JPH03259577A - 圧電ワイヤ - Google Patents
圧電ワイヤInfo
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Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (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」
この発明は、荷重や長さ方向の張力を検出する圧力セン
サ、音圧や振動を検出する音圧センサなどとして使用さ
れる圧電ワイヤに係わり、高圧電定数が得られ、極細化
が可能なものに関する。
サ、音圧や振動を検出する音圧センサなどとして使用さ
れる圧電ワイヤに係わり、高圧電定数が得られ、極細化
が可能なものに関する。
「従来の技術」
従来、この種の圧電ワイヤとしては、銅線などの導体上
に、ＰＶＤＦ樹脂などの圧電性高分子材料層を形成し、
この圧電性高分子材料層上に、外部電極となる金属層を
設けた構成のものが知られている。この圧電ワイヤは、
荷重、長さ方向の張力、音圧や振動が加えられると、導
体と金属層との間に電位差を生じるので、この電位差を
検出してワイヤに加えられる圧力や振動の有無を測定す
るセンサなどとして用いられる。
に、ＰＶＤＦ樹脂などの圧電性高分子材料層を形成し、
この圧電性高分子材料層上に、外部電極となる金属層を
設けた構成のものが知られている。この圧電ワイヤは、
荷重、長さ方向の張力、音圧や振動が加えられると、導
体と金属層との間に電位差を生じるので、この電位差を
検出してワイヤに加えられる圧力や振動の有無を測定す
るセンサなどとして用いられる。
このような従来の圧電ワイヤは、圧電性を有する高分子
を導体上に押出し成形により被覆する方法、圧電性を有
する高分子フィルムをワイヤに巻きつける方法などによ
って製造されている。
を導体上に押出し成形により被覆する方法、圧電性を有
する高分子フィルムをワイヤに巻きつける方法などによ
って製造されている。
「発明が解決しようとする課題」
しかしながら、圧電性を有する高分子を導体上に押出し
成形により被覆する場合には、圧電性高分子を高度な配
向状態とするための配向処理が困難であるために、圧電
定数の大きな圧電ワイヤが得られない問題があった。
成形により被覆する場合には、圧電性高分子を高度な配
向状態とするための配向処理が困難であるために、圧電
定数の大きな圧電ワイヤが得られない問題があった。
また導体上に圧電性を有する高分子フィルムを巻き付け
る場合には、製造が面倒であるとともに、圧電体部分が
太くなって細径のワイヤが得られないなどの問題があっ
た。
る場合には、製造が面倒であるとともに、圧電体部分が
太くなって細径のワイヤが得られないなどの問題があっ
た。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高い圧電
定数が得られ、極細化が可能な圧電ワイヤの提供を目的
としている。
定数が得られ、極細化が可能な圧電ワイヤの提供を目的
としている。
「課題を解決するための手段」
かかる課題は、導体上に、粒径１０μ自以下の圧電セラ
ミックス微粉末７５〜９５ｗｔ％と高分子材料５〜２５
ｖｔ％を混合した圧電材料からなる圧電体層を形成し、
この圧電体層上に金属層を形成して圧電ワイヤを構成す
ることで解決される。
ミックス微粉末７５〜９５ｗｔ％と高分子材料５〜２５
ｖｔ％を混合した圧電材料からなる圧電体層を形成し、
この圧電体層上に金属層を形成して圧電ワイヤを構成す
ることで解決される。
「作用 上
圧電セラミックス微粉末と高分子を混合した圧電材料を
用いたので、３０１１Ｃ／＠”以上の高い圧電定数を有
するワイヤが得られる。
用いたので、３０１１Ｃ／＠”以上の高い圧電定数を有
するワイヤが得られる。
また粒径が１０μｍ以下の圧電セラミックス微粉末７５
〜９５ｗＬ％と高分子材料５〜２５ｗｔ％を混合した圧
電材料を用いたので、可撓性の良好なワイヤが得られる
。
〜９５ｗＬ％と高分子材料５〜２５ｗｔ％を混合した圧
電材料を用いたので、可撓性の良好なワイヤが得られる
。
さらにこの圧電材料は、導体上に薄く成膜することがで
きるので、極細径のワイヤが得られる。
きるので、極細径のワイヤが得られる。
以下、この発明の詳細な説明する。
第１図は、この発明の圧電ワイヤを例示するものであっ
て、この図中符号ｌは圧電ワイヤである。
て、この図中符号ｌは圧電ワイヤである。
この圧電ワイヤｌは、導体２上に、圧電セラミックス微
粉末と高分子材料を混合した圧電材料からなる圧電体層
３を形成し、この圧電体層３上に金属層４を形成して構
成されている。
粉末と高分子材料を混合した圧電材料からなる圧電体層
３を形成し、この圧電体層３上に金属層４を形成して構
成されている。
上記圧電材料は、粒径１０μｍ以下の圧電セラミックス
微粉末７５〜９５智ｔ％と高分子材料５〜２５ｗｔ％と
を混合したものが用いられている。
微粉末７５〜９５智ｔ％と高分子材料５〜２５ｗｔ％と
を混合したものが用いられている。
この圧電セラミックスとしては、チタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸
鉛などの高い圧電定数を有する圧電セラミックス材料が
使用され、特にＰＺＴが好適である。
（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、ニオブ酸
鉛などの高い圧電定数を有する圧電セラミックス材料が
使用され、特にＰＺＴが好適である。
また圧電セラミックスに混合される高分子は、圧電セラ
ミックス微粉末の成形性の付与を目的として混合される
ものであって、高分子材料自体の圧電性は特に必要では
ないが、圧電セラミックス微粉末と混合した際に、得ら
れる圧電材料の可撓性が良好となるような材料を用いる
ことが望ましい。従って高分子材料としては、ＰＶＤＰ
樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂
、ポリエステル樹脂、ゴムなどの多くの材料が使用可能
である。
ミックス微粉末の成形性の付与を目的として混合される
ものであって、高分子材料自体の圧電性は特に必要では
ないが、圧電セラミックス微粉末と混合した際に、得ら
れる圧電材料の可撓性が良好となるような材料を用いる
ことが望ましい。従って高分子材料としては、ＰＶＤＰ
樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩化ビニル樹脂
、ポリエステル樹脂、ゴムなどの多くの材料が使用可能
である。
圧電セラミックス微粉末と高分子との混合比率は、圧電
セラミックス微粉末が７５〜９５ｗｔ％、高分子が５〜
２５ｖＬ％とされる。圧電セラミックス微粉末の量が７
５ｗｔ％未満であると、得られる圧電材料の圧電性が良
好に得られなくなる。また圧電セラミックス微粉末の量
が９５ｗｔ％以上であると材料が脆くなり、得られる圧
電ワイヤの可撓性が損なわれることになる。
セラミックス微粉末が７５〜９５ｗｔ％、高分子が５〜
２５ｖＬ％とされる。圧電セラミックス微粉末の量が７
５ｗｔ％未満であると、得られる圧電材料の圧電性が良
好に得られなくなる。また圧電セラミックス微粉末の量
が９５ｗｔ％以上であると材料が脆くなり、得られる圧
電ワイヤの可撓性が損なわれることになる。
また圧電セラミックスは粒径がｌＯμ餉以下の微粉末が
用いられる。粒径が１０μ園以上であると高分子と混合
した場合の分散性が悪くなり、圧電材料の可撓性や成形
性か悪化してしまう。
用いられる。粒径が１０μ園以上であると高分子と混合
した場合の分散性が悪くなり、圧電材料の可撓性や成形
性か悪化してしまう。
導体２上に形成する圧電体層３の厚さは特に限定されず
、導体２が１〜数問φの導線であれば、通常は１０μｍ
ｌ〜２００μｍ程度の厚さに形成するのが望ましい。
、導体２が１〜数問φの導線であれば、通常は１０μｍ
ｌ〜２００μｍ程度の厚さに形成するのが望ましい。
上記導体２としては、断面円形の銅線の他、テープ状導
体、断面角状導体などの各種の導体が使用可能である。
体、断面角状導体などの各種の導体が使用可能である。
圧電体層３上に形成される金属層４は、無電解めっき法
、蒸着法、クラッド法などの各種の方法によって形成す
ることが可能であり、無電解めっき法ではニッケルや銅
などが用いられ、蒸着法では銀やアルミニウムなどが用
いられる。
、蒸着法、クラッド法などの各種の方法によって形成す
ることが可能であり、無電解めっき法ではニッケルや銅
などが用いられ、蒸着法では銀やアルミニウムなどが用
いられる。
この圧電ワイヤｌを製造するには、まず、粒径ｌＯμ調
以下の圧電セラミックス微粉末と高分子とを所定の比率
で混合し、これらを溶媒中に分散させておく。次にこの
中に導体２を浸漬し、加熱して溶媒を揮発させ、導体２
表面に圧電材料（圧電セラミックス微粉末と高分子との
混合物）を付着させて圧電体Ｈ３を形成する。次に無電
解めっき法や蒸着法などを用いて圧電体層３上に金属層
４を形成し、圧電ワイヤｌを得る。
以下の圧電セラミックス微粉末と高分子とを所定の比率
で混合し、これらを溶媒中に分散させておく。次にこの
中に導体２を浸漬し、加熱して溶媒を揮発させ、導体２
表面に圧電材料（圧電セラミックス微粉末と高分子との
混合物）を付着させて圧電体Ｈ３を形成する。次に無電
解めっき法や蒸着法などを用いて圧電体層３上に金属層
４を形成し、圧電ワイヤｌを得る。
なお、この圧電ワイヤＩは、金属層４を露出させたまま
の状態で使用される他、金属層４の外側に合成樹脂の被
覆を形成して使用することも可能である。
の状態で使用される他、金属層４の外側に合成樹脂の被
覆を形成して使用することも可能である。
この圧電ワイヤは、高い圧電定数を有する圧電セラミッ
クス微粉末と高分子を混合した圧電材料を用いたので、
圧電定数の高いワイヤが得られる。
クス微粉末と高分子を混合した圧電材料を用いたので、
圧電定数の高いワイヤが得られる。
また粒径１０μｍ以下の圧電セラミックス微粉末７５〜
９５ｖｔ％と高分子材料５〜２５ｖｔ％を混合した可撓
性に富む圧電材料を用いたので、可撓性の良好なワイヤ
が得られる。
９５ｖｔ％と高分子材料５〜２５ｖｔ％を混合した可撓
性に富む圧電材料を用いたので、可撓性の良好なワイヤ
が得られる。
さらにこの圧電体層３は、導体上に薄く形成することが
可能なので、極細径のワイヤを製造することができる。
可能なので、極細径のワイヤを製造することができる。
また圧電セラミックス微粉末と高分子を混合した圧電材
料を用いたので、圧電セラミックス微粉末と高分子を溶
媒に分散させ、この中に導体を浸漬して溶媒を揮発させ
ることによって導体上に圧電体層を形成でき、製造が容
易である。
料を用いたので、圧電セラミックス微粉末と高分子を溶
媒に分散させ、この中に導体を浸漬して溶媒を揮発させ
ることによって導体上に圧電体層を形成でき、製造が容
易である。
以下、実施例によって本発明の効果を明確化する。
（実施例り
平均粒径５μ鳳のＰＺＴ微粉末とＰＶＤＦ樹脂を重量比
８０：２０になるように溶媒（Ｄ Ｍ Ｆ ）中に分散
させ、この中に１．０ＬＩＩＩｌφの銅線を浸漬し、こ
の後１０００程度でＤＭＦを揮発させて銅線の表面に圧
電体層を形成し、１ 、１ ｌｌ１ｍφのワイヤを得た
。この圧電体層上に無電解めっき法によりニッケル層を
形成した。得られたワイヤの銅線と外部のニッケル層の
間に高電圧を印加してＰＺＴの分極方向を揃え、圧電ワ
イヤを得た。
８０：２０になるように溶媒（Ｄ Ｍ Ｆ ）中に分散
させ、この中に１．０ＬＩＩＩｌφの銅線を浸漬し、こ
の後１０００程度でＤＭＦを揮発させて銅線の表面に圧
電体層を形成し、１ 、１ ｌｌ１ｍφのワイヤを得た
。この圧電体層上に無電解めっき法によりニッケル層を
形成した。得られたワイヤの銅線と外部のニッケル層の
間に高電圧を印加してＰＺＴの分極方向を揃え、圧電ワ
イヤを得た。
（実施例２）
ＰＺＴ微粉末とｐＶＤＦ樹脂の重量比を９０＝ｌＯとし
た以外は実施例１と同様にして圧電ワイヤを作製した。
た以外は実施例１と同様にして圧電ワイヤを作製した。
（比較例１）
ＰＺＴ微粉末とＰＶＤＦ’樹脂の重量比を７０：３０と
した以外は実施例１と同様にして圧電ワイヤを作製した
。
した以外は実施例１と同様にして圧電ワイヤを作製した
。
（比較例２）
ＰＺＴ微粉末とＰＶＤＰ樹脂の重量比を９８：２とした
以外は実施例１と同様にして圧電ワイヤを作製した。
以外は実施例１と同様にして圧電ワイヤを作製した。
（比較例３）
１、Ｏｓｓφの銅線上に押出し成形によりＰＶＤＦ樹脂
を被覆して１．５ｍｍφのワイヤを得た。この被覆上に
無電解めっき法によりニッケル層を形成した。得られた
ワイヤの銅線とニッケル層の間に高電圧を印加してＰＶ
ＤＰ樹脂の分極方向を揃え、圧電ワイヤを得た。
を被覆して１．５ｍｍφのワイヤを得た。この被覆上に
無電解めっき法によりニッケル層を形成した。得られた
ワイヤの銅線とニッケル層の間に高電圧を印加してＰＶ
ＤＰ樹脂の分極方向を揃え、圧電ワイヤを得た。
以上の実施例１．２および比較例１〜３の圧電ワイヤに
ついて、圧電定数ｅおよび可撓性の評価を行った。
ついて、圧電定数ｅおよび可撓性の評価を行った。
圧電定数ｅ （ｍｃ／ ｍ”）の測定は、第２図に示す
ように、各圧電ワイヤの一方の端部Ａを固定し、他端側
にｌｌＯＨｚの振動（圧電ワイヤの長さ方向の振動）を
加え、銅線（導体２）とニッケル層（金属層３）間の電
荷を測定する系で行ない、この発生電荷量を π（ａ＋
ｂ／２ ）” Ｑで除したものを、圧電定数ｇ（ｍｃ／
−″）とした。（ただし、２ａ：導体径、２ｂ、圧電層
外径、Ｑ；試料長である）また可撓性は、仕上り径の３
倍径の棒に、各圧電ワイヤを参き付けたときの割れ発生
などの不良発生個数を調べた。
ように、各圧電ワイヤの一方の端部Ａを固定し、他端側
にｌｌＯＨｚの振動（圧電ワイヤの長さ方向の振動）を
加え、銅線（導体２）とニッケル層（金属層３）間の電
荷を測定する系で行ない、この発生電荷量を π（ａ＋
ｂ／２ ）” Ｑで除したものを、圧電定数ｇ（ｍｃ／
−″）とした。（ただし、２ａ：導体径、２ｂ、圧電層
外径、Ｑ；試料長である）また可撓性は、仕上り径の３
倍径の棒に、各圧電ワイヤを参き付けたときの割れ発生
などの不良発生個数を調べた。
この結果を表１に示した。
表 ｌ
「発明の効果」
以上説明したように、この発明の圧電ワイヤは次のよう
な効果を奏する。
な効果を奏する。
高い圧電定数を有する圧電セラミックス微粉末と高分子
を混合した圧電材料を用いたので、圧電定数の高いワイ
ヤが得られる。
を混合した圧電材料を用いたので、圧電定数の高いワイ
ヤが得られる。
また粒径１０μｍ以下の圧電セラミックス微粉末７５〜
９５ｗｔ％と高分子材料５〜２５ｗｔ％を混合した可撓
性に富む圧電材料を用いたので、可撓性の良好なワイヤ
が得られる。
９５ｗｔ％と高分子材料５〜２５ｗｔ％を混合した可撓
性に富む圧電材料を用いたので、可撓性の良好なワイヤ
が得られる。
さらにこの圧電体層は、導体上に薄く形成することが可
能なので、極細径のワイヤを製造することができる。
能なので、極細径のワイヤを製造することができる。
また圧電セラミックス微粉末と高分子を混合した圧電材
料を用いたので、圧電セラミックス微粉末と高分子を溶
媒に分散させ、この中に導体を浸漬して溶媒を揮発させ
ることによって導体上に圧電体層を形成でき、製造が容
易である。
料を用いたので、圧電セラミックス微粉末と高分子を溶
媒に分散させ、この中に導体を浸漬して溶媒を揮発させ
ることによって導体上に圧電体層を形成でき、製造が容
易である。
第１図はこの発明の圧電ワイヤの１例を示す断面図、
第２図はこの発明の詳細な説明するためのものであって
、圧電ワイヤによる圧力検出系を示す概略構成図である
。
第２図はこの発明の詳細な説明するためのものであって
、圧電ワイヤによる圧力検出系を示す概略構成図である
。
Claims (1)
- 導体上に、粒径１０μｍ以下の圧電セラミックス微粉
末７５〜９５ｗｔ％と高分子材料５〜２５ｗｔ％を混合
した圧電材料からなる圧電体層が形成され、該圧電体層
上に金属層が形成されてなり、３０ｍＣ／ｍ＾２以上の
圧電定数を有する圧電ワイヤ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2058354A JPH03259577A (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | 圧電ワイヤ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2058354A JPH03259577A (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | 圧電ワイヤ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03259577A true JPH03259577A (ja) | 1991-11-19 |
Family
ID=13081987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2058354A Pending JPH03259577A (ja) | 1990-03-09 | 1990-03-09 | 圧電ワイヤ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03259577A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009236577A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Kyocera Corp | 圧電センサ |
-
1990
- 1990-03-09 JP JP2058354A patent/JPH03259577A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009236577A (ja) * | 2008-03-26 | 2009-10-15 | Kyocera Corp | 圧電センサ |
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