JPH0314056Y2

JPH0314056Y2 -

Info

Publication number: JPH0314056Y2
Application number: JP1985093187U
Authority: JP
Priority date: 1985-06-19
Filing date: 1985-06-19
Publication date: 1991-03-28
Also published as: JPS622267U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本考案は、圧電素子板からなる電歪素子を、
夫々電気的に並列にして多数積層してなる圧電積
層型アクチユエータに関する。

〈従来技術〉上下面に電極を形成されたチタン酸ジルコン酸
鉛（PZT）等の材者からなる圧電素子板は、そ
の上下面電極に電圧を印加することにより厚み方
向への伸縮歪を生ずることが知られている。そこ
でこれを夫々電気的に並列にして積層して、その
伸縮量を重畳し、その端部から積層方向の変位を
取出すことを可能としてものが、圧電積層型アク
チユエータである。

かかる一般的な圧電積層型アクチユエータ１
は、第３図のように単一の圧電素子板２を電歪素
子とし、これを複数積層した単純構成になる。

ところで、前記圧電素子板２は、その厚み方向
の伸縮歪にともなつて、その巾方向において、前
記圧電素子板２が伸張すると縮巾し、収縮すると
拡巾する巾方向の歪を生じる。このため、前記ア
クチユエータ１の変位取出し端には、歪を生じな
い金属ブロツクや、変位取出し部等の非歪部３が
接触するから、その巾方向の歪に伴い接触面にせ
ん断応力が生じる。このため該応力により圧電素
子板２の接触面の電極がはがれたり、摩耗したり
する。

そこで第４図に示すような構成のアクチユエー
タ１が提案された。すなわち、伸縮方向の歪は、
電歪素子に印加される電圧に比例する。またせん
断方向の歪は、前記伸縮に伴う上下方向の体積変
位を、相殺して、一定体積とするものであるか
ら、電歪素子の厚みが大きい程、せん断方向の変
位が小さいこととなる。非歪部３と接触する取出
し端の圧電素子板２ａを、値の圧電素子板２とは
異ならせて、その厚さを大とし、圧電素子板２ａ
の巾方向歪量を相対的に小さくして、そのせん断
応力を緩和するようにした構成のものである。

〈考案が解決しようとする問題点〉ところで、前記構成によると、前記取出し端側
の圧電素子板２ａの他の圧電素子板２とは別異に
形成する必要を生じ、製作工程が増え、歩留りが
低下する欠点がある。

本考案は、かかる欠点のない圧電積層型アクチ
ユエータの提供を目的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉本考案は、圧電素子板からなる電歪素子を、
夫々電気的に並列にして多数積層してなる圧電積
層型アクチユエータにおいて、その端部の電歪素
子本考案は、かかる欠点のない圧電積層型アクチ
ユエータの提供を目的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉本考案は、圧電素子板からなる電歪素子を、
夫々電気的に並列にして多数積層してなる圧電積
層型アクチユエータにおいて、その端部の電歪素
子を、他の圧電素子板と同形で、かつ分極方向を
同一とする二〜複数枚の圧電素子板を積層し、そ
の最上面に電極を設けることにより構成したこと
を特徴とするものである。

〈作用〉圧電積層型アクチユエータの取出し端部に配置
された圧電素子板は、二〜複数枚で組となり、そ
の最上面及び最下面に形成した電極に電圧印加が
なされると、一体化されたものとして、厚み方向
の歪を生ずる。このため、前記複数の圧電素子板
で一個の電歪素子が構成される。かかる電歪素子
は、一枚の圧電素子板からなる他の電歪素子に比
して、その厚さが、前記圧電素子板の数に対応す
る整数倍となる。従つて、前記したようにせん断
方向の歪は、その厚みに反比例するから、該歪は
他の電歪素子板の該整数分の１となる。

しかも、取出し端部の電歪素子は擬似的に一体
化されているものであり、せん断方向の歪みは圧
電素子板間の滑りを誘起し、この滑りにより、一
層せん断方向の歪みが緩和される。

一方、その取り出し端部の電歪素子のせん断方
向の歪みが急激に小さくなると隣接する電歪素子
との間で歪み差が大きくなり摩耗を生じる。とこ
ろが本考案にあつては、取出し端部に配置された
圧電素子板の積層数を、適宜に選定することによ
り歪勾配を最適なものとすることができる。

而して、金属ブロツク等の固定面と、アクチユ
エータ上面とのせん断力が無理のないものとな
り、その電極の損耗が低減される。

〈実施例〉第１図は、夫々単独で電歪素子となる上下面に
電極を形成した多数の圧電素子板２を分極方向を
交互に異ならせて積層し、さらにその取出し端側
に前記各圧電素子板２と同一生産工程により形成
される等厚の、分極方向を同一とする二枚の圧電
素子板１０，１０を積層してなる電歪素子１１を
配置して構成したものである。前記のように単体
で電歪素子１１は、夫々分極方向を交互に異なら
せて、その当接面を同極とすることにより、絶縁
板を介することなく積層され、図のように夫々を
並列に接続している。

前記アクチユエータ１の取出し側の端部に配置
された電歪素子１１の最上部の圧電素子板１０の
上面電極上には、金属ブロツク等の非歪部３が配
設される。

前記構成にあつて、前記圧電素子条２及び電歪
素子１１に電圧が印加されると、伸縮し、その巾
方向には逆方向の歪が生ずる。このため、最上部
の圧電素子板１０の上面電極と、前記非歪部３の
下面間に、せん断方向の摩擦を生じる。ところ
が、電歪素子１１は、他の圧電素子板２に比して
厚が二倍であるから、その巾方向歪は該圧電素子
板２の1/2となり、圧電素子板１０上面の受ける
せん断力は緩和される。

また、電歪素子板１０，１０相互は擬似的に一
体化されているものであり、その上面を非歪部３
に接して制動されているから、せん断方向の歪み
は電歪素子板１０，１０間の滑りを誘起し、この
滑りにより、一層せん断方向の歪みが緩和され
る。

第２図は本考案の他の実施例を示し、前記圧電
素子板２を分極方向を交互に異ならせて積層し、
されにその端部に前記圧電素子板２と同一生産工
程により形成される等厚の、かつ分極方向を同一
とする二枚の圧電素子板１０，１０を積層してな
る第一電歪素子１１ａを配置し、さらにその上に
分極方向を同一とする三枚の圧電素子板１０，１
０を積層してなる第二電歪素子１１ｂを配置した
ものである。前記第二電歪素子１１ｂと、第一電
歪素子１１ａとは、その分極方向を逆とする。各
圧電素子板２及び第一電歪素子１１ａ、第二電歪
素子１１ｂの接続は、前記実施例と同じように結
線して並列とする。

かかる構成にあつて、前記第一電歪素子１１ａ
の巾方向の歪は圧電素子板２に比して1/2であり、
前記第二電歪素子１１ｂの巾方向の歪は1/3であ
る。従つて、該巾方向の歪は、その変位取出し端
側へ徐々に小さくなつていくこととなる。

すなわち、前記第一電歪素子１１ａを省略し
て、第二電歪素子１１ｂのみをアクチユエータ１
の上部に配置すると、その最上端面と非歪面部３
間のせん断応力は、従来に比して1/3に緩和され
るが、その直下の圧電素子板２の上面との歪差が
大となり該面の電極の損耗を生じ易くなる。そこ
で、第２電歪素子１１と圧電素子板２間に第１電
歪素子１１を介装して、むりなく非歪部３とのせ
ん断応力を緩和するようにしたものである。

前記実施例では、そのアクチユエータ１の上部
に電歪素子１１，１１ａ，１１ｂを適用したもの
であるが、前記アクチユエータ１下部にも適用し
て、非歪部３となる台座部と、その最下部の圧電
素子板１０の下面との巾方向歪を緩和することも
できる。

〈考案の効果〉本考案は、上述のようにアクチユエータ１の端
部の複数の圧電素子板１０からなる電歪素子１
１，１１ａ，１１ｂを配置したものであり、次の
効果がある。

１電歪素子１１によりせん断方向の歪み勾配が
生じアクチユエータ１へのせん断応力が緩和さ
れ、その耐用寿命が増大する。

２圧電素子板の積層数を、適宜に選定すること
により、前記歪勾配を無理のない最適なものと
することができる。

３前記電歪素子１１は、圧電素子板２と同一工
程で生産される圧電素子板１０により構成した
ものであるから、前記アクチユエータ１を構成
するに際して新たな成形工程を付加する必要が
なく、従来通りの製造コストで済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の第一実施例を示す側面図、第
２図は本考案の第二実施例を示す側面図、第３図
は通常構成の従来例の側面図、第４図は従来例の
側面図である。１；アクチユエータ、２２；圧電素子板、３；
非歪部、１０；圧電素子板、１１，１１ａ，１１
ｂ；電歪素子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

圧電素子板からなる電歪素子と、夫々電気的に
並列にして多数積層してなるものにおいて、その
端部の電歪素子を、他の圧電素子板と同形で、か
つ分極方向を同一とする二〜複数枚の圧電素子板
を積層し、その最上面と最下面に電極を設けるこ
とにより構成したことを特徴とする圧電積層型ア
クチユエータ。