JPH025325A - 圧電リレー - Google Patents
圧電リレーInfo
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- JPH025325A JPH025325A JP88143318A JP14331888A JPH025325A JP H025325 A JPH025325 A JP H025325A JP 88143318 A JP88143318 A JP 88143318A JP 14331888 A JP14331888 A JP 14331888A JP H025325 A JPH025325 A JP H025325A
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- piezoelectric
- piezoelectric plate
- bimorph
- relay
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- Pending
Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
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〕
この発明は圧電リレーに係わり、特に圧電体材料の改良
に関する。
に関する。
リレーの接点開閉は、電磁石への励磁電流を制御する方
式のものが汎用されている。この方式は種々の利点はあ
るものの、コイル巻線を必要とすること、電流駆動方式
であるため電気回路のＩＣ化と小型化が困難でかつ電流
ノイズによって誤動作を発生しやすいなどの問題点をも
っている。
式のものが汎用されている。この方式は種々の利点はあ
るものの、コイル巻線を必要とすること、電流駆動方式
であるため電気回路のＩＣ化と小型化が困難でかつ電流
ノイズによって誤動作を発生しやすいなどの問題点をも
っている。
前記の電磁石コイル方式に対し最近では圧電素子の電圧
による伸縮を利用した圧電リレーが提案されている。こ
の圧電リレーは構造の簡素化、小型軽量化、長寿命化、
高信鯨性などを目的として検討がなされている。
による伸縮を利用した圧電リレーが提案されている。こ
の圧電リレーは構造の簡素化、小型軽量化、長寿命化、
高信鯨性などを目的として検討がなされている。
この圧電リレーの１つとして強誘電性圧電板を二枚はり
合わせたバイモルフ方式のものが提案されている。この
方式は圧電板に電圧を印加したときに一方の圧電板が伸
び、他方の圧電板が縮むことによって生ずるたわみを利
用するものでその構成が第３図に示される。第３図にお
いてＩＡ、１Ｂは圧電板であり、この圧電板ＩＡ、 １
Ｂで金属製基板２をサンドインチし、この片側を支持材
３で固定している。リレー用可動接点５は基板２の自由
端に電気的に絶縁された状態で設けられ、それはリレー
用固定接点６と対向している。かかる構成において電圧
印加用リード＆Ｉ４を用いて、厚さ方向に分極処理され
た圧電板ＩＡ、 １Ｂに電圧を印加すると基板２がたわ
みを生じてリレー用可動接点５とリレー用固定接点６は
接触し、通電状態となる。印加電圧を解除すると圧電板
と基板の復元力によって基板２は元の位置に復帰し、電
流はしゃ断される０以上の動作でリレー用接点の開閉が
行われる。
合わせたバイモルフ方式のものが提案されている。この
方式は圧電板に電圧を印加したときに一方の圧電板が伸
び、他方の圧電板が縮むことによって生ずるたわみを利
用するものでその構成が第３図に示される。第３図にお
いてＩＡ、１Ｂは圧電板であり、この圧電板ＩＡ、 １
Ｂで金属製基板２をサンドインチし、この片側を支持材
３で固定している。リレー用可動接点５は基板２の自由
端に電気的に絶縁された状態で設けられ、それはリレー
用固定接点６と対向している。かかる構成において電圧
印加用リード＆Ｉ４を用いて、厚さ方向に分極処理され
た圧電板ＩＡ、 １Ｂに電圧を印加すると基板２がたわ
みを生じてリレー用可動接点５とリレー用固定接点６は
接触し、通電状態となる。印加電圧を解除すると圧電板
と基板の復元力によって基板２は元の位置に復帰し、電
流はしゃ断される０以上の動作でリレー用接点の開閉が
行われる。
ところで、二枚の圧電板で構成したバイモルフの先端に
おける変位量は一触的には圧電板の長さと印加電圧に比
例し開離力は圧電板の幅と通電時の印加電圧によってほ
ぼ支配される。圧電リレーにおいては、できるだけ小型
で変位量と開離力の大きいバイモルフが要求されるので
大きな電圧で使用することが必要となるが、バイモルフ
方式においては一方の圧電板には分極と同一方向、他方
の圧電板には分極と逆方向の電圧が印加されるため、印
加電圧をある程度以上大きくすることができない、その
理由は電圧を分極と逆方向に印加するときは電圧が一定
の大きさ （抗電圧）を越えるとき分挽が反転してバイ
モルフとして機能しなくなるからである。さらに分極と
逆方向に電圧を印加するときは、抗電界以下において長
時間の使用により変位量と開離力が低下するという減極
の現象をも生ずる。リレーの駆動部においては接点同志
が溶着してもそれを引き離す開離力を有することが必要
とされるが従来の圧電リレーにおいては上述のように開
離力が弱いうえに長期の側鎖性に欠けるという問題があ
った。
おける変位量は一触的には圧電板の長さと印加電圧に比
例し開離力は圧電板の幅と通電時の印加電圧によってほ
ぼ支配される。圧電リレーにおいては、できるだけ小型
で変位量と開離力の大きいバイモルフが要求されるので
大きな電圧で使用することが必要となるが、バイモルフ
方式においては一方の圧電板には分極と同一方向、他方
の圧電板には分極と逆方向の電圧が印加されるため、印
加電圧をある程度以上大きくすることができない、その
理由は電圧を分極と逆方向に印加するときは電圧が一定
の大きさ （抗電圧）を越えるとき分挽が反転してバイ
モルフとして機能しなくなるからである。さらに分極と
逆方向に電圧を印加するときは、抗電界以下において長
時間の使用により変位量と開離力が低下するという減極
の現象をも生ずる。リレーの駆動部においては接点同志
が溶着してもそれを引き離す開離力を有することが必要
とされるが従来の圧電リレーにおいては上述のように開
離力が弱いうえに長期の側鎖性に欠けるという問題があ
った。
この発明は上記の点に鑑みてなされ、その目的は分極の
反転や減極を防止することにより開離力が大きいうえ信
幀性に優れる圧電リレーを提供することにある。
反転や減極を防止することにより開離力が大きいうえ信
幀性に優れる圧電リレーを提供することにある。
上記の目的はこの発明によれば二枚の強誘電性圧電板に
よりバイモルフを構成しリレー用接点の開閉を行う圧電
リレーにおいて、強誘電性圧電板１１Ａと、臨界電圧を
印加することにより強誘電性圧電板に相変化する反強誘
電性圧電板１１Ｂとからなるバイモルフを備えることに
より達成される。
よりバイモルフを構成しリレー用接点の開閉を行う圧電
リレーにおいて、強誘電性圧電板１１Ａと、臨界電圧を
印加することにより強誘電性圧電板に相変化する反強誘
電性圧電板１１Ｂとからなるバイモルフを備えることに
より達成される。
圧電リレーは臨界電圧を越える電圧が印加されるのでバ
イモルフは使用時に二枚の強誘電性圧電板により構成さ
れることになる。
イモルフは使用時に二枚の強誘電性圧電板により構成さ
れることになる。
反強誘電性圧電板は臨界電圧において強誘電性圧電板と
なり分極特性を示すようになる。しかしこのようにして
得られた分極は逆電圧の印加により反転することがない
し、１ｊ１ｉｉの現象を示すこともない、さらに反強誘
電性圧電板が相変化して得られる強誘電性圧電板の伸縮
は大きい。
なり分極特性を示すようになる。しかしこのようにして
得られた分極は逆電圧の印加により反転することがない
し、１ｊ１ｉｉの現象を示すこともない、さらに反強誘
電性圧電板が相変化して得られる強誘電性圧電板の伸縮
は大きい。
次にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図はこの発明の実施例に係る圧電リレーの斜視図で
ある。 ＰｂＴｌＯｓ ＰｂＺｒ０ｓ−Ｐｂ（Ｓｂ、
Ｎｂ）Ｏｘの組成を有する強誘電性圧電板１１Ａが金属
性基板１２を介してＰｂ、 Ｎｂ （（Ｚｒ、 ５ｎ）
Ｔｉ ） Ｏｘの組成をもっ反強誘電性圧電板１１Ｂと
はり合わせられバイモルフを形成する。この反強誘電性
圧電板１１Ｂは臨界電圧以上で強誘電体に相変化し、か
つ伸縮挙動を示すようになる。このバイモルフの一端は
支持体１３で固定され、基板１２の先端は電気的に絶縁
された状態でリレー用可動接点１５がとりつけられる。
ある。 ＰｂＴｌＯｓ ＰｂＺｒ０ｓ−Ｐｂ（Ｓｂ、
Ｎｂ）Ｏｘの組成を有する強誘電性圧電板１１Ａが金属
性基板１２を介してＰｂ、 Ｎｂ （（Ｚｒ、 ５ｎ）
Ｔｉ ） Ｏｘの組成をもっ反強誘電性圧電板１１Ｂと
はり合わせられバイモルフを形成する。この反強誘電性
圧電板１１Ｂは臨界電圧以上で強誘電体に相変化し、か
つ伸縮挙動を示すようになる。このバイモルフの一端は
支持体１３で固定され、基板１２の先端は電気的に絶縁
された状態でリレー用可動接点１５がとりつけられる。
この可動接点１５はリレー用固定接点１６に対向する。
上記バイモルフの形成に際して強誘電性圧電板１１＾と
反強誘電性圧電板１１Ｂの分極方向は図中の下向きにな
るようはり合わされる。電圧印加用リード＆１ｌ１４に
は図示のような電圧が印加される。印加電圧Ｅが臨界電
圧ＥＣ以下の場合には反強誘電性圧電板１１Ｂは分極せ
ず、伸縮作用を示さないのでバイモルフ先端における変
位は強誘電性圧電板１１Ａのみによって誘起され、印加
電圧已に比例して長さ方向に縮みが生ずるが、その値は
小さい、印加電圧Ｅが臨界電圧Ｅ、に達すると、反強誘
電性圧電板１１Ｂが相変化して強誘電性圧電板となり分
極が生じて長さ方向に伸びるので圧電ｖｉＩＩＡの縮み
と圧電板１１Ｂの伸びの両方の変化が重なる上、反強誘
電性圧電板が相変化して得られる強誘電性圧電板の伸縮
が大きいためバイモルフ変位が急増し可動接点１５と固
定接点１６は接触して通電状態となる０以上の関係を模
式的に示すと第２図のようになる。
反強誘電性圧電板１１Ｂの分極方向は図中の下向きにな
るようはり合わされる。電圧印加用リード＆１ｌ１４に
は図示のような電圧が印加される。印加電圧Ｅが臨界電
圧ＥＣ以下の場合には反強誘電性圧電板１１Ｂは分極せ
ず、伸縮作用を示さないのでバイモルフ先端における変
位は強誘電性圧電板１１Ａのみによって誘起され、印加
電圧已に比例して長さ方向に縮みが生ずるが、その値は
小さい、印加電圧Ｅが臨界電圧Ｅ、に達すると、反強誘
電性圧電板１１Ｂが相変化して強誘電性圧電板となり分
極が生じて長さ方向に伸びるので圧電ｖｉＩＩＡの縮み
と圧電板１１Ｂの伸びの両方の変化が重なる上、反強誘
電性圧電板が相変化して得られる強誘電性圧電板の伸縮
が大きいためバイモルフ変位が急増し可動接点１５と固
定接点１６は接触して通電状態となる０以上の関係を模
式的に示すと第２図のようになる。
そして、バイモルフへの印加電圧を解除すると圧電板１
１Ａと反強誘電性圧電板１１Ｂおよび基板１２の復元力
によって接点は開離され、リレーとしての動作を遂行す
ることができる。
１Ａと反強誘電性圧電板１１Ｂおよび基板１２の復元力
によって接点は開離され、リレーとしての動作を遂行す
ることができる。
この発明によれば二枚の強誘電性圧電板によりバイモル
フを構成しリレー用接点の開閉を行う圧電リレーにおい
て、強誘電性圧電板と、臨界電圧を印加することにより
強誘電性圧電板に相変化する反強誘電性圧電板とからな
るバイモルフを備えるので相変化によって得られる強誘
電性圧電板の示す大きな伸縮によりバイモルフの変位量
と開離力が太き（なり、接点の接触抵抗の低減、接点チ
ャタリング防止および接点の溶着防止が図れる。
フを構成しリレー用接点の開閉を行う圧電リレーにおい
て、強誘電性圧電板と、臨界電圧を印加することにより
強誘電性圧電板に相変化する反強誘電性圧電板とからな
るバイモルフを備えるので相変化によって得られる強誘
電性圧電板の示す大きな伸縮によりバイモルフの変位量
と開離力が太き（なり、接点の接触抵抗の低減、接点チ
ャタリング防止および接点の溶着防止が図れる。
さらに相変化によって得られる強誘電性圧電板は分権の
反転、 ｔｙＩｉｉ等の現象を示さないため、側転性に
優れる圧電リレーを提供することが可能となる。
反転、 ｔｙＩｉｉ等の現象を示さないため、側転性に
優れる圧電リレーを提供することが可能となる。
第１図はこの発明の実施例に係る圧電リレーの斜視図、
第２図はこの発明の実施例に係る圧電リレーの特性図、
第３図は従来の圧電リレーの斜視図である。 １１Ａ：強誘電性圧電板、１１Ｂ：反強誘電性圧電板、
１２：！板、１３：支持板、１４：電圧印加用リード徐
、１５：可動接点、１６：固定接点。 知力０電圧 第２図 ４ 電圧」ｐ加用リード線 第１図 第３図
第２図はこの発明の実施例に係る圧電リレーの特性図、
第３図は従来の圧電リレーの斜視図である。 １１Ａ：強誘電性圧電板、１１Ｂ：反強誘電性圧電板、
１２：！板、１３：支持板、１４：電圧印加用リード徐
、１５：可動接点、１６：固定接点。 知力０電圧 第２図 ４ 電圧」ｐ加用リード線 第１図 第３図
Claims (1)
- １）二枚の強誘電性圧電板によりバイモルフを構成しリ
レー用接点の開閉を行う圧電リレーにおいて、強誘電性
圧電板と、臨界電圧を印加することにより強誘電性圧電
板に相変化する反強誘電性圧電板とからなるバイモルフ
を備えることを特徴とする圧電リレー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP88143318A JPH025325A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 圧電リレー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP88143318A JPH025325A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 圧電リレー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH025325A true JPH025325A (ja) | 1990-01-10 |
Family
ID=15335993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP88143318A Pending JPH025325A (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 圧電リレー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH025325A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0423370A (ja) * | 1990-05-15 | 1992-01-27 | Ube Ind Ltd | バイモルフ素子 |
| US6895645B2 (en) | 2003-02-25 | 2005-05-24 | Palo Alto Research Center Incorporated | Methods to make bimorph MEMS devices |
| US6964201B2 (en) | 2003-02-25 | 2005-11-15 | Palo Alto Research Center Incorporated | Large dimension, flexible piezoelectric ceramic tapes |
| US7091650B2 (en) | 2003-02-25 | 2006-08-15 | Palo Alto Research Center Incorporated | Piezoelectric ceramic thick film element, array of elements, and devices |
| JP2012243389A (ja) * | 2011-05-13 | 2012-12-10 | Advantest Corp | スイッチ装置、伝送路切り替え装置、製造方法、および試験装置 |
| JP2013026194A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Advantest Corp | スイッチ装置、伝送路切替装置、および試験装置 |
-
1988
- 1988-06-10 JP JP88143318A patent/JPH025325A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0423370A (ja) * | 1990-05-15 | 1992-01-27 | Ube Ind Ltd | バイモルフ素子 |
| US6895645B2 (en) | 2003-02-25 | 2005-05-24 | Palo Alto Research Center Incorporated | Methods to make bimorph MEMS devices |
| US6964201B2 (en) | 2003-02-25 | 2005-11-15 | Palo Alto Research Center Incorporated | Large dimension, flexible piezoelectric ceramic tapes |
| US7084554B2 (en) | 2003-02-25 | 2006-08-01 | Palo Alto Research Center Incorporated | Bimorph MEMS devices |
| US7091650B2 (en) | 2003-02-25 | 2006-08-15 | Palo Alto Research Center Incorporated | Piezoelectric ceramic thick film element, array of elements, and devices |
| US7089635B2 (en) | 2003-02-25 | 2006-08-15 | Palo Alto Research Center, Incorporated | Methods to make piezoelectric ceramic thick film arrays and elements |
| US7118990B1 (en) | 2003-02-25 | 2006-10-10 | Palo Alto Research Center Incorporated | Methods for making large dimension, flexible piezoelectric ceramic tapes |
| US7234214B2 (en) | 2003-02-25 | 2007-06-26 | Palo Alto Research Center Incorporated | Methods for making thick film elements |
| US7574787B2 (en) | 2003-02-25 | 2009-08-18 | Palo Alto Research Center Incorporated | Methods to make piezoelectric ceramic thick film array and single elements with a reusable single layer substrate structure |
| JP2012243389A (ja) * | 2011-05-13 | 2012-12-10 | Advantest Corp | スイッチ装置、伝送路切り替え装置、製造方法、および試験装置 |
| JP2013026194A (ja) * | 2011-07-26 | 2013-02-04 | Advantest Corp | スイッチ装置、伝送路切替装置、および試験装置 |
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