JP6266936B2 - Piezoelectric actuator and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、高温環境下で駆動する圧電アクチュエータおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a piezoelectric actuator that is driven in a high-temperature environment and a method for manufacturing the same.
圧電アクチュエータには、複数の圧電素子を連結した圧電アクチュエータ本体にケースを被せて構成されるものが知られている。例えば、特許文献1記載の圧電アクチュエータは、複数の圧電素子を略同一中心軸上に伸縮方向に複数個積み重ねて形成された圧電アクチュエータ本体に軸固定用のシャフトを挿入し、金属ケースを被せて構成されている。このような圧電アクチュエータは、高湿度下で用いられることがある。 As a piezoelectric actuator, there is known a piezoelectric actuator configured by covering a case with a piezoelectric actuator body in which a plurality of piezoelectric elements are connected. For example, in the piezoelectric actuator described in Patent Document 1, a shaft for shaft fixation is inserted into a piezoelectric actuator main body formed by stacking a plurality of piezoelectric elements in a telescopic direction on substantially the same central axis, and is covered with a metal case. It is configured. Such a piezoelectric actuator may be used under high humidity.
一般的に、高湿度下で圧電アクチュエータを駆動した場合、圧電素子に埋設された内部電極のAgがマイグレーションを起こし、絶縁抵抗が低下する。そこで、例えば金属製ケース内に不活性ガス(N2)を充填して封止し、絶縁抵抗を高める対策が採られていた。しかし、一般的な封止方法では1〜5%程度の湿度が金属製ケース内に残留する。この程度の湿度であっても、高温環境下で圧電アクチュエータが駆動されるとAgのマイグレーションが生じやすくなる。一方、高価な装置を導入し、金属製ケース内湿度をさらに低下させることもできるが、コストが嵩む。そこで特許文献1記載の圧電アクチュエータでは、金属ケース内に吸湿材を用いることで絶縁抵抗を向上させている。 In general, when a piezoelectric actuator is driven under high humidity, Ag of the internal electrode embedded in the piezoelectric element undergoes migration, and the insulation resistance decreases. Therefore, for example, measures have been taken to increase the insulation resistance by filling and sealing an inert gas (N 2 ) in a metal case. However, in a general sealing method, about 1 to 5% of humidity remains in the metal case. Even at this level of humidity, Ag migration tends to occur when the piezoelectric actuator is driven in a high temperature environment. On the other hand, an expensive apparatus can be introduced to further reduce the humidity inside the metal case, but the cost increases. Therefore, in the piezoelectric actuator described in Patent Document 1, the insulation resistance is improved by using a hygroscopic material in the metal case.
しかしながら、上記のような金属製ケース内に吸湿材を用いる方法では、部材数が増えることになる。そして、圧電アクチュエータの製造時には、組み立てが複雑化し、工程数が増えてしまう。 However, in the method using a hygroscopic material in the metal case as described above, the number of members increases. And when manufacturing a piezoelectric actuator, an assembly becomes complicated and the number of processes will increase.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、部材数を増加させることなく内部電極のAgのマイグレーションを防止し、絶縁抵抗を向上できる圧電アクチュエータおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a piezoelectric actuator capable of preventing the migration of Ag of the internal electrode and increasing the insulation resistance without increasing the number of members, and a method for manufacturing the same. Objective.
(1)上記の目的を達成するため、本発明の圧電アクチュエータは、高温環境下で駆動する圧電アクチュエータであって、複数の圧電素子が直列に積み重ねられた圧電アクチュエータ本体と、前記圧電アクチュエータ本体を収容する金属製のケースと、を備え、前記ケース内に露出する金属部材の表面が陽極酸化膜で覆われていることを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, a piezoelectric actuator of the present invention is a piezoelectric actuator that is driven in a high-temperature environment, and includes a piezoelectric actuator body in which a plurality of piezoelectric elements are stacked in series, and the piezoelectric actuator body. A metal case to be housed, and the surface of the metal member exposed in the case is covered with an anodized film.
このように、本発明の圧電アクチュエータでは、ケース内に露出する金属部材の表面が陽極酸化膜で覆われているため、陽極酸化膜の吸湿効果によりケース内の水分を吸収することで、高温環境下での駆動においても内部電極のAgのマイグレーションを防止し、絶縁抵抗を向上させることができる。また、ケース内に吸湿材を用いる必要がなく、部材数の増加による組み立ての複雑化を防止し、工程数を低減できる。 As described above, in the piezoelectric actuator of the present invention, the surface of the metal member exposed in the case is covered with the anodic oxide film. Even under driving, the migration of Ag in the internal electrode can be prevented, and the insulation resistance can be improved. Further, it is not necessary to use a hygroscopic material in the case, so that the assembly is prevented from being complicated due to an increase in the number of members, and the number of steps can be reduced.
(2)また、本発明の圧電アクチュエータは、前記圧電アクチュエータ本体を一方の端部で固定する固定部と、前記圧電アクチュエータ本体の他方の端部に設けられ、前記圧電アクチュエータ本体の変位を伝達する変位伝達部と、前記圧電アクチュエータ本体に圧縮力を与える弾性部と、を更に備え、前記固定部、変位伝達部および弾性部の前記ケース内部に露出する表面は、陽極酸化膜で覆われていることを特徴としている。これにより、固定部、変位伝達部および弾性部の露出面への導通を防止することができる。 (2) Further, the piezoelectric actuator of the present invention is provided at a fixed portion for fixing the piezoelectric actuator body at one end and at the other end of the piezoelectric actuator body, and transmits the displacement of the piezoelectric actuator body. A displacement transmitting portion; and an elastic portion that applies a compressive force to the piezoelectric actuator main body, and surfaces of the fixing portion, the displacement transmitting portion, and the elastic portion that are exposed inside the case are covered with an anodized film. It is characterized by that. Thereby, conduction to the exposed surface of the fixed portion, the displacement transmitting portion, and the elastic portion can be prevented.
(3)また、本発明の圧電アクチュエータは、前記圧電素子が、環状に形成された素子本体と、前記素子本体の表面に形成された外部電極と、を備えることを特徴としている。環状の圧電素子を用いる場合には、ケース内の金属部材が多くなるため、陽極酸化膜による絶縁性の向上が効果的となる。 (3) Moreover, the piezoelectric actuator of the present invention is characterized in that the piezoelectric element includes an element body formed in an annular shape and an external electrode formed on a surface of the element body. In the case of using an annular piezoelectric element, the number of metal members in the case increases, so that it is effective to improve the insulation by the anodic oxide film.
(4)また、本発明の圧電アクチュエータの製造方法は、上記の圧電アクチュエータの製造方法であって、前記固定部、変位伝達部および弾性部のケース内部の表面に陽極酸化処理を行なう工程と、前記圧電アクチュエータ本体、固定部、変位伝達部および弾性部を前記ケース内に封止する工程と、を含むことを特徴としている。このようにして、ケース内に露出する部材の表面を陽極酸化膜で覆うため、陽極酸化膜の吸湿効果によりケース内の水分を吸収することで、高温環境下での駆動においても内部電極のAgのマイグレーションを防止し、絶縁抵抗を向上させることができる。 (4) Moreover, the manufacturing method of the piezoelectric actuator of the present invention is the manufacturing method of the piezoelectric actuator described above, and a step of anodizing the surface inside the case of the fixed portion, the displacement transmitting portion, and the elastic portion; Sealing the piezoelectric actuator main body, the fixed portion, the displacement transmitting portion, and the elastic portion in the case. Since the surface of the member exposed in the case is covered with the anodic oxide film in this way, the moisture in the case is absorbed by the moisture absorption effect of the anodic oxide film, so that the Ag of the internal electrode can be driven even in a high temperature environment. Migration can be prevented and the insulation resistance can be improved.
本発明によれば、陽極酸化膜の吸湿効果によりケース内の水分を吸収することで、高温環境下での駆動においても内部電極のAgのマイグレーションを防止し、絶縁抵抗を向上させることができる。また、金属ケース内に吸湿材を用いる必要がなく、部材数の増加による組み立ての複雑化を防止し、工程数を低減できる。 According to the present invention, the moisture in the case is absorbed by the moisture absorption effect of the anodic oxide film, so that Ag migration of the internal electrode can be prevented and the insulation resistance can be improved even when driven in a high temperature environment. Further, it is not necessary to use a hygroscopic material in the metal case, so that the assembly is not complicated due to the increase in the number of members, and the number of processes can be reduced.
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in the respective drawings, and duplicate descriptions are omitted.
[第1の実施形態]
(圧電アクチュエータ)
図1は、圧電アクチュエータの一形態を示す断面図である。図1に示すように、圧電アクチュエータ10は、圧電アクチュエータ本体100、固定部210、絶縁板220、230、変位伝達部240、弾性部250およびケース260を備えている。圧電アクチュエータ10は、120℃以上の高温環境下で用いられる。圧電アクチュエータ10においては、ケース260内に露出する金属部材の表面は陽極酸化膜で覆われているため、陽極酸化膜の吸湿効果により内部電極のAgのマイグレーションを防止し、絶縁抵抗を向上させることができる。以下に各部について説明する。
[First Embodiment]
(Piezoelectric actuator)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a piezoelectric actuator. As shown in FIG. 1, the
(圧電アクチュエータ本体)
図2は、圧電アクチュエータ本体100の斜視図である。図2に示すように、圧電アクチュエータ本体100は、円筒状であり、複数の圧電素子110を略同一中心軸上に伸縮方向に積み重ねて形成されている。
(Piezoelectric actuator body)
FIG. 2 is a perspective view of the
(圧電素子)
図3(a)〜(c)は、それぞれ圧電素子110の斜視図、平面図および底面図である。圧電素子110は、圧電アクチュエータ用に伸縮方向に積み重ねられて用いられる。圧電素子110は、素子本体111および外部電極115a〜116cにより構成されている。なお、素子本体111の形状は、八角形、十二角形等の多角形の環状や楕円環状であってもよい。環状の圧電素子110を用いる場合には、ケース260内の金属部材が多くなるため、陽極酸化膜による絶縁性の向上が効果的となる。
(Piezoelectric element)
3A to 3C are a perspective view, a plan view, and a bottom view of the
外部電極115a〜115c(第1の外部電極)は、素子本体111の表面に設けられており、具体的には素子本体111の中央の孔117の内側面および両主面の孔117側の縁部分に一体に設けられている。また、外部電極116a〜116c(第2の外部電極)は、素子本体111の外側面および両主面の外周側の縁部分に一体に設けられている。なお、外部電極の両主面部分と内部電極との接続部分は、バイアホールで形成することもできる。
The
それぞれの外部電極の両主面部分115a、115c、116a、116cは、素子本体111の中心軸に対して回転移動させても積層方向への投影が互いに重なることが好ましい。なお、それぞれの外部電極の両主面部分115a、115c、116a、116cは、軸対称に設けられていることが好ましい。
Even if both
図4(a)〜(c)は、それぞれ圧電素子110の側断面図および異なる平断面図である。図4(a)は、図3(b)における断面4aによる断面図であり、図4(b)、図4(c)は、それぞれ図4(a)における断面4b、4cによる断面図である。素子本体111は、圧電層112および圧電層112を介して交互に積層された内部電極113(第1の内部電極)および内部電極114(第2の内部電極)を有している。外部電極115a〜115cは、内部電極113と接続されており、外部電極116a〜116cは、内部電極114と接続されている。
4A to 4C are a side sectional view and a different plan sectional view of the
(その他の部材)
図1を参照すると、固定部210は、固定板により圧電アクチュエータ本体100を一方の端部で固定しており、変位の基準となっている。また、固定板は、シャフト215と結合し、シャフト215の位置を固定しており、これらを合わせて固定部210を呼ぶ。
(Other parts)
Referring to FIG. 1, the fixing
シャフト215は、直列に積み重ねられた複数の圧電素子110の中央の孔117に挿入されており、圧電アクチュエータ本体100の軸を固定している。シャフト215は、孔117に挿入されたときに変位伝達部240との間に隙間217が生じる長さに形成されている。
The
絶縁板220、230は、圧電アクチュエータ本体100の両端のそれぞれに設けられており、固定部210やケース260と駆動回路とを絶縁している。絶縁板220、230は、絶縁性の板であればよいが、アルミナ板のように硬い材料で形成されている方が好ましい。変位端側の絶縁板220の変位伝達部240側に一端が駆動電源と接続されたリード線315の他端が接続されている。また、固定端側の絶縁板230の圧電アクチュエータ本体100側に一端が駆動電源と接続されたリード線316の他端が接続されている。
The insulating
図5(a)〜(c)は、それぞれ変位端側の絶縁板220の平面図、底面図および側断面図である。図5(c)は、図5(a)、図5(b)における断面5cの断面図である。図5(a)〜(c)に示すように、絶縁板220には、圧電素子110と同径の孔227が形成されており、圧電アクチュエータ本体100側の主面から変位伝達部240側の主面まで孔227を介して一体に電極225が設けられている。このように絶縁板220では、中央部で両主面の導通がとられている。
5A to 5C are a plan view, a bottom view, and a side sectional view of the insulating
図6(a)〜(c)は、それぞれ固定端側の絶縁板230の平面図、底面図および側断面図である。図6(c)は、図6(a)、図6(b)における断面6cの断面図である。図6(a)〜(c)に示すように、絶縁板230には、圧電素子110と同径の孔237が形成されており、圧電アクチュエータ本体100側の主面には、孔237の縁部分と重ならないように外周側に電極236が設けられている。
6A to 6C are a plan view, a bottom view, and a side sectional view of the insulating
なお、上記の例では、変位端側の絶縁板220および固定端側の絶縁板230でそれぞれ駆動電源と接続しているが、変位端側の絶縁板を単なる絶縁板とし、固定端側の絶縁板のみで駆動電源と接続してもよい。その場合、固定端側の絶縁板において、圧電アクチュエータ本体100側の主面上に孔側の電極および外周側の電極を分けて設け、孔側の電極のみを裏の主面に接続するよう形成してケース260と接続し、外周側の電極を圧電アクチュエータ本体100の径より外に延ばしてリード線付けする。
In the above example, the insulating
変位伝達部240は、フランジ部241および柱状部242を備え、断面T字の軸対称な形状に形成されており、柱状部242の先端245により変位が外部に伝えられる。弾性部250は、たとえばバネであり、変位伝達部240および絶縁板220、230とともに圧電アクチュエータ本体100を変位方向に沿って固定部210側に弾性力で押圧することで、圧電アクチュエータ本体100に圧縮力を付与している。
The
ケース260は、金属製であり、圧電アクチュエータ本体100、変位伝達部240、固定部210を収容する。固定部210、変位伝達部240および弾性部250のケース260内部に露出する表面は、陽極酸化膜で覆われている。陽極酸化膜は、吸湿性が強く、ケース260の封止時に不活性ガスに含まれるガス中の水分や、素子等のその他部材から発生する水分を吸湿する。これにより、固定部210、変位伝達部240および弾性部250の露出面への導通を防止することができる。
The
特に120℃以上の高温環境で圧電アクチュエータ10が用いられる場合には効果的であり、160℃以上の環境ではさらに効果的である。なお、陽極酸化膜の厚さは3〜40μmであることが好ましい。3μmより薄い場合は吸湿性の信頼性及び耐久性の低下や、吸湿量の減少が顕著となる。一方、40μmより厚い場合は金属部材の機械的強度の低下が顕著となる。
In particular, it is effective when the
また、ケース260内に吸湿材を用いる必要がなく、部材数の増加による組み立ての複雑化を防止し、工程数を低減できる。なお、ケース260内に露出する金属部材として、具体的には陽極酸化を施した金属(アルミニウム、チタン、ジルコニウム等)を用いることができる。
Further, it is not necessary to use a hygroscopic material in the
(圧電アクチュエータの製造方法)
上記のように構成された圧電素子110の製造方法を説明する。まず、圧電素子110として、所定形状の環状の一体焼成型素子を作製する。圧電層112と内部電極113とを積層し、両主面側の端部に内部電極113の無い層を設けたものを作製する。
(Method for manufacturing piezoelectric actuator)
A method for manufacturing the
圧電素子110の外形を加工し、例えば厚さは平面研削、外径を円筒加工し、内径はフライス加工して、所定の環状に形成する。外側面の外部電極116bおよび両主面の外部電極115a、115c、116a、116cはスクリーン印刷で電極ペーストを塗布し、焼き付ける。内側面の外部電極115bは、両主面のスクリーン印刷時に印刷面の反対側から孔を吸引して電極ペーストが孔の内側面に付着するようにして、これを焼き付けて形成する。
The outer shape of the
一方で、圧電アクチュエータ本体100以外を構成する部材を準備する。すなわち固定部210、変位伝達部240および弾性部250のケース260内部の表面に陽極酸化処理を行なう。
On the other hand, members constituting other than the piezoelectric actuator
次に、作製した複数個の圧電素子110を積み重ねた圧電アクチュエータ本体100の両端に、電極上にリード線をはんだ付けした絶縁板220、230を配置し、シャフト215を孔に通して位置がずれない様にする。さらに絶縁板の上からコイルバネのような弾性部250で圧力を掛け、積み重ねられた圧電素子110の両主面上の外部電極115a、115c、116a、116cの接触を確実にする。
Next, insulating
そして、圧電アクチュエータ本体100、固定部210、変位伝達部240および弾性部250をケース260内に封止する。このようにして圧電アクチュエータ本体100を作製できる。このようにして、ケース260内に露出する部材の表面を陽極酸化膜で覆うため、陽極酸化膜の吸湿効果によりケース内の水分を吸収することで、高温環境下での駆動においても内部電極のAgのマイグレーションを防止し、絶縁抵抗を向上させることができる。
Then, the piezoelectric actuator
[第2の実施形態]
(圧電アクチュエータの構造)
上記の実施形態では、環状の圧電素子を用いているが、矩形体の圧電素子を用いてもよい。図7は、圧電アクチュエータ20を示す断面図である。圧電アクチュエータ20は、圧電アクチュエータ本体405、座440(固定部)およびケース460により構成され、電圧が印加されることで変位する。圧電アクチュエータ20においても、ケース460内に露出する金属部材の表面は陽極酸化膜で覆われている。
[Second Embodiment]
(Piezoelectric actuator structure)
In the above embodiment, an annular piezoelectric element is used, but a rectangular piezoelectric element may be used. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the
圧電アクチュエータ本体405は、複数の圧電素子410、リード部材420、半球430(変位伝達部)で構成されている。複数の圧電素子410は、圧電素子410同士が端面で接着されることで互いに直列(電圧印加による伸縮方向)に連結されている。圧電アクチュエータ本体405は、一端に半球430を有し、他端は底部として座440に接着されており、多連化された圧電素子410に電圧が印加されることで伸縮する。
The
リード部材420は、金属製で板状に形成されており、圧電素子410の両側面に形成された外部電極415に接着されている。一対のリード部材420は、座440において一対の端子450に接続されている。
The
圧電アクチュエータ本体405は、リード部材420を介して外部電極415に電圧が印加される。座440は、圧電アクチュエータ本体405の他端を支持しており、圧電アクチュエータ本体405の伸縮により半球430が変位する。
In the piezoelectric actuator
圧電素子410は、圧電層と内部電極とが交互に積層され、矩形体に形成されている。また、圧電素子410の側面には内部電極に接続された外部電極415が設けられている。圧電層は、たとえばPZT等の圧電材料で構成されている。内部電極は、Ag−Pd等で構成されている。
The
ケース460は、圧電アクチュエータ本体405に被さって座に封止され、ドーム形状の部分に半球430が当接するダイヤフラム465(弾性部)を有する。ケース460の直管部分は、ケース460の中央から底部にかけて円筒に形成されている。ケースの先端部分には、ドーム形状を有するダイヤフラム465が形成されている。ケース460は、金属製であり、SUS等の材質が望ましい。座440は、概略円板状に形成され、圧電アクチュエータ本体405の他端を支持する。半球430、座440、ダイヤフラム465を含むケース460の内側は、ケース460内部に露出しており、これらの部材の表面は、陽極酸化膜で覆われている。陽極酸化膜の吸湿効果によりケース460内の水分を吸収することで、高温環境下での駆動においても内部電極のAgのマイグレーションを防止し、絶縁抵抗を向上させることができる。
The
(圧電アクチュエータの製造方法)
まず、圧電層と内部電極とが交互に積層された圧電素子410を作製する。具体的には、圧電セラミックスのグリーンシートにAgやAg−Pd等の電極ペーストを印刷して積層、圧着し、焼成する。次に、圧電素子410の側面に積層方向に沿って、内部電極に接続された外部電極415を形成する。圧電素子410の側面に電極ペーストを印刷して焼成することで外部電極415を形成できる。
(Method for manufacturing piezoelectric actuator)
First, a
得られた複数の圧電素子410の積層方向の端面には、エポキシ等の接着剤を塗布して接着し、直列方向に連結する。このようにして多連化を行い、接着剤を硬化させる。最後に、金属製で板状のリード部材420を、外部電極415に固着させて、多連化した圧電アクチュエータ本体405を作製できる。
An end face in the stacking direction of the obtained plurality of
一方で、圧電アクチュエータ本体405以外を構成する部材を準備する。すなわち半球430、座440およびダイヤフラム465を含むケース460内側の表面に陽極酸化処理を行なう。そして、圧電アクチュエータ本体405の先端に半球430を接着する。
On the other hand, members constituting other than the piezoelectric actuator
一方で上記の圧電アクチュエータ本体405を座440に設置し、ケース460を被せて封止する。このとき、リード部材420は、座440に挿通された端子450を介して外部と電気的に接続する。このようにして、圧電アクチュエータ20を作製することができる。
On the other hand, the piezoelectric actuator
[実施例]
まず、圧電素子として、外径6mm、内径2mm、厚さ3mmの環状の一体焼成型素子を作製した。1層あたり50μmを50層積層し、両主面側の端部に内部電極の無い層を0.25mmずつ設けた。厚さは平面研削、外径を円筒加工し、内径はフライス加工した。外側面の外部電極および上下面の外部電極はスクリーン印刷で電極ペーストを塗布し、焼き付けた。内側面の外部電極は、両主面のスクリーン印刷時に印刷面の反対側から孔を吸引して電極ペーストが孔の内側面に付着するようにして、これを焼き付けて形成した。
[Example]
First, as a piezoelectric element, an annular integrally fired element having an outer diameter of 6 mm, an inner diameter of 2 mm, and a thickness of 3 mm was produced. 50 layers each having a thickness of 50 μm were laminated, and 0.25 mm layers each having no internal electrode were provided at the ends on both main surfaces. The thickness was surface ground, the outer diameter was cylindrically processed, and the inner diameter was milled. The external electrode on the outer surface and the external electrode on the upper and lower surfaces were baked by applying an electrode paste by screen printing. The outer electrode on the inner surface was formed by sucking holes from the opposite side of the printing surface during screen printing of both main surfaces so that the electrode paste adhered to the inner surface of the holes, and baking this.
このようにして作製した3個の圧電素子を積み重ねた圧電アクチュエータ本体の両端に、電極上にリード線をはんだ付けしたアルミナ板(絶縁板)を配置し、金属シャフトを孔に通して位置がずれない様にした。さらにアルミナ板の上からコイルバネで圧力を掛け、圧電素子上下の外部電極の接触を確実にした。これを、不活性ガスフロー中で陽極酸化処理したアルミニウム(アルマイト)のケースに溶接処理により封止し、実施例の圧電アクチュエータを得た。また、一方でSUS316の金属ケースに溶接処理により封止し、比較例の圧電アクチュエータを得た。 Alumina plates (insulating plates) with lead wires soldered on the electrodes are placed at both ends of the piezoelectric actuator body where the three piezoelectric elements fabricated in this way are stacked, and the metal shaft passes through the hole and the position shifts. I tried not to. Furthermore, pressure was applied from above the alumina plate with a coil spring to ensure contact between the upper and lower external electrodes. This was sealed in a case of aluminum (alumite) anodized in an inert gas flow by welding to obtain a piezoelectric actuator of an example. On the other hand, a SUS316 metal case was sealed by welding to obtain a comparative piezoelectric actuator.
これらの圧電アクチュエータに対し、温度120℃、DC150Vの条件で耐久性試験を行なった。不良の基準は、1.0MΩ以下と定めた。図8は、耐久試験の結果を示すグラフである。図8に示すように、比較例の圧電アクチュエータは750h以降に急激に絶縁抵抗が悪化し、1000hでは1.0MΩ以下となった。一方で陽極酸化処理したアルミニウムケースを用いた実施例の圧電アクチュエータは、1000h経過しても絶縁性が急激に悪化する傾向は観察されなかった。このように、実施例では部材数や工程数を増やすことなく、圧電アクチュエータの絶縁性を向上させることができることが実証された。 Durability tests were performed on these piezoelectric actuators under conditions of a temperature of 120 ° C. and a DC of 150V. The criterion for defects was set to 1.0 MΩ or less. FIG. 8 is a graph showing the results of the durability test. As shown in FIG. 8, the insulation resistance of the piezoelectric actuator of the comparative example rapidly deteriorated after 750 h, and became 1.0 MΩ or less at 1000 h. On the other hand, in the piezoelectric actuator of the example using the anodized aluminum case, the tendency for the insulating property to deteriorate rapidly was not observed even after 1000 hours. As described above, it was proved that the insulating property of the piezoelectric actuator can be improved without increasing the number of members and the number of steps in the example.
10 圧電アクチュエータ
100 圧電アクチュエータ本体
110 圧電素子
111 素子本体
112 圧電層
113、114 内部電極
115a〜115c、116a〜116c 外部電極
117 孔
210 固定部
215 シャフト
217 隙間
220 絶縁板
225 電極
227 孔
230 絶縁板
236 電極
237 孔
240 変位伝達部
241 フランジ部
242 柱状部
245 先端
250 弾性部
260 ケース
315、316 リード線
405 圧電アクチュエータ本体
410 圧電素子
415 外部電極
420 リード部材
430 半球(変位伝達部)
440 座(固定部)
450 端子
460 ケース
465 ダイヤフラム(弾性部)
DESCRIPTION OF
440 seat (fixed part)
450
Claims (3)
複数の圧電素子が直列に積み重ねられた圧電アクチュエータ本体と、
前記圧電アクチュエータ本体を収容する金属製のケースと、
前記圧電アクチュエータ本体を一方の端部で固定する固定部と、
前記圧電アクチュエータ本体の他方の端部に設けられ、前記圧電アクチュエータ本体の変位を伝達する変位伝達部と、
前記圧電アクチュエータ本体に圧縮力を与える弾性部と、を備え、
前記固定部、変位伝達部および弾性部の前記ケース内部に露出する表面が、陽極酸化膜で覆われることで、前記ケース内に露出する金属部材の表面が陽極酸化膜で覆われていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 A piezoelectric actuator that is driven in a high temperature environment,
A piezoelectric actuator body in which a plurality of piezoelectric elements are stacked in series;
A metal case for housing the piezoelectric actuator body;
A fixing portion for fixing the piezoelectric actuator body at one end;
A displacement transmitting portion that is provided at the other end of the piezoelectric actuator body and transmits the displacement of the piezoelectric actuator body;
An elastic portion for applying a compressive force to the piezoelectric actuator body ,
The surface exposed to the inside of the case of the fixed part, the displacement transmitting part and the elastic part is covered with an anodic oxide film, so that the surface of the metal member exposed in the case is covered with the anodic oxide film. A characteristic piezoelectric actuator.
前記固定部、変位伝達部および弾性部のケース内部の表面に陽極酸化処理を行なう工程と、
前記圧電アクチュエータ本体、固定部、変位伝達部および弾性部を前記ケース内に封止する工程と、を含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。 A method of manufacturing a piezoelectric actuator according to claim 1 or 2 ,
A step of anodizing the surface inside the case of the fixed portion, the displacement transmitting portion and the elastic portion;
Sealing the piezoelectric actuator main body, the fixed portion, the displacement transmitting portion, and the elastic portion in the case.
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