JPH04116990A - 圧電積層体 - 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、各種アクチュエータとして用いる圧電積層体
に関する。

［従来の技術］ 積層体の中央に円形の開口を設け、この開口から外部電
極を取出すタイプの圧電積層体がある。

この圧電積層体は、中央に真円の開口を有する圧電板と
、この圧電板の中央開口より若干大きい開口を有する電
極板とを交互に積層し、この開口内より外部外部電源に
接続用の電極およびリード線を取出す構成の圧電積層体
が知られている（実開昭６１−９８２１７号公報）。

上記の圧電積層体の組付は、圧電板および電極板の外周
縁面で位置決めする型を用いて芯出しをおこなっている
。このため圧電板と電極板の外径寸法は同一のものを使
用する必要がある。

しかし電極板は外周側面での放電を防止するため圧電板
の外径よりやや小さくするのが好ましい。

しかしそのような電極板は、上記の型での位置決めは困
難である。また中央の開口付近でも放電の問題が発生す
る。そのため電極板同士が接触しないように圧電積層体
の中心部の開口および周囲のシールをおこない絶縁する
必要かある。ざらに組付は後、電圧を印加して作動させ
ると徐々に圧電板と電極板との芯ずれが生じ、積層体と
してねじれ、曲りなどの現象がおき電極板の切れなどが
発生する。この原因としては作動中の荷重点の芯ずれ、
圧電板の平行度の不良などが考えられる。

「発明が解決しようとする課題」 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、中央部に
開口をもつ圧電積層体の芯ずれ防止、積層体の変形防止
、圧電積層体の使用時の放電を防止した圧電積層体とす
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の圧電積層体は、中央に異形穴開口をもち該異形
穴開口の長径を径とする真円の外周側に電極層を表裏両
面に形成した圧電板と、中央に該圧電板の該異形穴開口
の長径を直径とする真円状の開口と該開口内に取出し電
極接合用の突起をもつ電極板と、が交互にかつ該電極板
の突起が該圧電板の該異形穴開口の短径側に位置するよ
うに積層され、積層された該電極板の＠１極同士の突起
を接合して取出し電極を形成した中心孔をもつ積層体と
、該積層体の該中心孔内に挿入され、該圧電板および該
電極板の開口周縁面に当接して該圧電板および該電極板
の径および周方向の移動を規制する支柱状の絶縁性芯出
し部材と、から構成されていることを特徴とする。

この圧電積層体には、内に中心孔内に積層体を構成する
圧電板および電極板の回り止めをする絶縁性の芯出し部
材が配置されている。

この積層体は、中央に開口をもつ圧電板と電極板が絶縁
性の芯出し部材と開口周縁面で当接して位置決めされて
いる。

圧電板の開口は、異形形状に形成され、この異形穴開口
の長径側周縁面で芯出し部材の外周面と当接して圧電板
の周方向および径方向の移動を規制している。この異形
穴開口は、たとえば楕円状などにするのが好ましい。ま
た圧電板は、ＰＺＴなどの圧電性セラミックスで形成さ
れる。

さらにこの圧電板の表裏両面には銀ペーストなどで電極
層が印刷焼付けなどにより形成されている。この電極層
は、たとえば異形穴開口が楕円の場合は、楕円の長径を
直径とする真円の外側部分に形成する。すなわち、芯出
し部材と当接しない異形穴開口の短径部分では、電極板
の外部取出し電極用の突起が曲げられて接続され電極を
形成しているので、その取出し電極と電極層が接触しな
いように絶縁部を設ける。この絶縁部は異形穴の長径と
短径との差程度の範囲で好ましくは１ａｌｌ１１以上で
ある。

電極板は、圧電板と同様中央部に真円状の開口をもち、
開口内には積層後に電極板の同極同士が接合されて取出
し電極となる突起が形成されている。この突起が接合さ
れて形成された一対の電極は、リード線が接続されて外
部の電源に接続される。この開口は、周縁面が芯出し部
材に当接して径方向の移動を規制するために圧電板の異
形穴の長径と同じ長さの直径の真円とする。この電極板
は銅、ステンレス鋼などの従来と同様のものが使用でき
る。

芯出し部材は、支柱状でその外周面で圧電板の異形穴開
口の長径側周縁面で当接して、圧電板の周および径方向
の移動を規制できる形状、たとえば円弧状に形成されて
いる。そして異形穴開口の短径側とは接しない。また電
極板の開口とは、突起のない周縁面で当接して径方向の
移動が規制されている。また突起の存在により周方向へ
の移動も阻止されている。

この芯出し部材は、たとえば、一対の支柱または断面Ｈ
字型の支柱に形成される。この芯出し部材は圧電板と電
極板と接触するので、漏電を防止するために絶縁性の高
強度のセラミックスまたは樹脂で形成するのが好ましい
。

また芯出し部材は積層体の両端に通常形成されている基
板に接合してもよい。この基板は積層体を保護し絶縁す
る板で、セラミックスで形成されているのが好ましい。

積層体の中心孔内には絶縁性の樹脂などのモールド材を
充填して孔内を固定してもよい。

［作用］ 本発明の圧電積層体は、積層体の中心孔内に支柱状の芯
出し部材が挿入されて固定されている。

この芯出し部材により積層される圧電板と電極板の位置
決めがなされ、積層後の積層体の変形やねじれが防止で
きる。すなわち、圧電板、電極板の開口周縁面が一対の
芯出し部材の外周面と当接して周方向および径方向の移
動を規制することができるので積層体の変形が防止でき
る。

また電極板と圧電板の開口の形状を異にするので、圧電
板の長径と短径との差の部分に絶縁部を設けることがで
きる。そのため電極層と取出し電極との間に絶縁部分が
存在でき両者の間での短絡が防げ中心孔内での放電が防
止できる。

また芯出し部材は、絶縁部材で形成されているので積層
された圧電板と電極板とに当接していても漏電すること
はない。

［実施例］ 以下実施例により具体的に説明する。

本実施例の圧電積層体は、第２図の断面模式図に示すよ
うに、圧電板１と電極板２とが交互に積層された中心孔
６をもつ積層体５と、中心孔内に支柱状に保持された芯
出し部材３と、から構成され、積層体５の上下両端には
芯出し部材３が係止されている基板４をもち中心孔内は
樹脂のモールド材が充填されて形成されている。

積層体５は、第３図に示す圧電板１と第４図に示す電極
板２とが交互に複数枚積層されて構成されている。

そして第５図に示すように電極板２の同極同士の突起２
２を接合して一対の電極２４が形成され、芯出し部材３
で固定されている。

圧電板１は第３図の平面図に示すように、中心部に楕円
形の異形穴開口１１が設けられたＰＺＴで形成されてい
る。この圧電板１の表裏両面には、異形穴１１の長径を
直径とする真円の外周側と、圧電板１の外径の寸法より
わずかに小さい外径の内側との範囲内に銀ペーストの電
極層１３が印刷されている。したがって、圧電板１の異
形穴１１の短径側には電極層１３が形成されていない絶
縁部位１２が存在する。この絶縁部位１２は、電極板２
の突起２２が接合される部位となるので絶縁部位１２の
存在により放電が抑制できる。また、この程度であれば
電極層の面積か小さくなっても特に問題となる量ではな
い。

電極板２は第４図に示すように、圧電板１の異形穴１１
の長径と同じ直径の真円状の開口２３を有し、圧電板１
上に積層した時に同極の電極板２同士を中心孔内で接合
溶接される突起２２が開口の一周縁部に形成され、圧電
板１の外径よりわずかに小さな外径寸法の銅板で形成さ
れている。

芯出し部材３は、その側面が圧電板１の異形穴１１の長
径側に当接して圧電板１の位置決めしてその移動を規制
できる形状の曲面をもつ一対の支柱である。電極板２の
開口も同様に突起２２のない部分で当接し芯出し部材３
で位置決めされ移動を規制される。なお、芯出し部材３
が断面Ｈ型の形状の場合は、電極板２の突起２２が折曲
げられ接合電極２４を形成しやすくできる。

この圧電積層体の組付けは第１図の斜視図に示すように
、圧電板１の穴１１の長径と同じ距離にセットされた一
対の芯出し部材３に、電極板２の突起２２が圧電板１の
短径の両端に交互にくる様に電極板２と圧電板１とを交
互に積層する。芯出し部材３で圧電板１と電極板２は位
置決めされて固定される。なおこのとき電極板１の突起
２２は、第５図の断面模式図に示す様に同極同士が折曲
げられ接合溶接されて取出し電極２４を形成する。

この様にして所定の枚数の圧電板１と電極板２とを積層
した積層体５は、圧電板１の異形穴１１の絶縁部分１２
に電極板２の突起２２で形成された取出し電極が位置す
るので電極層１３との絶縁距離が確保されている。また
芯出し部材３は樹脂やセラミックスなどの絶縁性の部材
で形成されているのでここでの放電は抑制されている。

なお、この積層体５は横方向の剛性を上げるために上下
の厚い絶縁性の基板４に保持されている。

積層が終了した後、中心孔内にモールド材を注入して圧
電積層体とする。

以上の様な構成の圧電積層体により、組付けた時の芯ず
れが皆無となり、また圧電積層体中の芯出し部材３によ
り作動時の圧電板１と電極板２のずれを防止することが
できる。

他の実施例として圧電板１として第６図に示す様な異形
形状としてもよい。ざらに第７図に示すような異形形状
としても位置決めをおこなうことができる。この場合は
、芯出し部材３の外周面が圧電板１の異形穴開口の曲面
と一致しておればよい。

第８図および第９図は基板４と芯出し部材３との固定方
法を示す例で、第８図では基板４に芯出し部材３を挿入
固定する穴を設けてこれで固定する。第９図では芯出し
部材の一端側が一対に固定された状態で基板に係合させ
て固定させ、他の端部は基板の穴に挿入後くさび状のも
のを芯出し部材の間に圧入または接着して、芯出し部材
を基板に固定することもできる。

［効果］ この圧電積層体は、圧電板と電極板の位置決めを中央部
の開口内で芯出し部材でおこなうことにより、外周縁で
規定する型で芯出しする必要がなく圧電板より外径の小
ざい電極板の使用か可能となり、その結果、電極板が移
動してはみだしたり曲りによる放電現象を防ぐことがで
きる。

また中心孔内に芯出し部材が存在して積層体を補強して
いるので、積層体が変形したりねじれたりすることがな
い。

ざらに作動中に圧電板や電極板のずれが起きなくなるの
で、圧電板の平行度や電極層の絶縁部を管理して放電防
止する必要がなくなりコスト低下が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の圧電積層体の組付けを説明する斜視図
、第２図は実施例の圧電積層体の断面模式図、第３図は
圧電板の平面図、第４図は電極板の平面図、第５図は電
極板と圧電板の積層時の外部取出し電極の形成法を示す
断面模式図、第６図、第７図は圧電板の他の実施例の平
面図、第８図および第９図は基板と芯出し部材との接合
状態を説明する模式図である。 １・・・圧電板　　　２・・・電極板 ３・・・芯出し部材　５・・・積層体 １１・・・異形穴 １２・・・絶縁部分 ２２・・・突起 １３・・・電極層 ２４・・・接合電極 第１図 特許出願人　　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中央に異形穴開口をもち該異形穴開口の長径を径とする
   真円の外周側に電極層を表裏両面に形成した圧電板と、
   中央に該圧電板の該異形穴開口の長径を直径とする真円
   状の開口と該開口内に取出し電極接合用の突起をもつ電
   極板と、が交互にかつ該電極板の突起が該圧電板の該異
   形穴開口の短径側に位置するように積層され、積層され
   た該電極板の同極同士の突起を接合して取出し電極を形
   成した中心孔をもつ積層体と、 該積層体の該中心孔内に挿入され、該圧電板および該電
   極板の開口周縁面に当接して該圧電板および該電極板の
   径および周方向の移動を規制する支柱状の絶縁性芯出し
   部材と、から構成されていることを特徴とする圧電積層
   体。