JPH02192178A - 電歪効果素子 - 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】 Ｃ産業上の利用分野〕 本発明は圧電アクチュエータに用いられる電歪効果素子
に関する。

［従来の技術］ 通常、電歪効果素子は、圧電効果による機械的変位が極
めて小さいため、圧電セラミック材と内部電極導体を多
重に積層して圧電縦効果を高めた構造のものが用いられ
る。

この積層体から成る電歪効果素子は、駆動電圧を低くす
るため内部電極間にはさまれた一層当りの圧電セラミッ
ク層を可能な限り薄くする必要があり、現在、電極間隔
１００μｍ（最大駆動電圧１５０ＶＤＣ）程度のものが
実用化されている。

しかし、この電歪効果素子は引張強度が弱く、電歪効果
素子自身が変位するときの加速度で破壊するという欠点
がある。そこで伸縮機構部を有する金属ケース、たとえ
ば金属ベローズまたはダイヤフラム等を含む金属部材で
外装された電歪効果素子は金属ベローズまたはダイヤフ
ラム等の変形を利用して電歪効果素子に圧縮力を加え、
電歪効果素子が変位するときに電歪効果素子に引張力が
加わらないようにしている。

［発明が解決しようとする課題１ 上述した従来の電歪効果素子は、金属ベローズ、ダイヤ
フラム等を金属部材と固着するときに金属ベローズ、ダ
イヤフラム等を変形させ電歪効果素子に圧縮力が加わる
ようにしているので、次のような欠点がある。

（１）ベローズ、ダイヤフラム等の変形量を一定にして
もベローズ、ダイヤフラム等の材質のバラツキで圧縮力
にバラツキがある。

（２）金属ベローズ、ダイヤフラム等を金属部材と固着
するときに金属へローズ、ダイヤフラムを変形させる作
業が困難で、高価な設備が必要であり、工数も多くかか
る。

（３）圧縮力を変化させるのにベローズ、ダイヤフラム
の材質や形状等を変更したものを準備する必要がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の電歪効果素子は、伸縮機構部を有する金属ケー
スで外装された電歪効果素子において、電歪効果素子と
金属ケースとの間に外部圧力より低い圧力の空間を有し
ている。

［作用］ 本発明は、金属ベローズ、ダイヤフラム等を有する金属
ケースと電歪効果素子の間の空間を外部圧力より負圧に
して、外部圧力によって金属ベローズ、ダイヤフラム等
を変形させて電歪効果素子に圧縮力を加えるようにした
ものである。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例の電歪効果素子の縦断面
図である。

本実施例の電歪効果素子は、電歪効果素子本体１が金属
部材２．６とベローズ５て外装され、電歪効果素子本体
１と金属部材２．６、ベローズ５の間の空間が負圧空間
１０になっている。

次に、本実施例の電歪効果素子の製造方法について説明
する。ペロブスカイト結晶構造をもつ多成分固溶体セラ
ミック粉末に有機バインダーを混合して１００μｍ程度
の厚みにグリーンシート化し、その上にペースト状の鍋
内部電極導体を塗布し、乾燥後、数十層（例えば６４層
）に積層して焼結した積層体を用意する。この積層体の
側面には鍋内部電極導体層の端部が露出しているので、
端部を選択的にガラス絶縁膜で被覆した後外部電極導体
を側面に形成して鍋内部電極導体を一層おきに交互に接
続して２つのくし歯形電極を形成する。そしてリード線
４を外部電極導体に半田付で接続し、側面だけを樹脂で
被覆する。このようにして製作された電歪効果素子本体
１を第１図に示す部材を取り付けて密封処理する。まず
、ガラス端子からなるリード端子３が２ヶ取り付けられ
ている円筒状のステンレスからなる金属部材（下部）２
の内側底面に電歪効果素子本体１が植立するように接着
剤で固定する。次に、電歪効果素子本体１のリード線４
と金属部材２に取り付けられているリード端子３の内側
の一端とを半田付けで接続する。次に、内径が電歪効果
素子本体１の外径寸法より大きく、かつ金属部材２．６
の内径と同一で、材質がステンレスのベローズ５を電歪
効果素子本体１を包むように上方から取り付け、さらに
電歪効果素子本体１の上端部にもう１つの金属部材（上
部）６をかぶせ接着剤で電歪効果素子本体１の上端面に
固定する。ここで、ベローズ５は、伸縮方向のバネ定数
が電歪効果素子本体１の発生力の１０分の１以下が望ま
しい。次に、圧力６２０ｍｍｌ（ｇにした乾燥Ｎ２を密
封した空間内にてベローズ５の両端を上下の金属部材６
，２に全周に渡りエレクトリックアーク溶接で溶接し、
密封を完了させる。

第２図は本発明の第２の実施例の電歪効果素子の縦断面
図である。本実施例が第１の実施例と異なる点は、上部
の金属部材６を無くし、一方（図では上方）がふさがっ
ている有底のベローズ７を使用し、ベローズ７の底部を
電歪効果素子本体１の上端面に接着していることである
。

本実施例では上部の金属部材がないため、第１の実施例
に比べ低コストで製造できる利点がある。

第３図は本発明の第３の実施例の電歪効果素子の縦断面
図である。

本実施例が第１．第２の実施例と異なる点は電歪効果素
子本体１がダイヤフラム９と金属部材８から成る容器内
に収納されていることである。

次に、本実施例の製造方法を説明する。

従来の方法と同様な方法で製作された電歪効果素子本体
１をガラス端子からなるリード端子３が２ヶ取り付けら
れている円筒形のステンレスからなる金属部材８の内側
底面に電歪効果素子本体１が植立するように接着剤で固
定する。次に、電歪効果素子本体１のリード線４と金属
部材８に取り付けられているリード端子３の内側の一端
とを半田付けで接続する。次に、外径が電歪効果素子本
体１の外径寸法より大きく、かつ金属部材８の外径と同
一であるステンレスから成るダイヤフラム９を電歪効果
素子本体１の上端面に接着剤で固定する。ここで、ダイ
ヤフラム９は伸縮方向のバネ定数が電歪効果素子本体１
の発生力の１０分の１が望ましい。次に、ダイヤフラム
９の円周端を金属部材８に全周に渡りエレクトリックア
ーク溶接で溶接し、密封を完了させる。

なお、本実施例におけるダイヤフラム９の形状は山カ月
っであるが、複数または不定形の波形であっても良いこ
とは言うまでもない。

上述した第１〜第３の実施例のベローズ５．７またはダ
イヤフラム９と金属部材２，６．８の負圧密封処理の負
圧圧力と電歪効果素子本体１に加わる加圧力の関係は、
ベローズ５．７またはダイヤフラム９のバネ定数０．５
ｋｇ／ｍｍ、金属ケース外径φ５．７ｍｍにおいて外気
圧との差−７０ｍｍＨｇにおいて４ｋｇｆ　、　−１０
０ｍＨｇにおいて８　ｋｇｆの加圧力が電歪効果素子本
体１の上下面にかかることになる。また、負圧密封処理
を行なう時の雰囲気は乾燥Ｎ２Ａｒ等の不活性気体およ
び乾燥空気等を使用できることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、金属ケース内に電歪効果
素子本体と外部圧力による負圧の空間を有することによ
り、前記負圧空間の圧力を変化させて自在に圧縮力を設
定することが可能となり、また素子に加わる圧縮力のバ
ラツキを小さくし、また、単純な設備が使用でき工数の
低減もはかれる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の電歪効果素子の縦断面
図、第２図は本発明の第２の実施例の電歪効果素子の縦
断面図、第３図は本発明の第３の実施例の電歪効果素子
の縦断面図である。 １・・・電歪効果素子本体　２・・・金属部材（下部）
３・・・リード端子　　　　　４・・・リード線５・・
・ベローズ　　　　　６・・・金属部材（上部）７・・
・（有底の）へローズ ８・・・金属部材　　　　　９・・・ダイヤフラム１０
・・・負圧空間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．伸縮機構部を有する金属ケースで外装された電歪効
   果素子において、電歪効果素子と金属ケースとの間に外
   部圧力より低い圧力の空間を有することを特徴とする電
   歪効果素子。