JPH04352480A - 圧電アクチュエータ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は圧電アクチュエータに
関し、特に縦効果を利用した積層型の圧電アクチュエー
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気エネルギーを機械的エネルギーに変
換する電歪効果素子を利用した圧電アクチュエータは、
現在マスフローコントローラやＸＹテーブルの駆動装置
、射出成形機などの工業分野で使用されている。

【０００３】図６は、従来の金属ケース入り圧電アクチ
ュエータの縦断面図である。従来、この圧電アクチュエ
ータは、複数の電歪材と内部電極を交互に積層して形成
された電歪効果素子１と、その片方の端面１ａに固着さ
れた、２個の気密端子２，２を含む金属部材３と、他の
端面１ｂ側の金属部材６、および前記金属部材３、６に
溶接等でシール結合されたブローズ状の金属ケース５か
ら構成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の圧電ア
クチュエータは、外部取り出し端子である気密端子２個
場合によっては１個しかないためケース内部に電歪効果
素子以外に例えば温度センサや歪ゲージ等のセンサ類を
組み込むことができず、また金属ケース内に複数の電歪
効果素子を組み込んでそれぞれを独立に駆動させること
ができなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明で圧電アクチュ
エータは、複数の電歪材と内部電極が交互に積層されて
形成された電歪効果素子が金属ケースと金属部材および
外部取り出し端子である気密端子によって気密封止され
た圧電気密端子アクチュエータにおいて前記外部取り出
し端子である気密端子を３個以上配設している。

【０００６】

【作用】上記の構成によると、３個以上の気密端子を用
いているため、金属ケース内に電歪効果素子とセンサと
を組み込んで電歪効果素子の特性変化を検知しながら印
加電圧を制御したり、また複数の電歪効果素子を組み込
むことによりそれぞれ独立に駆動させることができる。

【０００７】

【実施例】次にこの発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１はこの発明の第１の実施例を示す圧電
アクチュエータの縦断面である。

【０００８】この圧電アクチュエータは、複数の電歪材
と内部電極が交互に積層されて形成された電歪効果素子
１の両側面に形成された電極２Ａ，２Ｂにリード線４ａ
，４ｂが接続され、また、電歪効果素子１の側面に熱電
対７がエポキシ系樹脂などの接着剤で固着された後、熱
電対７の出力端子７ａ，７ｂおよび電歪効果素子１に接
続されたリード線４ａ，４ｂが４個の気密端子２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄにそれぞれ接続され、気密端子２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄが取り付けられている金属部材３と金属
部材６が前記電歪効果素子１の両端面１ａ，１ｂに固着
され、伸縮機能を有するベローズなどの金属ケース５が
金属部材３、６に溶接によりシール結合されて気密封止
されている。

【０００９】次に本実施例の圧電アクチュエータの製造
方法について説明する。ペロブスカイト結晶構造をもつ
多成分個溶体セラミック粉末に有機バインダーを混合し
て１００μｍ程度の厚みのグリーンシート化し、その上
にペースト状の銀内部電極導体を塗布、乾燥後、数十層
に積層して焼結した積層体をまず用意する。この積層体
の対向する１組の側面に露出した銀内部電極導体の端部
に一層おきに交互にガラス絶縁膜を被覆した後さらに外
部電極導体２Ａ，２Ｂを前記側面に形成して銀内部電極
導体と外部電極導体２Ａ，２Ｂが一層おきに交互に接続
された電歪効果素子１を得る。そして、リード線４ａ、
４ｂを外部電極導体２Ａ，２Ｂに半田付けし、金属ケー
ス５内に密封処理する前に電歪効果素子１の熱電対７を
エポキシ系樹脂などの接着剤で固着した後、金属部材３
の金属部材３の内面中央に電歪効果素子の一端面１ａが
接して植立するようにエポキシ系樹脂などの接着剤で固
定する。次に、電歪効果素子１の外部電極導体２Ａ，２
Ｂに接続したリード線４ａ，４ｂおよび熱電対７の出力
端子７ａ、７ｂをそれぞれ気密端子２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄの内側の端部と半田付けする。

【００１０】次に、金属ケース５の一方の開口部５ｂと
金属部材６とを予めん溶接などでシール接合したものを
用意する。そして、金属ケース５の開口部５ａから金属
部材３が固定された電歪効果素子１の他の端面１ｂ部分
を挿入し、金属部材６の中央に電歪効果素子１が植立す
るようにエポキシ系樹脂などの接着剤で固定する。次に
、金属部材３と金属ケース５の開口部５ａとを溶接など
でシール結合して密封することにより、電歪効果素子１
と、金属部材３，６および４個の気密端子２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄからなる外部取り出し端子を配設した金属ケ
ース入りの圧電アクチュエータが製造される。

【００１１】次に上記の実施例により製造された圧電ア
クチュエータの動作について説明する。

【００１２】一般に、圧電アクチュエータが温度変化の
激しい環境下で安定した変位を得るようにするために、
ケース内部に挿入した熱電対で電歪効果素子の使用時の
温度を測定し、予め測定しておいた例えば図２のような
電歪効果素子の温度−変位特性により変位増減分を電歪
効果素子の入力電圧で補正するようにしている。

【００１３】この実施例によれば、金属ケース５内に電
歪効果素子１といっしょに熱電対７を封入するから電歪
効果素子１の使用時の温度を常時正確に測れる上、完全
気密構造であるため外気の影響を受けず安定したデータ
が得られるという利点がある。

【００１４】

【実施例２】図３はこの発明の第２実施例を示す圧電ア
クチュエータの縦断面図である。この実施例は前記第１
の実施例の熱電対７に代えて歪ゲージ８を用い、その出
力端子８ａ，８ｂを気密端子２ｃ，２ｄに接続した点を
除いては第１の実施例と同様であるため、同一部分には
同一参照符号を付してその説明を省略する。この実施例
では、歪ゲージ８が電歪効果素子１に付加されているた
め、変位増減分を電歪効果素子１の入力電圧で補正しな
がら歪量を実測，確認できるという利点がある。

【００１５】

【実施例３】図４はこの発明の第３実施例を示す電圧ア
クチュエータの縦断面図である。この実施例は複数個の
電歪効果素子１，１のリード線４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ
をそれぞれ気密端子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに個々に接
続したもので、この点を除いては第１の実施例と同様で
あるため、同一部分には同一参照符号を付してその説明
を省略する。この実施例では１つに電歪効果素子１をＤ
Ｃ駆動で、残りの素子１をパルス駆動で個々に同時に駆
動させることができる。また、１つの電歪効果素子１だ
けを使用し、残りの素子１は故障時のバックアップ用と
して用いることもできる。

【００１６】

【実施例４】図５はこの発明の第４実施例を示す圧電ア
クチュエータの縦断面図である。この実施例は、気密端
子２ｄ，２ｂ，２ｃの数を最小の３個にした点を除いて
は第３の実施例と同様であるため、同一部分には同一参
照符号を付してその説明を省略する。

【００１７】この実施例では、電歪効果素子１の（−）
側のリード線４ｂ，４ｄを共通の気密端子２ｂに接続す
ることに気密端子の数を少なくし、形状を小さくするこ
とができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、気密端
子の数を３個以上配設したことによりケース内に電歪効
果素子の他に熱電対や歪ゲージなどのセンサを取り付け
ることができ、また、複数個の電歪効果素子を組み込ん
で個々に駆動できるなどの複数機能を持たすことができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　この発明の第１の実施例を示す圧電アクチ
ュエータの縦断面図、

【図２】　　第１の実施例を用いて測定した変位温度特
性を示す図、

【図３】　　本発明の第２の実施例を示す圧電アクチュ
エータの縦断面図、

【図４】　　本発明の第３の実施例を示す圧電アクチュ
エータの縦断面図、

【図５】　　本発明の第４の実施例を示す圧電アクチュ
エータの縦断面図、

【図６】　　従来の金属ケース入り圧電アクチュエータ
の縦断面図、

【符号の説明】

１　　電歪効果素子、 ２ａ，２ｂ　　端面、 ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ　　電極導体、２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄ　　気密端子、３，６　　金属部材、 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ　　リード線、５　　金属ケー
ス、 ５ａ，５ｂ　　開口部、 ７　　熱電対、 ７ａ，７ｂ　　熱電対の出力端子、 ８　　歪ゲージ、 ８ａ，８ｂ　　歪ゲージの出力端子、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電歪効果素子が金属ケースと金属材料およ
   び気密端子によって気密封止された圧電アクチュエータ
   において、前記気密端子の数を３個以上配設したことを
   特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 【請求項２】電歪効果素子および熱電対が気密封止され
   てなる請求項１記載の圧電アクチュエータ。
3. 【請求項３】電歪効果素子および歪ゲージが気密封止さ
   れてなる請求項１記載の圧電アクチュエータ。
4. 【請求項４】複数個の電歪効果素子が気密封止されてな
   る請求項１記載の圧電アクチュエータ。