JPH04138082A - 電歪式アクチユエータ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は半導性材料に電界を作用させたときに発生する
歪を駆動力とするアクチュエータに係わる。より具体的
には流体バルブ、あるいはポンプ等に使用することがで
きる。

（従来の技術） 本発明に関連する一般的に知られている技術として圧電
素子を多数積層したピエゾアクチュエータが知られてい
る。

圧電素子はこれに電界を作用させることによって歪が誘
起される性質をもつため、発生する歪を積極的に利用し
てこれを駆動源とする試みが成されている。実際にピエ
ゾアクチュエータは積層された圧電素子に電界を作用す
ることによって圧電素子に歪を発生させてこれを駆動力
とするものであった。

（発明が解決しようとする課題） ところが、前記した従来技術によるピエゾアクチュエー
タでは、圧電素子によって誘起される歪量が極く僅かで
あった。このため、その歪旦を拡大することが必要でり
、これを解決するための方策を講じなければならなかっ
た。また、圧電素子の性質上、使用温度領域が限定され
てしまうという固有の問題を抱えていた。

本発明はこのような従来技術の問題点に基づいて成され
たものであり、新規は積層式アクチュエータを提供する
ことを技術的課題とするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） このような技術的課題を解決するために講じた技術的手
段は、 導電性金属材料により形成された電極板；半導性の薄板
の表面に絶縁材料を塗布して前記電極板上に配設される
歪板； 前記電極板、および前記歪板を順次積層してアクチュエ
ータセルを構成し、該アクチュエータセルを複数個積層
した電歪式アクチュエータとしたことである。

（作用） 以上の技術的手段を用いた電歪式アクチュエータとした
ことによって、従来の圧電素子を用いたアクチュエータ
と比較して大きな変位量を出力することができ、かつ、
使用温度領域が大きくすることができるようになった。

（実施例） 以下、本発明の技術手段を用いた好適ない一実施例につ
いて図面を参照して順次説明する。

第１図は電歪式アクチュエータのアクチュエータセル１
０の斜視図である。第２図は電歪式アクチュエータ２０
の制御部ブロックを含む断面図である。

１０はアクチュエータセルであり、電極板１１とその片
面に積層される半導性の薄板である歪板１２から構成さ
れている。電極板１１の周縁部には互いに対向する位置
に端子１１ａ、ｌｌｂが設けられている。電極Ｆｉｌｌ
と歪板１２の中心部にはそれぞれ孔が形成されており、
両者に形成された孔が互いに位置決めされて連通孔１３
を形成している。電極板１１の材質としては銅を使用し
ているが、導体性を有するものであればその材質は問わ
ない、一方、歪板１２の材料は、例えば、半導体化した
ＰＴＣセラミックス、あるいはカーボンを混練した半導
性弾性材を使用している。ここで、歪板１２の体積比抵
抗は１０３から１０９　（Ωｃ＋ａ）のものとすること
が要求される。このような材料から成る歪板１２の表面
全体に絶縁層１４を形成する。この絶縁層１４は比較的
粘性の低い絶縁耐圧の高い材料を使用する。具体的には
、シリコンオイル、あるいはシリコン離型剤を使用する
ことが好ましい、（テフロン系、あるいは流動パラフィ
ン系の絶縁材料としてもその機能は充分満足される。）
歪板１２の表面上に形成される絶縁層の膜厚は６〜８（
μｍ）の範囲内とすることが好ましい、歪板１２は体積
比抵抗は１０３から１０９　（０ｃｍ）の条件を満足す
るものであれば良（、セラミックス、ガラス等の無機材
料、あるいはゴム（弾性材料）、樹脂等の有機材料であ
っても差し支えない。

以上のアクチュエータセル１０を積層することによって
、第２図に示したような電歪式アクチュエータ２０を作
製した。次に、第２図の電歪式アクチュエータ２０につ
いて説明する。

固定部材２１ａ、２１ｂには電歪式アクチュエータ２０
のメインプレート２２がボルト２３ａ。

２３ｂによって固定されてている。メインプレート２２
の中央部には孔２２ａが穿設されている。

メインプレート２２の片面上には、前出の孔２２ａに対
応する位置に孔２４ａが穿設された絶縁プレート２４が
固定されている。絶縁プレート２４を上面とするように
、アクチュエータセル１０が配設されている。アクチュ
エータセルｌＯは図示したように多数積層されている。

積層されたアクチュエータセル１０終端部には、前出の
絶縁プレート２４と全く同一な孔２５ａが穿設された絶
縁プレート２５が配設されている。絶縁プレート２４．
２５として、本実施例では、アルミナ（Ａ１８０、）を
用いた。絶縁プレート２４と絶縁プレート２５との間に
配設されているアクチュエータセル１０は、電圧が各ア
クチュエータセル１０に作用するように偶数個のアクチ
ュエータセル１０が配設されるようにした。孔２２ａ、
２４ａ、１３．２５ａによって電歪式アクチュエータ２
ｏの中心部分には貫通孔２６が形成されている。この貫
通孔２６には作動ロッド２７が摺動自在に配設されてい
る。絶縁プレート２５の下方にば押出ピン２８が配設さ
れている。この押出ピン２日と絶縁プレート２５との間
にはスプリング２９が配設されている０作動ロッド２７
は各アクチュエータセル１０の収縮に伴って貫通孔２６
内を摺動するように組み付けられている。

積層されているアクチュエータセル１０のＤＷ＋　子１
１ａ、Ｉｌｂは互いに電気的に接続されており、一方の
端子にはスイッチＳ／Ｗが接続されている。また、スイ
ッチＳ／Ｗには電源Ｅが接続されている。電源Ｅには制
御回路３０が接続されている。制御回路３０内では電源
Ｅからの入力を制御して、アクチュエータセル１０に対
して１００から１０００　（Ｖ／ｍｍ）の電界が作用す
るように出力電圧を制御している。

次に電歪式アクチュエータ２０の作動について説明する
。

アクチュエータセル１０を構成する電極Ｆｉｌｌと歪板
１２に電界を作用させることによって、両者の間には吸
引力が作用する。このため、歪板１２の表面に塗布した
絶縁層１４が弾性変形して、各アクチュエータセル１０
間の間隔を縮小させる。

即ち、電歪式アクチュエータ２０に電圧を負荷して電界
を作用させたときにはアクチエータセルＩＯは収縮して
その厚さが薄くなる方向に収縮することによって全長を
小さくする。

以上説明したように、上記実施例で説明した電歪式アク
チュエータは個々の歪板の収縮量が大きいため作用させ
た電界に対して変位量の大きなものとすることができる
ようになった。

〔発明の効果〕

以上に説明した半導性材料を用いた歪板を用いた電歪式
アクチュエータとしたことによって、使用温度領域が大
きな積層式のアクチュエータとすることができるように
なった。また、弾性材から成る歪板を用いることによっ
てさらに変位量を拡大することができるアクチュエータ
とすることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電歪式アクチュエータを構成するアクチュエー
タセルの斜視図、第２図は電歪式アクチュエータの制御
部ブロックを含む断面図である。 電極板、 絶縁層、 歪板、 アクチュエータセル、 電歪式アクチュエータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性金属材料により形成された電極板；半導性
   の薄板の表面に絶縁材料を塗布して前記電極板上に配設
   される歪板； 前記電極板、および前記歪板を順次積層してアクチユエ
   ータセルを構成し、該アクチユエータセルを複数個積層
   した電歪式アクチユエータ。
2. （２）前記半導性の薄板の体積比抵抗を１０＾３乃至１
   ０＾９Ωｃｍとした請求項（１）記載の電歪式アクチユ
   エータ。
3. （３）前記半導性の薄板に塗布される絶縁材料をシリコ
   ンオイルあるいはシリコン離型剤とした請求項（１）記
   載の電歪式アクチユエータ。
4. （４）前記半導性の薄板に塗布される絶縁材料の膜厚を
   ６乃至８μｍとした請求項（３）記載の電歪式アクチユ
   エータ。