JP3095154B2 - 圧電積層体 - Google Patents
圧電積層体Info
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- JP3095154B2 JP3095154B2 JP03312171A JP31217191A JP3095154B2 JP 3095154 B2 JP3095154 B2 JP 3095154B2 JP 03312171 A JP03312171 A JP 03312171A JP 31217191 A JP31217191 A JP 31217191A JP 3095154 B2 JP3095154 B2 JP 3095154B2
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- Japan
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- piezoelectric
- piezoelectric plate
- plate
- cloth
- laminate
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電積層体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子制御サスペンション装置
等、各種機器の可動部の駆動を行うアクチュエータとし
て、電圧印加により変位する圧電積層体が用いられてい
る。この圧電積層体は、セラミックスよりなる圧電板を
利用するもので、高精度な印加電圧−変位特性が期待で
きる。
等、各種機器の可動部の駆動を行うアクチュエータとし
て、電圧印加により変位する圧電積層体が用いられてい
る。この圧電積層体は、セラミックスよりなる圧電板を
利用するもので、高精度な印加電圧−変位特性が期待で
きる。
【０００３】例えば、特開昭６０−１２１７８４号公報
には、表裏両面に銀ペーストなどの内部電極層が形成さ
れた複数の圧電板と電極板とを交互に積層した圧電積層
体が開示されており、上記電極板への通電により上記圧
電板が軸方向に伸びてアクチュエータとしての作動を行
う。
には、表裏両面に銀ペーストなどの内部電極層が形成さ
れた複数の圧電板と電極板とを交互に積層した圧電積層
体が開示されており、上記電極板への通電により上記圧
電板が軸方向に伸びてアクチュエータとしての作動を行
う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、圧電積層体を高
負荷の加わる装置に利用することが検討されている。こ
のように高い荷重をかけながら圧電積層体を繰り返し作
動させると、外側に位置する圧電板ほど衝撃的な荷重を
受けて、クラックや該クラックの発展による割れが発生
しやすく、ひいては複数の割れにより、圧電板が小片状
にばらばらに分解して圧電積層体から欠落するおそれが
ある。この結果、圧電板が欠落した分だけ圧電積層体と
しての変位、発生荷重の特性が低下する。この現象は、
圧電板の積層枚数が多くなったり、作動中の変位量が多
くなるほど発生しやすくなる。なお、上記圧電板の割れ
は、圧電板に放射状又は同心円状に発生する。
負荷の加わる装置に利用することが検討されている。こ
のように高い荷重をかけながら圧電積層体を繰り返し作
動させると、外側に位置する圧電板ほど衝撃的な荷重を
受けて、クラックや該クラックの発展による割れが発生
しやすく、ひいては複数の割れにより、圧電板が小片状
にばらばらに分解して圧電積層体から欠落するおそれが
ある。この結果、圧電板が欠落した分だけ圧電積層体と
しての変位、発生荷重の特性が低下する。この現象は、
圧電板の積層枚数が多くなったり、作動中の変位量が多
くなるほど発生しやすくなる。なお、上記圧電板の割れ
は、圧電板に放射状又は同心円状に発生する。
【０００５】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、上記したような圧電板の分解、欠落を防止して、
圧電積層体としての変位、発生荷重の特性低下を抑える
ことを目的とする。
あり、上記したような圧電板の分解、欠落を防止して、
圧電積層体としての変位、発生荷重の特性低下を抑える
ことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電板と電極
板とを交互に複数枚積層してなる圧電積層体において、
前記圧電板には、耐熱性繊維よりなるクロスが埋設され
ていることを特徴とする。
板とを交互に複数枚積層してなる圧電積層体において、
前記圧電板には、耐熱性繊維よりなるクロスが埋設され
ていることを特徴とする。
【０００７】
【作用】耐熱性繊維よりなるクロスが埋設された圧電板
は、クロスの働きにより、圧電板としての曲げ強度が高
まり、圧電板にクラックが発生しにくくなる。また圧電
板にクラックが発生しても、そのクラックの発展がクロ
スにより阻止されるので、圧電板の割れそのものが発生
しにくくなる。さらに、たとえクラックの発展により圧
電板が割れても、クロスによりその形状が保持される。
したがって、圧電板が分解して圧電積層体から欠落する
ことが抑制される。
は、クロスの働きにより、圧電板としての曲げ強度が高
まり、圧電板にクラックが発生しにくくなる。また圧電
板にクラックが発生しても、そのクラックの発展がクロ
スにより阻止されるので、圧電板の割れそのものが発生
しにくくなる。さらに、たとえクラックの発展により圧
電板が割れても、クロスによりその形状が保持される。
したがって、圧電板が分解して圧電積層体から欠落する
ことが抑制される。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
本実施例の圧電積層体は、図１の断面図に示すように、
圧電板１と電極板２とが、内部電極層３を介して交互に
複数枚積層されて形成され、電気絶縁性の熱収縮チュー
ブ４で被覆されている。そして各電極板２は、リード線
５１、５２にそれぞれ接続された外部電極６１、６２に
一枚置きに接合されている。
本実施例の圧電積層体は、図１の断面図に示すように、
圧電板１と電極板２とが、内部電極層３を介して交互に
複数枚積層されて形成され、電気絶縁性の熱収縮チュー
ブ４で被覆されている。そして各電極板２は、リード線
５１、５２にそれぞれ接続された外部電極６１、６２に
一枚置きに接合されている。
【０００９】上記圧電板１は、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3 ・
ＰｂＴｉＯ3 ）系セラミックス製のもので、直径１７ｍ
ｍ、厚さ０．５ｍｍの円板形状を有している。この圧電
板１の表裏両面には、圧電板１と電極板２との導通を確
実なものとするために、銀ペーストが印刷、焼き付け処
理されて、直径１５ｍｍ、厚さ０．００３ｍｍの内部電
極層３が同心円形状に形成されている。なお、上記圧電
板の厚さは０．５〜２．０ｍｍが適当であり、内部電極
層の厚さは０．００３〜０．０１５ｍｍが適当である。
ＰｂＴｉＯ3 ）系セラミックス製のもので、直径１７ｍ
ｍ、厚さ０．５ｍｍの円板形状を有している。この圧電
板１の表裏両面には、圧電板１と電極板２との導通を確
実なものとするために、銀ペーストが印刷、焼き付け処
理されて、直径１５ｍｍ、厚さ０．００３ｍｍの内部電
極層３が同心円形状に形成されている。なお、上記圧電
板の厚さは０．５〜２．０ｍｍが適当であり、内部電極
層の厚さは０．００３〜０．０１５ｍｍが適当である。
【００１０】そして、積層された圧電板１のうち、最も
外側に位置する上下の圧電板１には、それぞれクロス１
１が圧電板の全面に均一に埋設されている。圧電板１に
クロス１１を埋設するには、例えば、圧電板１を成形す
る際にクロス１１を埋め込み、その後焼成工程を経て、
研削工程時に圧電板１からはみ出たクロス１１を切断す
ることにより行うことができる。このクロス１１は、線
径０．０２ｍｍの耐熱性繊維（高耐熱性のガラス質繊
維）よりなる単線をピッチ１．０ｍｍで織ったものであ
る。なお、耐熱性繊維としては、圧電板の形成時におけ
る焼成温度（１０００〜１２００℃程度）に耐え得るも
のを使用でき、上記高耐熱性のガラス質繊維の他、アル
ミナ繊維、ジルコニア繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ
素繊維などの結晶質繊維等を用いることができる。また
上記クロスとしては、布組織をもつものであれば特に限
定されず、上記織物の他に編物や不織布などとすること
もできる。クロスとして織物組織のものを採用した場
合、その織物組織を単線で構成するときは線径０．０２
ｍｍ以上、ピッチ１．０ｍｍ以下とすることが好まし
く、束線で構成するときは線径０．０１ｍｍ以下、打込
み本数３０〜６０本、ピッチ２．０ｍｍ以下とすること
が好ましい。
外側に位置する上下の圧電板１には、それぞれクロス１
１が圧電板の全面に均一に埋設されている。圧電板１に
クロス１１を埋設するには、例えば、圧電板１を成形す
る際にクロス１１を埋め込み、その後焼成工程を経て、
研削工程時に圧電板１からはみ出たクロス１１を切断す
ることにより行うことができる。このクロス１１は、線
径０．０２ｍｍの耐熱性繊維（高耐熱性のガラス質繊
維）よりなる単線をピッチ１．０ｍｍで織ったものであ
る。なお、耐熱性繊維としては、圧電板の形成時におけ
る焼成温度（１０００〜１２００℃程度）に耐え得るも
のを使用でき、上記高耐熱性のガラス質繊維の他、アル
ミナ繊維、ジルコニア繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ
素繊維などの結晶質繊維等を用いることができる。また
上記クロスとしては、布組織をもつものであれば特に限
定されず、上記織物の他に編物や不織布などとすること
もできる。クロスとして織物組織のものを採用した場
合、その織物組織を単線で構成するときは線径０．０２
ｍｍ以上、ピッチ１．０ｍｍ以下とすることが好まし
く、束線で構成するときは線径０．０１ｍｍ以下、打込
み本数３０〜６０本、ピッチ２．０ｍｍ以下とすること
が好ましい。
【００１１】上記電極板２はステンレス鋼板であり、内
部電極層３と同一形状の円板部と、円板部の一部から径
方向外方に突出しその先端が軸方向に曲折された舌片部
とから構成されている。舌片部は交互に１８０度ずれて
配置され、一枚置きに上記外部電極６１、６２に接合さ
れている。なお、電極板の厚さは０．０２〜０．０５ｍ
ｍが適当である。
部電極層３と同一形状の円板部と、円板部の一部から径
方向外方に突出しその先端が軸方向に曲折された舌片部
とから構成されている。舌片部は交互に１８０度ずれて
配置され、一枚置きに上記外部電極６１、６２に接合さ
れている。なお、電極板の厚さは０．０２〜０．０５ｍ
ｍが適当である。
【００１２】なお、上記実施例では、積層された圧電板
１のうち、最も外側に位置する上下の圧電板１のみにク
ロスを埋設する例について示したが、さらに強い衝撃を
受ける場合には、外側から順にクロスを埋設する圧電板
の枚数を増やせばよい。本実施例の圧電積層体では、電
源（図示せず）により電圧が印加されると、リード線５
１、５２外部電極６１、６２を介して電極板２に通電さ
れ、圧電板１が軸方向に伸びてアクチュエータとしての
作動を行う。 （評価）上記実施例の圧電積層体について、耐久試験を
実施した。その結果、本実施例の圧電積層体の圧電板１
のうち、最も外側に位置しクロス１１が埋設された圧電
板１に割れが発生していたものの、その圧電板１の形状
はクロス１１により保持されていた。
１のうち、最も外側に位置する上下の圧電板１のみにク
ロスを埋設する例について示したが、さらに強い衝撃を
受ける場合には、外側から順にクロスを埋設する圧電板
の枚数を増やせばよい。本実施例の圧電積層体では、電
源（図示せず）により電圧が印加されると、リード線５
１、５２外部電極６１、６２を介して電極板２に通電さ
れ、圧電板１が軸方向に伸びてアクチュエータとしての
作動を行う。 （評価）上記実施例の圧電積層体について、耐久試験を
実施した。その結果、本実施例の圧電積層体の圧電板１
のうち、最も外側に位置しクロス１１が埋設された圧電
板１に割れが発生していたものの、その圧電板１の形状
はクロス１１により保持されていた。
【００１３】また、動特性における圧電積層体の変位量
について、耐久試験前と耐久試験後とで比較した。耐久
試験前の圧電積層体の変位量を１００％としたときの結
果を図４に示す。また、静特性における圧電積層体の変
位量及び発生荷重について、耐久試験前と耐久試験後と
で比較した。耐久試験前の変位量及び発生荷重を１００
％としたときの結果を図５及び図６に示す。なお、静特
性における圧電積層体の変位量について、圧電板１にク
ロス１１を埋設しないこと以外は上記実施例と同様に作
製した比較例の圧電積層体についても同様に調べた。そ
の結果も図５に併せて示す。
について、耐久試験前と耐久試験後とで比較した。耐久
試験前の圧電積層体の変位量を１００％としたときの結
果を図４に示す。また、静特性における圧電積層体の変
位量及び発生荷重について、耐久試験前と耐久試験後と
で比較した。耐久試験前の変位量及び発生荷重を１００
％としたときの結果を図５及び図６に示す。なお、静特
性における圧電積層体の変位量について、圧電板１にク
ロス１１を埋設しないこと以外は上記実施例と同様に作
製した比較例の圧電積層体についても同様に調べた。そ
の結果も図５に併せて示す。
【００１４】図４〜図６からも明らかなように、本実施
例の圧電積層体は、耐久試験後においても、変位量び発
生荷重の特性にほとんど変化がみられなかった。なお、
変位量については、耐久試験後の方が若干大きくなっ
た。これは、割れが発生した圧電板１において、割れの
発生により面積に対する高さの比が変化し、その結果振
動モードが変わったことに起因しているものと考えられ
る。
例の圧電積層体は、耐久試験後においても、変位量び発
生荷重の特性にほとんど変化がみられなかった。なお、
変位量については、耐久試験後の方が若干大きくなっ
た。これは、割れが発生した圧電板１において、割れの
発生により面積に対する高さの比が変化し、その結果振
動モードが変わったことに起因しているものと考えられ
る。
【００１５】これに対し、比較例の圧電積層体は、最も
外側に位置する圧電板が割れの発生により欠落してお
り、耐久試験後の変位量が大幅に低下した。さらに、上
記本実施例にかかるクロスを埋設した圧電板と、上記比
較例にかかるクロスを埋設していない圧電板について、
曲げ強度を調べた。比較例の圧電板の曲げ強度を１００
％としたときの結果を図７に示す。図７からも明らかな
ように、クロスを埋設することにより、圧電板の曲げ強
度が向上するので、圧電板の割れそのものも発生しにく
くなることがわかる。
外側に位置する圧電板が割れの発生により欠落してお
り、耐久試験後の変位量が大幅に低下した。さらに、上
記本実施例にかかるクロスを埋設した圧電板と、上記比
較例にかかるクロスを埋設していない圧電板について、
曲げ強度を調べた。比較例の圧電板の曲げ強度を１００
％としたときの結果を図７に示す。図７からも明らかな
ように、クロスを埋設することにより、圧電板の曲げ強
度が向上するので、圧電板の割れそのものも発生しにく
くなることがわかる。
【００１６】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の圧電積層体
は、クロスの作用により圧電板の分解が抑制され、圧電
積層体の変位、荷重特性の低下が抑えることができる。
は、クロスの作用により圧電板の分解が抑制され、圧電
積層体の変位、荷重特性の低下が抑えることができる。
【図１】本実施例の圧電積層体の断面図である。
【図２】本実施例の圧電積層体の圧電板の平面図であ
る。
る。
【図３】本実施例の圧電積層体の圧電板の断面図であ
る。
る。
【図４】本実施例の圧電積層体について、動特性におけ
る変位量を耐久試験前と耐久試験後とで比較した図であ
る。
る変位量を耐久試験前と耐久試験後とで比較した図であ
る。
【図５】本実施例の圧電積層体について、静特性におけ
る変位量を耐久試験前と耐久試験後とで比較した図であ
る。
る変位量を耐久試験前と耐久試験後とで比較した図であ
る。
【図６】本実施例の圧電積層体について、静特性におけ
る発生荷重を耐久試験前と耐久試験後とで比較した図で
ある。
る発生荷重を耐久試験前と耐久試験後とで比較した図で
ある。
【図７】本実施例にかかるクロスを埋設した圧電板と、
比較例にかかるクロスを埋設していない圧電板の曲げ強
度を示す図である。
比較例にかかるクロスを埋設していない圧電板の曲げ強
度を示す図である。
１は圧電板、２は電極板、３は内部電極層、１１はクロ
スである。
スである。
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電板と電極板とを交互に複数枚積層し
てなる圧電積層体において、 前記圧電板には、耐熱性繊維よりなるクロスが埋設され
ていることを特徴とする圧電積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03312171A JP3095154B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 圧電積層体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03312171A JP3095154B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 圧電積層体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152636A JPH05152636A (ja) | 1993-06-18 |
| JP3095154B2 true JP3095154B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=18026085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03312171A Expired - Fee Related JP3095154B2 (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 圧電積層体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3095154B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5859774B2 (ja) * | 2011-08-29 | 2016-02-16 | 株式会社日本セラテック | 圧電アクチュエータ |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP03312171A patent/JP3095154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05152636A (ja) | 1993-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |