JPH01283069A - 圧電バイモルフ形アクチュエータ - Google Patents
圧電バイモルフ形アクチュエータInfo
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- JPH01283069A JPH01283069A JP63109712A JP10971288A JPH01283069A JP H01283069 A JPH01283069 A JP H01283069A JP 63109712 A JP63109712 A JP 63109712A JP 10971288 A JP10971288 A JP 10971288A JP H01283069 A JPH01283069 A JP H01283069A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は表裏両面の全域に電極を有する２枚の円形板
状圧電板で、ほぼ同形状の金属板を挟み込み、これら２
枚の圧電板を外側から１枚の金属板で挟み込むように接
着した圧電バイモルフ形アクチュエータに関する。
状圧電板で、ほぼ同形状の金属板を挟み込み、これら２
枚の圧電板を外側から１枚の金属板で挟み込むように接
着した圧電バイモルフ形アクチュエータに関する。
「従来の技術」
圧電バイモルフ形アクチュエータにおいては２枚の圧電
板の接合部から端子を取出すために、２枚の圧電板で金
属板を挟み込んでいる。その金属板は従来においては特
別な加工が施されていないべたのものであった。一般に
この金属板としてはバイモルフ全体の変形剛性に与える
影響を小さくするため、弾性のある軟かい金属材料、例
えばインバーが用いられる。しかしバイモルフ全体のお
かれる環境条件上圧電板は温度や熱膨張係数あるいはキ
ュリー温度などの諸条件の兼合いにより圧電定数の低い
特性を持つ圧電板を使用せざるを得ない場合もある。こ
のような場合前記金属板の変形剛性が高いと所定の変位
量を得るのに高い電圧を印加しなければならない。しか
しこの印加電圧が圧電板の抗電界を越えると分極の反転
が起り、発生する変位量が減少する。また抗電界以下の
電圧でも長時間電圧を印加しておくと徐々に減極が起り
同様の現象が生しる。すなわち、必要以上に高い電圧を
印加することは圧電効果を消失させるなどの性能低下を
もたらすおそれがある。
板の接合部から端子を取出すために、２枚の圧電板で金
属板を挟み込んでいる。その金属板は従来においては特
別な加工が施されていないべたのものであった。一般に
この金属板としてはバイモルフ全体の変形剛性に与える
影響を小さくするため、弾性のある軟かい金属材料、例
えばインバーが用いられる。しかしバイモルフ全体のお
かれる環境条件上圧電板は温度や熱膨張係数あるいはキ
ュリー温度などの諸条件の兼合いにより圧電定数の低い
特性を持つ圧電板を使用せざるを得ない場合もある。こ
のような場合前記金属板の変形剛性が高いと所定の変位
量を得るのに高い電圧を印加しなければならない。しか
しこの印加電圧が圧電板の抗電界を越えると分極の反転
が起り、発生する変位量が減少する。また抗電界以下の
電圧でも長時間電圧を印加しておくと徐々に減極が起り
同様の現象が生しる。すなわち、必要以上に高い電圧を
印加することは圧電効果を消失させるなどの性能低下を
もたらすおそれがある。
また従来においては２枚の圧電板で金属板を挟み込み導
電性エポキシ樹脂のような導電性接着剤で接着していた
。導電性接着剤を使用した場合圧電板と金属板との導通
が確実にとれるが、接着により端面からはみ出しがちな
接着剤が絶縁不良を引き起し電流リークを発生する可能
性があり、確実に圧電仮に所定の電圧を印加できないお
それがある。更に導電性接着剤は非導電性接着剤に比べ
、−Ｃ的に接着強度が低いため繰り返し応力による疲労
や経年変化による剥離の可能性があり、長期の使用に際
し不安がある。
電性エポキシ樹脂のような導電性接着剤で接着していた
。導電性接着剤を使用した場合圧電板と金属板との導通
が確実にとれるが、接着により端面からはみ出しがちな
接着剤が絶縁不良を引き起し電流リークを発生する可能
性があり、確実に圧電仮に所定の電圧を印加できないお
それがある。更に導電性接着剤は非導電性接着剤に比べ
、−Ｃ的に接着強度が低いため繰り返し応力による疲労
や経年変化による剥離の可能性があり、長期の使用に際
し不安がある。
この発明の第１の目的は低い電圧で大きな変位を得るこ
とができ、性能低下をもたらすおそれがない圧電バイモ
ルフ形アクチュエータを提供することにある。
とができ、性能低下をもたらすおそれがない圧電バイモ
ルフ形アクチュエータを提供することにある。
この発明の第２の目的は非導電性接着剤を使用して電気
的接続が確実に行われ、かつ経年変化に優れた圧電バイ
モルフ形アクチュエータを提供することにある。
的接続が確実に行われ、かつ経年変化に優れた圧電バイ
モルフ形アクチュエータを提供することにある。
「課題を解決するための手段」
この発明によれば金属板には複数の周方向に沿う溝孔が
同心状に形成されている。このため金属板自身の剛性が
極力小さくなり、バイモルフ全体に与える影響が少ない
ものとなり、低い電圧で駆動でき、しかも大きな変位が
得られる。
同心状に形成されている。このため金属板自身の剛性が
極力小さくなり、バイモルフ全体に与える影響が少ない
ものとなり、低い電圧で駆動でき、しかも大きな変位が
得られる。
更にこの発明によれば金属板の表面に微小突起が多数形
成され、これら微小突起が圧電板と接触して電気的導通
がとられ、接着剤として非導電性接着剤が用いられる。
成され、これら微小突起が圧電板と接触して電気的導通
がとられ、接着剤として非導電性接着剤が用いられる。
「実施例」
第１図、第２図はこの発明の実施例を示す０表裏両面の
全域に電極を有する２枚の円形圧電板１１゜１２でほぼ
同形状の金属板１３が挟み込まれる。
全域に電極を有する２枚の円形圧電板１１゜１２でほぼ
同形状の金属板１３が挟み込まれる。
この発明においては第２図、第３図に示すように金属板
１３には周方向に沿った複数の溝孔１４が同心状に形成
されている。図示例では放射方向の溝孔も形成されてい
る。これら溝孔１４はエツチング加工、プレス加工など
により形成される。この金属板１３を２枚の圧電仮１１
．１２で挟み込むようにエポキシ樹脂のような接着剤で
はり合せてバイモルフを構成する。更に第４図に示すよ
うな一枚の金属板１５を折り曲げて２枚の圧電板１１゜
１２を外側から挟み込み、接着剤で接着する。金属Ｆｉ
１５の一半部１’５ａは円板状体に溝孔１４と同様な溝
孔１６を形成したものであり、他半部１５ｂは円形リン
グ状に形成された場合である。
１３には周方向に沿った複数の溝孔１４が同心状に形成
されている。図示例では放射方向の溝孔も形成されてい
る。これら溝孔１４はエツチング加工、プレス加工など
により形成される。この金属板１３を２枚の圧電仮１１
．１２で挟み込むようにエポキシ樹脂のような接着剤で
はり合せてバイモルフを構成する。更に第４図に示すよ
うな一枚の金属板１５を折り曲げて２枚の圧電板１１゜
１２を外側から挟み込み、接着剤で接着する。金属Ｆｉ
１５の一半部１’５ａは円板状体に溝孔１４と同様な溝
孔１６を形成したものであり、他半部１５ｂは円形リン
グ状に形成された場合である。
金属板１３の溝孔１４の形状としては第５図に示すよう
に形成してもよい。溝孔１４の存在により金属板１３の
板面がたわみ易いようになればよい。
に形成してもよい。溝孔１４の存在により金属板１３の
板面がたわみ易いようになればよい。
一般にこの種の圧電バイモルフ形アクチュエークは、そ
の外周部を固定し、電圧を印加することにより屈曲変形
させ中心部で変位量を得る機積として使用される。すな
わち金属板１３はアクチュエータの圧電効果による変形
によって円周方向と半径方向とに引張力あるいは圧流力
を受けることになる。
の外周部を固定し、電圧を印加することにより屈曲変形
させ中心部で変位量を得る機積として使用される。すな
わち金属板１３はアクチュエータの圧電効果による変形
によって円周方向と半径方向とに引張力あるいは圧流力
を受けることになる。
いまアクチュエータが圧電効果によりある方向に変位し
た時の直径方向の断面を考えてみると、従来のアクチエ
エータの場合は第６図に示すように金属板１７は連続し
た梁のように曲げモーメントを発生するが、この発明の
場合は第７図に示すように金属板１３はほとんどの断面
において不連続になっているため、従来のものと比べて
発生する曲げモーメントは可成り軽減される。同様に円
周方向も部分的に不連続になるため金属板１３自身はフ
レキシブルになり変形し易くなる。従って従来のものに
比べて金属板１３が圧電板比１２に与える曲げ剛性が緩
和される。
た時の直径方向の断面を考えてみると、従来のアクチエ
エータの場合は第６図に示すように金属板１７は連続し
た梁のように曲げモーメントを発生するが、この発明の
場合は第７図に示すように金属板１３はほとんどの断面
において不連続になっているため、従来のものと比べて
発生する曲げモーメントは可成り軽減される。同様に円
周方向も部分的に不連続になるため金属板１３自身はフ
レキシブルになり変形し易くなる。従って従来のものに
比べて金属板１３が圧電板比１２に与える曲げ剛性が緩
和される。
外側の金属板１５は内側の金属板１３により変形により
受ける引張力あるいは圧縮力が大きいので、溝孔１６を
設けることは可成り効果的である。
受ける引張力あるいは圧縮力が大きいので、溝孔１６を
設けることは可成り効果的である。
第８図は請求項２の実施例を示し、第２図と対応する部
分には同一符号を付けである。この実施例では金属板１
３の表面に多数の微小突起１８が形成される。この微小
突起１８はナイフ等の鋭利な刃物で金属板１３の両面に
傷を付けることでそのかえりを発生させて得られる。第
８図では傷を編目状に入れた場合で、それにより発生し
たかえり、つまり微小突起１８は第１０図に示すように
なる。一般に金属板１３はバイモルフ全体の変形剛性に
与える影響を小さ（するために弾性のある軟かい金属材
料、例えばインバーが用いられているため、傷を付ける
ことにより微小突起１８を容易に作ることが可能である
。
分には同一符号を付けである。この実施例では金属板１
３の表面に多数の微小突起１８が形成される。この微小
突起１８はナイフ等の鋭利な刃物で金属板１３の両面に
傷を付けることでそのかえりを発生させて得られる。第
８図では傷を編目状に入れた場合で、それにより発生し
たかえり、つまり微小突起１８は第１０図に示すように
なる。一般に金属板１３はバイモルフ全体の変形剛性に
与える影響を小さ（するために弾性のある軟かい金属材
料、例えばインバーが用いられているため、傷を付ける
ことにより微小突起１８を容易に作ることが可能である
。
この金属板１３を圧’Ｉ板１１．１２で挟み込み接着剤
で接着するが、その時の接着剤としては非導電性エポキ
シ樹脂のような非導電性接着剤が用いられる。そして金
属板１３と圧電板１１．１２との電気的導通は第１１図
に示すように多数の微小突起１８が圧電板１１．１２と
点又は線接触して行われる。
で接着するが、その時の接着剤としては非導電性エポキ
シ樹脂のような非導電性接着剤が用いられる。そして金
属板１３と圧電板１１．１２との電気的導通は第１１図
に示すように多数の微小突起１８が圧電板１１．１２と
点又は線接触して行われる。
外側の金属板１５も第９図に示すように微小突起１９が
形成され、この金属板１５を折り曲げて２枚の圧電板１
１．１２を外側から挟み込み非導電性接着剤で接着し、
金属板１５と圧電板１１゜１２との電気的導通は微小突
起１９の接触により得る。
形成され、この金属板１５を折り曲げて２枚の圧電板１
１．１２を外側から挟み込み非導電性接着剤で接着し、
金属板１５と圧電板１１゜１２との電気的導通は微小突
起１９の接触により得る。
前記実施例のように金属板１３に溝孔１４を形成する時
はこの溝孔１４の形成をプレスにより行えば、第１２図
に示すようプレス作業工程によって生じたパリを微小突
起１８として利用することができる。
はこの溝孔１４の形成をプレスにより行えば、第１２図
に示すようプレス作業工程によって生じたパリを微小突
起１８として利用することができる。
金属板１３．１５の表面に微小突起１８．１９を多数形
成することにより、圧電板の表面電極との接触は従来の
面対面の接触から、面封線又は面封点の多数接触となる
ため、非導電性接着剤の層が金ＩＸ板と圧電板との間に
介在されていても、金ＷＡ板と圧電板との電気的な導通
が得られる。また金属板の表面が微小突起により凹凸形
状となるため、機械的接合による接着力が増加し、多少
ではあるが、接着強度の向上につながる。
成することにより、圧電板の表面電極との接触は従来の
面対面の接触から、面封線又は面封点の多数接触となる
ため、非導電性接着剤の層が金ＩＸ板と圧電板との間に
介在されていても、金ＷＡ板と圧電板との電気的な導通
が得られる。また金属板の表面が微小突起により凹凸形
状となるため、機械的接合による接着力が増加し、多少
ではあるが、接着強度の向上につながる。
「発明の効果」
以上述べたように請求項１の発明によれば溝孔により金
属板の剛性が小とされているため従来より低い電圧で同
じ変位量を発生させることが可能であり、従って高電圧
の印加による圧電板の分極などのおそれもなくなり、長
期的にも信頼性の高いアクチュエータが得られる。
属板の剛性が小とされているため従来より低い電圧で同
じ変位量を発生させることが可能であり、従って高電圧
の印加による圧電板の分極などのおそれもなくなり、長
期的にも信頼性の高いアクチュエータが得られる。
請求項２の発明によれば特性の優れた非導電性接着剤を
使用することが可能になったため、組立て時において接
着剤が端面からはみ出して絶縁不良を引き起さないよう
に接着剤の璽を厳密に定めて塗布するような手間がなく
なり、組立ての効率を高めるとともに、接着強度も高く
なるので経年変化に対する不安もなくなり、耐環境性に
おいても高い信頼性を得ることができる。
使用することが可能になったため、組立て時において接
着剤が端面からはみ出して絶縁不良を引き起さないよう
に接着剤の璽を厳密に定めて塗布するような手間がなく
なり、組立ての効率を高めるとともに、接着強度も高く
なるので経年変化に対する不安もなくなり、耐環境性に
おいても高い信頼性を得ることができる。
第１図はこの発明の実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の分解斜視図、第３図は第１図中の金属板１３の平面
図、第４図は第１図中の金属板１５の展開斜視図、第５
図は金属板１３の他の例を示す平面図、第６図は従来の
金属板を挟み込んだ場合の変形状態を示す断面図、第７
図はこの発明のアクチュエータの変形状態を示す断面図
、第８図はこの発明の他の実施例を示す分解斜視図、第
９図は第８図中の金属板１５の展開斜視図、第１０図は
微小突起１８の拡大断面図、第１１図は微小突起と圧電
板との接触状態を示す断面図、第１２図は第３図のＡＡ
線断面図である。
図の分解斜視図、第３図は第１図中の金属板１３の平面
図、第４図は第１図中の金属板１５の展開斜視図、第５
図は金属板１３の他の例を示す平面図、第６図は従来の
金属板を挟み込んだ場合の変形状態を示す断面図、第７
図はこの発明のアクチュエータの変形状態を示す断面図
、第８図はこの発明の他の実施例を示す分解斜視図、第
９図は第８図中の金属板１５の展開斜視図、第１０図は
微小突起１８の拡大断面図、第１１図は微小突起と圧電
板との接触状態を示す断面図、第１２図は第３図のＡＡ
線断面図である。
Claims (2)
- （１） 表裏両面の全域に電極を有する２枚の円形板状
圧電板で、ほぼ同形状の金属板を挟み込み、これら２枚
の圧電板の外側を１枚の金属板で挟み込むように接着し
てなる圧電バイモルフ形アクチュエータにおいて、 上記金属板には複数の周方向に沿う溝孔が同心状に形成
されていることを特徴とする圧電バイモルフ形アクチュ
エータ。 - （２） 表裏両面の全域に電極を有する２枚の円形板状
圧電板で、ほぼ同形状の金属板を挟み込み、これら２枚
の圧電板の外側を１枚の金属板で挟み込むように接着し
てなる圧電バイモルフ形アクチュエータにおいて、 上記金属板の表面に微小突起が多数形成され、これら微
小突起が上記圧電板と接触して電気的導通がとられ、上
記接着剤として非導電性接着剤が用いられていることを
特徴とする圧電バイモルフ形アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63109712A JPH01283069A (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 圧電バイモルフ形アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63109712A JPH01283069A (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 圧電バイモルフ形アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01283069A true JPH01283069A (ja) | 1989-11-14 |
Family
ID=14517308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63109712A Pending JPH01283069A (ja) | 1988-05-02 | 1988-05-02 | 圧電バイモルフ形アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01283069A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996010270A1 (en) * | 1994-09-29 | 1996-04-04 | Motorola Inc. | Piezoelectric resonator with grid-like electrodes |
| US6710517B2 (en) * | 2000-04-27 | 2004-03-23 | Endress + Hauser Gmbh + Co. | Electromechanical drive or sensor element for a measurement instrument, and method for their production |
| US20100328242A1 (en) * | 2009-06-24 | 2010-12-30 | Research In Motion Limited | Piezoelectric assembly |
| CN111908896A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-11-10 | 华南理工大学 | 一种场诱应变微位移致动器及其制备方法与应用 |
-
1988
- 1988-05-02 JP JP63109712A patent/JPH01283069A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996010270A1 (en) * | 1994-09-29 | 1996-04-04 | Motorola Inc. | Piezoelectric resonator with grid-like electrodes |
| US5519279A (en) * | 1994-09-29 | 1996-05-21 | Motorola, Inc. | Piezoelectric resonator with grid-like electrodes |
| US6710517B2 (en) * | 2000-04-27 | 2004-03-23 | Endress + Hauser Gmbh + Co. | Electromechanical drive or sensor element for a measurement instrument, and method for their production |
| US6834419B2 (en) | 2000-04-27 | 2004-12-28 | Endress + Hauser Gmbh + Co. | Method of producing sensor element |
| US20100328242A1 (en) * | 2009-06-24 | 2010-12-30 | Research In Motion Limited | Piezoelectric assembly |
| US8446076B2 (en) * | 2009-06-24 | 2013-05-21 | Research In Motion Limited | Piezoelectric assembly |
| CN111908896A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-11-10 | 华南理工大学 | 一种场诱应变微位移致动器及其制备方法与应用 |
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