JPH0258382A - 積層型圧電体 - 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、板状の圧電素子を金属板を介して多数積層し
てなり、電圧を印加すると電圧値に応じて積層方向に伸
縮する積層型圧電体に関する。

（従来の技術） 従来の積層型圧電体は１例えば両面に電極が形成された
円形薄板状の圧電板と、この圧電板と略同形であって周
縁に複数の突起を有する金属板とを備え、これらの圧電
板と金属板とが交互に積層されて積層体を形成している
（特開昭６０−４２７９号）。

金属板の突起は、隣接する金属板の突起と異なる方向を
向き、１枚おいた隣の金属板の突起と互いに電気的に接
続され、第１の金属板の組に正電極が形成され、第２の
金属板の組に負電極が形成されている。１枚の圧電板は
、例えば直径１５ｒｎｍ、板厚０．５ｍｍの円形薄板状
のもので、この圧電板が例えば５０〜１００枚積層され
て前述した積層体を形成し、この積層体に例えば５００
Ｖを印加すると、０．１〜ｌｍ５ｅｃの高速で応答し、
−枚の圧電板につき１μｍ程度伸縮する。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来の積層型圧電体によると、圧電板が金属板
に対し径方向に移動可能であるため、積層された圧電板
が横ズレを生じやすく、圧電板の横ズレにより金属板ど
おしが直接対向すると電極としての金属板間で放電する
おそれがあり、隙間の空気を通して絶縁破壊を起こすこ
とがあった。

また組付時に圧電板群の上端と下端の間に回転力が加わ
ると、圧電体が襞れ圧電体の性能が低下しさらには破壊
するおそれがあった。金属板に接続されるリード線のリ
ード取出部でも横ズレを生じやすく、圧電体を保持体に
組付けるときリード線が捩り、切れるおそれがあった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされた
もので、圧電体の積層状態を維持し横ズレを防止すると
共に、リード線取出部での横ズレを防止し電圧印加時の
放電ないし破壊を防止するようにした積層型圧電体を提
供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） そのために、本発明の積層型圧電体は、圧電素子から成
形された複数の圧電板と、外周縁に少なくとも２個の突
起を有する複数の金属板とを交互に積層するとともに、
隣接する金属板の突起を異なる方向に位置し、１枚おき
に位置する金属板の突起どおしが互いに接続されて１枚
おきに位置する金属板どおしが互いに電気的に接続され
、電気的に接続される第１の金属板の組に正電極が接続
され、第２の金属板の組に負電極が接続される積層型圧
電体において、ｉｉ′ｉＴ！ｃ！圧電板と前記金属板の
積層体を絶縁チューブを介して有底筒状の第１の保持体
に挿入し、前記第】の保持体の筒開口部に有底筒状の第
２の保持体を軸方向に摺動自在に嵌合し、前記第１の保
持体とｆｉｉｉ記第２の保持体を目止手段により回り止
めするとともに、前記第２の保持体の有底部にリード線
取出用孔を開口し、前記金属板に電気的に接続されるリ
ード線を前記リード線取出用孔から取出し、取出された
リード線をリード線押え手段により前記第２の保持体に
固定したことを特徴とする。

（作用） 本発明の積層型圧電体によれば、圧電板と金属板の積層
体が第１の保持体と第２の保持体の内部に収納されてい
るため、外部から外力が加わったとき圧電板の横ズレや
捩りが生じるのが防止されるので、圧電体の性能低下、
破壊が防止される。

また金属板に接続されるリード線のリード取付部が第１
の保持体または第２の保持体に収納されるので、リード
線取出部での圧電板の横ズレやリード線の切断が防止さ
れる。リード線は第２の保持体に固定されるので、第１
および第２の保持体を他の支持体等に組付ける時リード
線の切断が防止される。

（実施例） 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第３図および第５図〜第８図は、本発明の第１
の実施例を示している。ピエゾスタック（積層体）　■
は１円形薄板状の圧電板３１と同じく円形薄板状の金属
板（電極板）３３を交互に積層したものである。

第５図（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、圧電素子を円
板状に成形して得られた圧電板３１は。

直径約１５ｍｍ、板厚約０．５ｍｍであり、その両面に
は直径約１３ｍｍ、板厚約３〜１５μｍの銀電極３２が
同心円状に形成される。第６図に示されるように、金属
板３３は直径約１３ｍｍ、厚さ約２０μｍを有し、外周
縁には２個の突起３４．３５が形成される。突起３４．
３５は、金属板３３の径方向外方を向き、互いに反対方
向に延びており、幅は約１　ｍｍ、長さ約３ｍｍである
。

これらの圧電板３１と金属板３３とは交互に重合積層さ
れ、それぞれの金属板３３の突起３４゜３５は、第７図
に示されるように、隣接する金属板３３の突起３４．３
５と所定角度偏れた方向に位置する。すなわち、金属板
３３の突起３４．３５は、１枚おいた所に位置する金属
板３３の突起３４．３５と同じ角度位置にあり、ピエゾ
スタック１を上方から見た場合、突起３４．３５は円周
方向に９０″おきに並んでいる。これらの突起３４゜３
５は、第８図に示されるように、軸方向に折曲されて隣
接する圧電板３１および１枚おいた隣りの圧電板３！の
周縁に約０゜Ｉｍｒｎの間隔をもって対向している。こ
の圧電板３１と金属板３３のピエゾスタック１は、軸方
向長さが約４０ｍｔｎ。

外径が約１５ｍｍである。なお、第８図は、ピエゾスタ
ック１の構造を理解しやすくするため、各圧電板３１間
を離間させて示しているが、実際には圧電板３厘と金属
板３３とは軸方向に密着している。

すなわち、突起３４．３５は１枚おいた隣りの金属板３
３の突起３４．３５と干渉し、これらの突起３４．３５
は、ピエゾスタックｌの両端面に軸方向に１〜１０Ｋｇ
の荷重をかけた状態でスポット溶接される。圧電板３１
に形成された銀電極３２は金属板３３に密着し、これら
は電気的に導通し、また１枚おきに位置する各金属板３
３の突起３４．３５どおしも互いに電気的に接続される
。

ピエゾスタックｌの軸方向に並ぶ第１の組の突起３４に
は、電源（図示せず）の正電極に接続したリード線２の
一端２ａが溶接あるいはハンダ付により取付けられ、こ
の第１の組の突起３４からピエゾスタック１の軸心線ま
わりに所定角度偏れた位置にある第２の絹の突起３４に
は、電源の負電極に接続されたリード線４の一端４ａが
取付けられている。

第１図に示すように、ピエゾスタックｌを案内する第１
の保持体５は、ピエゾスタックｌの外径よりも僅かに大
きい内径を有する有底円筒状をしており、第１の保持体
５の小径円筒部５Ｃに絶縁チューブ３に包まれたピエゾ
スタックｌを収納している。第１の保持体５の内底面５
ａにピエゾスタック１の端面１ａが当接している。

第１の保持体５の有底部と反対側の開口側に形成される
大径円筒部５ｂの外周に形成される環状溝５ｄに嵌め込
まれるＯリング１０を介して有底円筒状の第２の保持体
１２が大径円筒部５ｂの外周面に対し軸方向に摺動自在
に嵌合されている。

第２の保持体１２の軸方向に貫通される第１のリード線
挿入口＋２ａと図示しない第２のリード線挿入口にそれ
ぞれリード線２と４が挿入され、それぞれのリード線２
，４の他端２ｂ、４ｂがリード線押え１３により第２の
保持体１２の外底面Ｉ２ｂにビス１５によりネジ止め固
定されている。

そして第１の保持体５と第２の保持体１２は、ビン穴５
ｅ、＋２ｃに嵌合される回り止めビン１６により回り止
めされている。

第１の保持体５の大径円筒部５ｂの内部には第３図に示
す円筒状の第３の保持体７が収納され、第３の保持体７
の外径は大径円筒部５ｂの内径とほぼ同一であり、第３
の保持体７の内径は小径円筒部５ｃの内径とほぼ同一で
ある。第３の保持体７の外周の一部を切欠いて形成され
る切欠部７ａは、ピエゾスタック１から取出されるリー
ド線の２．４の取出のための挿通路である。つまり、切
欠部７ａによりリード線２．４との干渉を防止しである
。

第１の保持体５との小径円筒部５ｃの軸方向長さは、ピ
エゾスタック１の軸方向長さの２分の１以上になってい
る。これは、ピエゾスタックｌの両端１ａ、ｌｂを固定
した場合、ピエゾスタック中央部が振動の腹となり、こ
の腹部分での横ズレが最大となるため、ピエゾスタック
中央部を保持体５の小径円筒部５ｃに収納案内すること
により。

ビエゾスタ、ツク１の振動を低減し、圧電板の横ズレを
減少させ、圧電板の破損に至る危険性を少なくすること
ができるからである。

前述した第１の保持体５と第２の保持体１２は２ピエゾ
スタツク１を収納するパッケージ構造になっており、第
１の保持体５と第２の保持体１２は。

円筒状の支持体２０に収納され、保持体肩部１２ｄが支
持体内周壁段部２０ａに当接している。第１の保持体５
の大径円筒部５ｂの外壁肩部５ｆに圧縮コイルスプリン
グ２２の一端２２ａが当接し。

スプリングの他端２２ｂは支持体２０の内周壁端部２０
ｂにネジ止めされる環状バネ押え２３に当接されている
。環状バネ押え２３の内周開口！ｌ５２３ａに第１の保
持体５の小径円筒部５ｃが摺動自在に挿入されている。

前述した構成によると、ピエゾスタック１の外周は第１
の保持体５と第２の保持体１２により案内されるととも
に１回正ビン！６により第１の保持体５と第２の保持体
１２の相互回転が阻止され。

かつ０リングＩＯを介して第１の保持体５と第２の保持
体１２の円筒軸方向の伸縮が可能になっている。

圧電板３１と金属板３３が交互に重ね合わされて構成さ
れるピエゾスタック１は絶縁チューブ３を介して第１の
保持体５および第２の保持体７に収納案内されているた
め、圧電体作動時にピエゾスタック１の横ズレ（芯ズレ
）を生じるのが防止される。支持体２０に外部から振動
が作用する時においても同様に第１の保持体５および第
２の保持体７にピエゾスタックｌが収納されているため
、ピエゾスタックｌの横ズレが防止されるので、とニジ
スタックに偏荷重が加わることにより破損する危険性は
少ない。

第１の保持体５と第２の保持体１２は回正ビン１６によ
り相互回転が防止されているから、ピエゾスタック１に
ねじり力が作用することなく、ピエゾスタックｌの金属
板３３が破損したり絶縁チューブ３が破損する危険性も
少なくなる。

さらに、リード線２．４はリード押え１３により第２の
保持体１２にビス１５で係止されているため、保持体５
と保持体１２かうなるパッケージ構造体を支持体２０の
内部に組み込む場合、バネ押え２３によりへネ２２を押
し込むと、第１の保持体５または第２の保持体１２が回
転することがあるが、このときリード線２．４も同時に
回転するので、リード線２，４の一端２ａ、４ａがピエ
ゾスタックｌとの接合部で剥れたりする心配はない。

リードｔＱ２．４は、一端２ｂ、４ｂがビス１５により
リード線押え１３で保持体１２に係止されているため、
リード線２．４に引張力が作用したとき、リード線２．
４の他端２ａ、４ａの接合部に直接引張力が作用するこ
となく、リード線の破損が防止される。

本実施例では、第１の保持体５および第２の保持体１２
は、剛性を確保するため金属製が望ましい、第３の保持
体７は金属製であっても樹脂製であってもよいが、材料
はこれらに限られるものでない。

第２の実施例は、第３の保持体７に代えて第４図に示す
保持体２５を用いる。この保持体２５では、とニジスタ
ックから取出される２本のリード線に対応して２個の切
欠部２５ａと２５ｂを所定の間隔をおいて設けている。

これらの切欠部２５ａ、２５ｂから２本のリード線が取
出される。また回正ビン１６は、第１の保持体５および
第２の保持体１２とは別体に設けたが、回正ビン１６に
代えて第２の保持体１２の内底面１２ｅに突起を設け、
この突起を第１の保持体５のビン穴５ｅに嵌合する構造
としてもよい、第１の保持体５と第２の保持体１２をビ
ス止めし、保持体５，１２間の相互回転を防止してもよ
い、さらに他の実施例として、第３の保持体７を省略し
、第１の保持体５の小径円筒部５ｃを開口部側に延長し
、この延長小径円筒部に第２の保持体１２を嵌合するよ
うにしてもよい、この場合は、大径円筒部はなくなり、
延長小径円筒部にリード線２．４を取出ず切欠部を設け
る。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明の積層型圧電体によれば、
圧電板と金属板の積層体の外周に絶縁チューブを被覆し
、これらを第１の保持体と第２の保持体の内部に収納す
るパッケージ構造としたため、圧電板の横ズレを防止し
、圧電板に接続されるリード線取出部での横ズレを防止
することができるとともに、取出されたリード線を第２
の保持体に固定したためリード線取出部での横ズレが防
出され、リード線の引張による切断や捩れによる切断を
確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の積層型圧電体を表わす縦断面
図、第２図は第１図に示すＩＩ−ＩＩ線部分断面図、第
３図は第３の保持体を示す斜視図、第４図は本発明の他
の実施例の第３の保持体を示す斜視図、第５図（Ａ）は
圧電板を示す平面図、第５図（Ｂ）はこの圧電板の側面
図、第６図は金属板を示す平面図、第７図はピエゾスタ
ックを示す平面図、第８図はこのピエゾスタックの部分
側面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電素子から成形された複数の圧電板と、外周縁
   に少なくとも２個の突起を有する複数の金属板とを交互
   に積層するとともに、隣接する金属板の突起を異なる方
   向に位置し、１枚おきに位置する金属板の突起どおしが
   互いに接続されて１枚おきに位置する金属板どおしが互
   いに電気的に接続され、電気的に接続される第１の金属
   板の組に正電極が接続され、第２の金属板の組に負電極
   が接続される積層型圧電体において、 前記圧電板と前記金属板の積層体を絶縁チューブを介し
   て有底筒状の第１の保持体に挿入し、前記第１の保持体
   の筒開口部に有底筒状の第２の保持体を軸方向に摺動自
   在に嵌合し、前記第１の保持体と前記第２の保持体を回
   止手段により回り止めするとともに、前記第２の保持体
   の有底部にリード線取出用孔を開口し、前記金属板に電
   気的に接続されるリード線を前記リード線取出用孔から
   取出し、取出されたリード線をリード線押え手段により
   前記第２の保持体に固定したことを特徴とする積層型圧
   電体。