JPH02222584A - バイモルフアクチュエータ - Google Patents
バイモルフアクチュエータInfo
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- JPH02222584A JPH02222584A JP1044937A JP4493789A JPH02222584A JP H02222584 A JPH02222584 A JP H02222584A JP 1044937 A JP1044937 A JP 1044937A JP 4493789 A JP4493789 A JP 4493789A JP H02222584 A JPH02222584 A JP H02222584A
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- piezoelectric material
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- piezoelectric
- electric field
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- Pending
Links
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- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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〉
本発明は圧電セラミックスを用いたバイモルフアクチュ
エータに関し、さらに詳しくは信頼性の向上をはかった
セラミックスアクチュエータに関するものである。
エータに関し、さらに詳しくは信頼性の向上をはかった
セラミックスアクチュエータに関するものである。
〈従来の技術〉
第６図は従来のバイモルフ型セラミックスアクチュエー
タ（以下、単にアクチュエータという）の−例を示すも
のである０図において１０．１１は同様の物理的特性を
有するセラミックス材を用いて形成された圧電材であり
、この圧電材は矢印で示す様に反対方向に分極され接着
剤で貼り合わされている。１４ａ、１４ｂは圧電材の両
面に形成された電極である。上記の様に構成し２例えば
アクチュエータの左端を固定しｉ’ｆｆｆｉｌ ４ ａ
、 １４ｂに電源１５から電圧を印加すると圧電材は矢
印方向に湾曲する。
タ（以下、単にアクチュエータという）の−例を示すも
のである０図において１０．１１は同様の物理的特性を
有するセラミックス材を用いて形成された圧電材であり
、この圧電材は矢印で示す様に反対方向に分極され接着
剤で貼り合わされている。１４ａ、１４ｂは圧電材の両
面に形成された電極である。上記の様に構成し２例えば
アクチュエータの左端を固定しｉ’ｆｆｆｉｌ ４ ａ
、 １４ｂに電源１５から電圧を印加すると圧電材は矢
印方向に湾曲する。
第７図は他の従来例を示すもので、この場合は図に示す
様に分極の方向を同一方向とし、圧電材の貼り合せ面に
電極１４ｃを形成している。この様な構成によれば貼り
合わせ面に電極を設けているため＄極間距離が短くなり
、同じ印加電圧であれば歪み量を大きくすることが出来
る。
様に分極の方向を同一方向とし、圧電材の貼り合せ面に
電極１４ｃを形成している。この様な構成によれば貼り
合わせ面に電極を設けているため＄極間距離が短くなり
、同じ印加電圧であれば歪み量を大きくすることが出来
る。
〈発明が解決しようする課題〉
しかしながら、上記従来例で示したアクチュエータは２
枚の圧電材を接着材を用いて接着しているので、使用中
に圧電材が剥離するという問題があり、使用温度範囲も
接着剤の有効温度範囲に限定されるという問題点があっ
た。
枚の圧電材を接着材を用いて接着しているので、使用中
に圧電材が剥離するという問題があり、使用温度範囲も
接着剤の有効温度範囲に限定されるという問題点があっ
た。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みて成されたもので
、キュリー温度の異なる圧電材を使用し。
、キュリー温度の異なる圧電材を使用し。
一体成型したままで分極の方向を逆向きに形成すること
により、接着剤を不要とし信頼性の向上をはかったバイ
モルフアクチュエータを提供することを目的とするもの
である。
により、接着剤を不要とし信頼性の向上をはかったバイ
モルフアクチュエータを提供することを目的とするもの
である。
く課題を解決するための手段〉
上記問題点を解決するための本発明の構成は。
抗電界が大きく、ハードでキュリー温度の高い第１の圧
電材と、抗電界が小さく、ソフトでキュリー温度の低い
第２の圧電材を重ねて一体焼成し。
電材と、抗電界が小さく、ソフトでキュリー温度の低い
第２の圧電材を重ねて一体焼成し。
前記第１の圧電材のキュリー温度よりも高い温度から所
定の電界を加えながら温度を降下させ、第２の圧電材の
キュリー温度より少し高い温度に達したのち、印加電界
の極性を反転させて温度を降下させて分極した事を特徴
とするものである。
定の電界を加えながら温度を降下させ、第２の圧電材の
キュリー温度より少し高い温度に達したのち、印加電界
の極性を反転させて温度を降下させて分極した事を特徴
とするものである。
〈実施例〉
以下１本発明を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すバイモルフアクチュエ
ータの断面構成図である０図において。
ータの断面構成図である０図において。
第７図の従来例とは圧電材として２種類の材料を用いて
いる点および接着剤を使用していない点が異なっている
。
いる点および接着剤を使用していない点が異なっている
。
即ち、１は第１の圧電材であり、抗電界が大きく、ハー
ドでキュリー温度の高い材質である。２は同形状の第２
の圧電材であり、抗電界が小さく。
ドでキュリー温度の高い材質である。２は同形状の第２
の圧電材であり、抗電界が小さく。
ソフトでキュリー温度の低い材質である。これら圧電材
は例えばｐｂ （Ｃｏｔ／３ Ｎｂ２７３）０３−Ｐ
ｂ ’Ｉ’ １０３ Ｐ ｂ Ｚ ｒ Ｏ３系セラミ
ツクスの組成比を爵整することにより得ることが出来る
。
は例えばｐｂ （Ｃｏｔ／３ Ｎｂ２７３）０３−Ｐ
ｂ ’Ｉ’ １０３ Ｐ ｂ Ｚ ｒ Ｏ３系セラミ
ツクスの組成比を爵整することにより得ることが出来る
。
第２図は上記セラミックス材の相図を示すもので、三角
形の各頂点に記された材料が各素材の１００％である６
図において各符号は次のような領域となっている。
形の各頂点に記された材料が各素材の１００％である６
図において各符号は次のような領域となっている。
ＰＣ：擬立方晶
Ｔ：正方晶
Ｒ：斜方晶
ここで、Ａで示す箇所の組成比は５Ｐｂ （Ｃ。
１／３ Ｎｂ２１３ ）Ｏコ −４６ＰｂＴ１０コ
一４９ＰｂＺｒｏ、であり、第１の圧電材として適して
おり、Ｂで示す箇所の組成比は３５Ｐｂ（ＣＯ＋／ａＮ
ｂｚｚｉ）Ｏコ −３７ＰｂＴｉ０３ ２８ＰｂＺｒ
Ｏ３であり、第２の圧電材として適している。
一４９ＰｂＺｒｏ、であり、第１の圧電材として適して
おり、Ｂで示す箇所の組成比は３５Ｐｂ（ＣＯ＋／ａＮ
ｂｚｚｉ）Ｏコ −３７ＰｂＴｉ０３ ２８ＰｂＺｒ
Ｏ３であり、第２の圧電材として適している。
次の表は上記第１．第２の圧電材の物性値を示すもので
ある。
ある。
ε：比誘電率
ＴＣ；キュリー温度（’Ｃ）
ＡＰ；半径方向の電気機械結合定数
（電極間に加えた電気エネルギーを機械的エネルギーに
変換する効率） Ｑｍ；圧電体に圧力を加えた時に生じる弾性損失の尺度
を表わす定数 （材料がハードであるかソフトであるかを知るためのパ
ラメータでありＱｍが 大であればハード、小であればソフト）この様な種類の
異なる圧電材を重ねて焼成すると、その物理的性質の違
いにより冷却段階で反りが発生する。第３図（ａ）、（
ｂ）はこの反りを防止する為の対策を示す図である。即
ち、（ａ）図において第１（または第２）の圧電材で第
２（または第１）の圧電材をサンドイッチ状に挟んで反
りを相殺して焼成する。そして、（ｂ）図に示すように
焼成後一方の圧電材を研磨加工等により除去する。
変換する効率） Ｑｍ；圧電体に圧力を加えた時に生じる弾性損失の尺度
を表わす定数 （材料がハードであるかソフトであるかを知るためのパ
ラメータでありＱｍが 大であればハード、小であればソフト）この様な種類の
異なる圧電材を重ねて焼成すると、その物理的性質の違
いにより冷却段階で反りが発生する。第３図（ａ）、（
ｂ）はこの反りを防止する為の対策を示す図である。即
ち、（ａ）図において第１（または第２）の圧電材で第
２（または第１）の圧電材をサンドイッチ状に挟んで反
りを相殺して焼成する。そして、（ｂ）図に示すように
焼成後一方の圧電材を研磨加工等により除去する。
次に、この圧電材の分極方法を第４図を用いて説明する
。なお、圧電材には分極の為の電極が両面に形成されて
いるものとする。図において縦軸は温度、横軸は時間で
あり、線分りは印加電圧を示している。
。なお、圧電材には分極の為の電極が両面に形成されて
いるものとする。図において縦軸は温度、横軸は時間で
あり、線分りは印加電圧を示している。
始めに第１の圧電材を４００℃に加熱して電極に１００
ＯＶの電圧を印加する。この状態を１０〜３０分保持し
た後、２０〜３０分かけて第２の圧電材のキュリー温度
よりも少し高い２２０℃近傍まで降下させる。
ＯＶの電圧を印加する。この状態を１０〜３０分保持し
た後、２０〜３０分かけて第２の圧電材のキュリー温度
よりも少し高い２２０℃近傍まで降下させる。
次に電圧を５００Ｖに落した後、＃ｌ性を反転させて１
０分程度保持し２０〜３０分かけて常温まで降下させる
。
０分程度保持し２０〜３０分かけて常温まで降下させる
。
上記のように温度及び電圧を印加する事により第１の圧
電材と第２の圧電材はその接合面を境にして分極の方向
を接着剤を用いることなく逆向に形成することができる
。
電材と第２の圧電材はその接合面を境にして分極の方向
を接着剤を用いることなく逆向に形成することができる
。
この様なアクチュエータの一端を固定し電極に電圧を印
加した場合の先端の変位量は次式により算出する事が出
来る。
加した場合の先端の変位量は次式により算出する事が出
来る。
δ＝ （６（ｅｄａ＋ｄｂ）／ｈ’ （１＋ｎ））Ｘ
（ｍ／ （ｅ十ｍ）（１＋ｍｎ））ここで。
（ｍ／ （ｅ十ｍ）（１＋ｍｎ））ここで。
ｈ；アクチュエータ全体の厚さ（２つの圧電体を重ねた
厚さ） ｅ；εｂ／εａ（２つの圧電体の誘電率比）ｎ；Ｙｂ／
Ｙａ（２つの圧電体のヤング率比）！；板の全長 ｍ；ｈｂ／ｈａ（圧電体の厚さ比） ｄａ；第１の圧電材の横方向圧電定数 ｄｂ；第２の圧電材の横方向圧電定数 例えばｈ＝０．６ｍｍ、ｅ＝０．７．ｎ＝１１＝４０ｍ
ｍ、ｍ＝ｌ。
厚さ） ｅ；εｂ／εａ（２つの圧電体の誘電率比）ｎ；Ｙｂ／
Ｙａ（２つの圧電体のヤング率比）！；板の全長 ｍ；ｈｂ／ｈａ（圧電体の厚さ比） ｄａ；第１の圧電材の横方向圧電定数 ｄｂ；第２の圧電材の横方向圧電定数 例えばｈ＝０．６ｍｍ、ｅ＝０．７．ｎ＝１１＝４０ｍ
ｍ、ｍ＝ｌ。
ｄａ：ｄｂ＝４００Ｘ１２°１２ｍ／Ｖとして室温（２
０℃）中で電極間に１００Ｖ（誘電率εは電圧と温度で
決定される）の電圧を印加すると約２００μｍの変位を
得ることが出来る。
０℃）中で電極間に１００Ｖ（誘電率εは電圧と温度で
決定される）の電圧を印加すると約２００μｍの変位を
得ることが出来る。
〈発明の・効果〉
以上、実施例とともに具体的に説明したように本発明に
よれば、２種類の圧電材を焼成により貼り合わせ極性を
反転させて分極したので、従来のように接着剤で固着し
た場合に比較して信頼性の高いアクチュエータを実現す
ることが出来る。
よれば、２種類の圧電材を焼成により貼り合わせ極性を
反転させて分極したので、従来のように接着剤で固着し
た場合に比較して信頼性の高いアクチュエータを実現す
ることが出来る。
第１図は本発明の一実施例を示すバイモルフアクチュエ
ータの断面構成図、第２図はセラミックス材の相図、第
３図は焼成時の反りの防止方法を示す図、第４図は圧電
材の分極方法を示す説明図。 第５図、第６図は従来のアクチュエータの一例を示す断
面図である。 １０・・・第１のセラミックス層、１１・・・第２のセ
ラミックス層、１４ａ、１４ｂ・・・電極、１５・・・
電束１図 第２図 第４図 第５図
ータの断面構成図、第２図はセラミックス材の相図、第
３図は焼成時の反りの防止方法を示す図、第４図は圧電
材の分極方法を示す説明図。 第５図、第６図は従来のアクチュエータの一例を示す断
面図である。 １０・・・第１のセラミックス層、１１・・・第２のセ
ラミックス層、１４ａ、１４ｂ・・・電極、１５・・・
電束１図 第２図 第４図 第５図
Claims (1)
- 抗電界が大きく，ハードでキュリー温度の高い第１の
圧電材と，抗電界が小さく，ソフトでキュリー温度の低
い第２の圧電材を重ねて一体焼成し，前記第１の圧電材
のキュリー温度よりも高い温度から所定の電界を加えな
がら温度を降下させ，第２の圧電材のキュリー温度より
少し高い温度に達したのち，印加電界の極性を反転させ
て温度を降下させて分極した事を特徴とするバイモルフ
アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1044937A JPH02222584A (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | バイモルフアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1044937A JPH02222584A (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | バイモルフアクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02222584A true JPH02222584A (ja) | 1990-09-05 |
Family
ID=12705398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1044937A Pending JPH02222584A (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | バイモルフアクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02222584A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03114400A (ja) * | 1989-09-28 | 1991-05-15 | Mazda Motor Corp | 超音波変換器 |
| US20130038177A1 (en) * | 2010-01-27 | 2013-02-14 | Epcos Ag | Piezoelectric Component |
| US20130214643A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-08-22 | Qualcomm Incorporated | Composite piezoelectric laterally vibrating resonator |
-
1989
- 1989-02-23 JP JP1044937A patent/JPH02222584A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03114400A (ja) * | 1989-09-28 | 1991-05-15 | Mazda Motor Corp | 超音波変換器 |
| US20130038177A1 (en) * | 2010-01-27 | 2013-02-14 | Epcos Ag | Piezoelectric Component |
| US9209382B2 (en) * | 2010-01-27 | 2015-12-08 | Epcos Ag | Piezoelectric component |
| US20130214643A1 (en) * | 2011-08-19 | 2013-08-22 | Qualcomm Incorporated | Composite piezoelectric laterally vibrating resonator |
| US9406865B2 (en) * | 2011-08-19 | 2016-08-02 | Qualcomm Incorporated | Composite piezoelectric laterally vibrating resonator |
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