | 2009-03-31 | 2015-09-23 | 株式会社尼康 | 压电致动器以及透镜镜筒 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH051992Y2 (ja) * | 1986-10-23 | 1993-01-19 | ||
| JPH01226186A (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-08 | Fuji Electric Co Ltd | 積層型圧電素子 |
-
1990
- 1990-05-28 JP JP2135227A patent/JP2858877B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0430481A (ja) | 1992-02-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071204 Year of fee payment: 9 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081204 Year of fee payment: 10 |
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