JPH0212881A - 積層変位素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、産業川口ボットの７クチユエータ超音波モー
タ等に使用する電気機械変換素子に関するものであり、
特に電気機械変換材ｌｆ４からなる薄板を、電極を介し
て複数枚積層することにより５変位星を増大させた積層
型変位素子の改良に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、ｘ−ｙステージの位置決め機構や制動ブレーキ等
に用いられている変位用素子に使用する積ｌｆｆ１型圧
？ｉｔ素子は、所定の形状に加工した圧電セラミック材
料からなるＹ；す板に電極を設けて分極した後、直接若
しくは薄い金属を介して有機系の接着剤で接合する方法
が採用されている。しかし上記のように接着剤を使用し
て積層したものは、使用条件により１圧電素子の振動に
よる変位を接着剤層が吸収したり、高温の環境若しくは
長期間の使用により接着剤が劣化する等の欠点がある。

このため、最近では積層チップコンデンナ構造方式の積
層型圧電素子が実用化されている。すなわら２例えば特
公昭５９−３２０４０号公報に記載のように、原料ｉ５
）末にバインダーを添加、混練したペースＩ・状の圧電
セラミック材料を、所定の１￥、さの薄板に形成し、こ
の薄板の一方の面若しくは両面に銀−パラジウム等の導
電材料を塗布して内部電極を形成する。上記薄板を所定
枚数積層して圧着し、更に所定の形状に加工した後、焼
成することによってセラミック化し、積ｌｆｆ１体の両
側面に外部電極を形成したものである。上記構成の積層
型圧電素子は、圧電セラミック材料からなる薄板と内部
電極の接合部の密着性に優れると共に、熱的特性も安定
であるため高温環境においても充分に使用可能であり、
また長期間に亘って劣化が極めて少ない等の利点がある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記構成の積層型圧電素子においては、所
謂グリーンの状態の薄板を積層する作業が極めて煩１°
ｒ（であるため、多大の工数と時間を要し５生産性が低
いと共に１寸法精度の点においても必ずしも満足できな
いという問題点がある。また積層体を構成する薄板相互
間の密着強度が必ずしも充分でなく信頼性が低いという
問題点がある。

一方上記薄板相互間の密着強度を増大させるために、接
着剤を使用することは、圧電素子に要求される変位機能
を阻害することとなるため不都合であることはＷｉ記の
通りである。

本発明は上記のような従来技術に存在する問題点を解決
し、密着強度および信頼性が大であると共に１寸法精度
および生産性が高い積層型変位素子を（ｊｔ供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために９本発明においては電気機械
変換＋Ａ月からなる薄板を、この薄板と略同一平面輪郭
形状を有する内部電極を介して複数枚積層し、その側面
に前記内部電極と交互に一層おきに接続すべき一対の外
部電極を設けた積層型変位素子において、積層方向に挟
着力が作用するように形成した挟着部材を設け、前記複
数枚の薄板および薄板間に介装した導電性金属材料から
なる内部電極を決着一体化する。という技術的手段を採
用した。

なお本発明において′ｐＪ板および内部電極に各々貫通
穴を設け、この貫通穴に決着部材としてのボルト、，ナ
ットを介装させて挟着すると効果的である。

また本発明における電気機械変換材料としては。

圧電材料若しくは電歪材料を使用するのが好ましい。

〔作用〕

上記の構成により、Ｆｉ４板と内部電極との間を密着さ
せ得ると共に１両者間のギャップを皆無とすることがで
きる。また挟着部材による積層方向の決着作用により、
引張強度を増大さセ得る作用を１す１待できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例を示す拡大正面図である。第１
図において、ｌは薄板であり２例えばＮｂｚＯｓをｌｆ
ｆ１１％含有するジルコン酸チタン酸鉛により、直径２
０ｍ５．ＪＶ−さ０．！ｌ＋ｎａａの円板状に形成し、
中央部に直径５ｆｆｌＩ１１の貫通穴２を設ける。なお
薄板ｌの両面は＃　２５００の研摩布でラップ仕上し゛
Ｃ平滑に形成する。次に３は内部電極であり２例えばリ
ン青銅により、直径２２１．厚さ０．２１の円板状に形
成し、前記薄板１と同様に中央部に直径５＋ｎ＋ａの貫
通穴２を設ける。上記薄板ｌおよび内部電極３を交互に
５０枚積層し１貫通穴２内にボルト４を介装させ、，ナ
ット５により５　ｋｇ−ｃＬａの取付トルクで挟着した
。なお上下両端部には絶縁材料からなる挟着＋Ｔｉ、６
を、前記薄板１と同様の中空円板状に形成して介装させ
る。次に内部電極３の端縁部には、絶縁＋、１７を下地
として一層おきに接続するように一対の外部電極８ａ、
８ｂを設ける。

上記構成の積層体における薄板１と内部Ｔ−掻３との境
界部を顕微鏡によって観察したところ１両者は完全に接
触密着していることを確認した。次に外部電極８ａ、８
ｂを介して１００ＯＶの直２Ｉ！を電圧を５分間印加し
たところ、薄板ｌを完全に分極することができ、積層型
圧電素子としての特性は従来法によるものと全く同一で
あることを確認した。

第２図は本発明の他の実施例を示す拡大正面図であり、
同一部分は第１図と同一の参照符号で示す。第２図にお
いて、９ａ、９ｂば一対の外部電極であり、内部電極３
の端縁部に一層おきにはんだ付等の手段によって接続し
たものであり、他の構成は前記第１図に示す実施例と同
一である。従って特性についても前記実施例と同一であ
る。

本実施例においては、薄板および内部電極の平面幅７１
９形状が円形である例を示したが１円形以外の正方形、
他の四辺形その他の幾何学的形状を任意に選定すること
ができる。また挟着部材としてボルト、ナンドを使用し
た例について示したが。

積層方向に挟着力が作用する態様であれば、ボルト、，
ナット以外の決着部材を使用することができる。なお積
層体の上下端部に介装させた挟若板を省略して）：Ｖ板
を直接決着してもよい。更に電気機械変換材料としては
１本実施例に示すジルコン酸チタン酸鉛のような圧電セ
ラミック材料のみでなく、他の圧電材料は勿論のこと、
キュリー温度が室温より低いため１分極の必要がなく、
かつ変位星が大であると共にヒステリシスが少ない等の
特徴を有する電歪材料を使用した積層型変位素子につい
ても、前記と全く同様な作用を期待できる。

このような電Ｈ［ｌとしては１例えば。

（Ｐ　　ｂｏ、ｑＩｂ　　　ｌ−ａ　　Ｏ，０１＋４　
　）　　　　（Ｚ　　ｒ　　Ｇ、６Ｓ　　　　ゴｉ　　
０．ＩＩｓ＞。、ｌ、、、０゜ （Ｐ　　ｂｏ、ｇｓ　　　Ｓ　　ｒｏ、＋ｓ）　　　（
Ｚ　　ｒｏ、ｓ＋　　　Ｔ　　ｉｏ、コａｚｒｌＯ，ｏ
１２５　　Ｎｉｏ、ｏｉ、ｓ　　Ｎ））ｏ、＋ｏ）　０
ｚ（Ｐｂｏ、ｓｓ　　Ｓｒｏ、＋ｓ）　　（Ｚｒｏ、ｓ
ｏ　　”Ｉ″ｉｏ、：＋。

Ｚ　ｎｏ、ｏｓ　　Ｎ　！　ｏ、ｏｓ　　Ｎ　ｂｏ、＋
ｏ）　Ｏｘ　＋笠を使用することができる。

〔発明の効果〕

本発明は３以上記述のような構成および作用であるから
、積層部材間の密着強度を従来のものの１０倍以上に向
上させることができ、信頼性を大幅に増大させ得る。ま
た積層作業における位置合わせが容易であるため１寸法
精度の向上が期待できると共に、生産性の大幅な向上が
実現し得る。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は各々本発明の実施例を示す拡大正
面図である。 ｌ：薄板、３：内部型１侃、４：ボルト、５：ナノト。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気機械変換材料からなる薄板を，この薄板と略
   同一平面輪郭形状を有する内部電極を介して複数枚積層
   し，その側面に前記内部電極と交互に一層おきに接続す
   べき一対の外部電極を設けた積層型変位素子において，
   積層方向に挟着力が作用するように形成した挟着部材を
   設け、前記複数枚の薄板および薄板間に介装した導電性
   金属材料からなる内部電極を挟着一体化したことを特徴
   とする積層型変位素子。
2. （２）薄板および内部電極に各々貫通穴を設け、この貫
   通穴にボルト，ナットを介装させた請求項（１）記載の
   積層型変位素子。
3. （３）電気機械変換材料が圧電材料である請求項（１）
   若しくは（２）記載の積層型変位素子。
4. （４）電気機械変換材料が電歪材料である請求項（１）
   若しくは（２）記載の積層型変位素子。