JPH05121791A - 電歪式アクチユエータ - Google Patents
電歪式アクチユエータInfo
- Publication number
- JPH05121791A JPH05121791A JP3283180A JP28318091A JPH05121791A JP H05121791 A JPH05121791 A JP H05121791A JP 3283180 A JP3283180 A JP 3283180A JP 28318091 A JP28318091 A JP 28318091A JP H05121791 A JPH05121791 A JP H05121791A
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- Japan
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- electrostrictive
- electrode plate
- electrode
- electrostrictive actuator
- electrode plates
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- Pending
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】表面に層電極を有していない電歪素子と電極板
を交互に積層する電歪式アクチュエータにおいて、高効
率の駆動性能を得ることを目的とする。 【構成】 電極板３，４の少なくとも表面近傍をステン
レス鋼よりビッカース硬さの低い金属で形成する。素子
と電極板との間のダイレクトなコンタクトが良好となっ
て、変位量，発生力共に向上させることができる。
を交互に積層する電歪式アクチュエータにおいて、高効
率の駆動性能を得ることを目的とする。 【構成】 電極板３，４の少なくとも表面近傍をステン
レス鋼よりビッカース硬さの低い金属で形成する。素子
と電極板との間のダイレクトなコンタクトが良好となっ
て、変位量，発生力共に向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電歪素子を積層して成
るアクチュエータに関し、用途としては、油圧制御弁，
燃料噴射弁等の駆動弁あるいは磁気ヘッド等の微小位置
決め機構に用いることができる。
るアクチュエータに関し、用途としては、油圧制御弁，
燃料噴射弁等の駆動弁あるいは磁気ヘッド等の微小位置
決め機構に用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】ＰＺＴに代表される電歪素子を機械的直
列となるように多数積層して成る電歪式アクチュエータ
の実用化が進んでいる。積層型電歪式アクチュエータ
は、電極板と電歪素子との繰り返しで、電極板がプラス
側とマイナス側と交互となるパターンで積層される。電
極板と電歪素子との間には、素子表面に塗布（印刷）等
により形成された層電極が介在している。この層電極を
形成した電歪素子に電極板を重合している。
列となるように多数積層して成る電歪式アクチュエータ
の実用化が進んでいる。積層型電歪式アクチュエータ
は、電極板と電歪素子との繰り返しで、電極板がプラス
側とマイナス側と交互となるパターンで積層される。電
極板と電歪素子との間には、素子表面に塗布（印刷）等
により形成された層電極が介在している。この層電極を
形成した電歪素子に電極板を重合している。
【０００３】電歪素子の厚みは、略０．５ｍｍ、層電極
の厚みは略５μｍとされる。各プラス電極板同士及びマ
イナス電極板同士は、外部でそれぞれ共通に接続され
る。このような電歪素子においては、層電極を有してい
るため、その塗布加工や材料面でコストアップとなる。
この問題に対処するため、層電極を排除して電極板自身
に層電極の機能を兼務させることが考えられる。
の厚みは略５μｍとされる。各プラス電極板同士及びマ
イナス電極板同士は、外部でそれぞれ共通に接続され
る。このような電歪素子においては、層電極を有してい
るため、その塗布加工や材料面でコストアップとなる。
この問題に対処するため、層電極を排除して電極板自身
に層電極の機能を兼務させることが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極板
に層電極を兼務させる場合、素子と電極板とのコンタク
トに問題が生じる。これは素子の表面粗さに原因があ
る。すなわち、電極板は素子の全面に密着することが必
要であり、素子の表面が粗いと、素子と電極板との充分
な密着性が得られなくなる。素子と電極板との間に間欠
的な空隙があると、駆動性能が低下してしまう。従来の
電極板は一般的にはステンレス鋼であるが、非常に硬
く、従って該材質よりなる電極板は素子との密着性の点
で劣り、該材質の電極板を用いると、上記の問題がより
大きくなる。
に層電極を兼務させる場合、素子と電極板とのコンタク
トに問題が生じる。これは素子の表面粗さに原因があ
る。すなわち、電極板は素子の全面に密着することが必
要であり、素子の表面が粗いと、素子と電極板との充分
な密着性が得られなくなる。素子と電極板との間に間欠
的な空隙があると、駆動性能が低下してしまう。従来の
電極板は一般的にはステンレス鋼であるが、非常に硬
く、従って該材質よりなる電極板は素子との密着性の点
で劣り、該材質の電極板を用いると、上記の問題がより
大きくなる。
【０００５】そこで本発明は、素子と電極板との密着性
を高め、駆動性能を向上するようにした電歪式アクチュ
エータの提供を目的とする。
を高め、駆動性能を向上するようにした電歪式アクチュ
エータの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面に層電極
を有さない電歪素子及び電極板を交互に積層して成る積
層型電歪式アクチュエータであって、前記電極板は少な
くとも表面近傍がステンレス鋼よりビッカース硬さの低
い金属で形成されており、該電極板と前記電歪素子とを
直接に接触させて該電極板に前記層電極の機能を兼務せ
しめたことを特徴とする。
を有さない電歪素子及び電極板を交互に積層して成る積
層型電歪式アクチュエータであって、前記電極板は少な
くとも表面近傍がステンレス鋼よりビッカース硬さの低
い金属で形成されており、該電極板と前記電歪素子とを
直接に接触させて該電極板に前記層電極の機能を兼務せ
しめたことを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明によれば、電極板の少なくとも表面近傍
が、従来一般に使用されていたステンレス鋼よりもビッ
カース硬さが低くくされているため、電極板が電歪素子
の表面に空隙を作ることなく密着するように結合する。
これにより、電歪素子の全面にむらなく一様の電圧をか
けることができ、電極板を層電極として兼務させること
が可能となる。
が、従来一般に使用されていたステンレス鋼よりもビッ
カース硬さが低くくされているため、電極板が電歪素子
の表面に空隙を作ることなく密着するように結合する。
これにより、電歪素子の全面にむらなく一様の電圧をか
けることができ、電極板を層電極として兼務させること
が可能となる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明に係る電歪式アクチュエータを
図１及び図２に示す実施例によって詳細に説明する。図
１において、１はチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ3 ）と呼ばれるセラミックを例えば径φ１２ｍ
ｍ、厚さ０．５ｍｍ程度の大きさで例えば円形に製作し
た電歪素子である。該電歪素子１の上下に、マイナス側
電極板３とプラス側電極板４が交互に介在される。
図１及び図２に示す実施例によって詳細に説明する。図
１において、１はチタン酸ジルコン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，
Ｔｉ）Ｏ3 ）と呼ばれるセラミックを例えば径φ１２ｍ
ｍ、厚さ０．５ｍｍ程度の大きさで例えば円形に製作し
た電歪素子である。該電歪素子１の上下に、マイナス側
電極板３とプラス側電極板４が交互に介在される。
【０００９】電極板３，４は、ビッカース硬さ（Ｈｖ）
の低い、無酸素銅生材（Ｃ１０２０Ｐ−０）を用いてい
る。この素材のＨｖは４５である。電極板３，４は、上
記生材により、例えば３方から放射状に脚３ｂ，４ｂを
突出させた円板部３ａ，４ａを母体に構成されている。
脚３ｂ，４ｂは、円板部３ａ，４ａの面方向に少量突出
し、そこから同一電極接続のために共通方向（図面下
方）に曲折され、更に、先端は周回方向に延在してい
る。円板部３ａ，４ａの径はφ１０ｍｍである。なお、
マイナス側電極板３とプラス側電極板４とは同一形状の
部品でよいが、積層する際に、６０°方向を違えること
で区別される。
の低い、無酸素銅生材（Ｃ１０２０Ｐ−０）を用いてい
る。この素材のＨｖは４５である。電極板３，４は、上
記生材により、例えば３方から放射状に脚３ｂ，４ｂを
突出させた円板部３ａ，４ａを母体に構成されている。
脚３ｂ，４ｂは、円板部３ａ，４ａの面方向に少量突出
し、そこから同一電極接続のために共通方向（図面下
方）に曲折され、更に、先端は周回方向に延在してい
る。円板部３ａ，４ａの径はφ１０ｍｍである。なお、
マイナス側電極板３とプラス側電極板４とは同一形状の
部品でよいが、積層する際に、６０°方向を違えること
で区別される。
【００１０】図２は、上記のような電歪素子１と電極板
３，４とが積層されたアセンブリを示す。図２におい
て、マイナス側電極板３から突出した脚３ｂは、円柱状
となった電歪式アクチュエータ５の側面に設けられるマ
イナス端子６にスポット溶接等の手段によって共通に接
続され、プラス側電極板４から突出した脚４ｂは、対向
側に設けられるプラス端子７に共通接続されている。
３，４とが積層されたアセンブリを示す。図２におい
て、マイナス側電極板３から突出した脚３ｂは、円柱状
となった電歪式アクチュエータ５の側面に設けられるマ
イナス端子６にスポット溶接等の手段によって共通に接
続され、プラス側電極板４から突出した脚４ｂは、対向
側に設けられるプラス端子７に共通接続されている。
【００１１】上記のような構成において、従来では、電
極板３，４として、一般に、防錆性を考慮して、ＳＵＳ
材（ステンレス鋼）の使用が考えられている。しかし、
ＳＵＳ材、例えばＳＵＳ３０４では、Ｈｖが４２０程度
であり、電歪素子１とのコンタクトの上から充分ではな
かった。本実施例の無酸素銅生材（Ｃ１０２０Ｐ−０）
は、Ｈｖが４５であり、ＳＵＳ材に比して低くいため、
電極板の“柔らかさ”を実現し、電歪素子１と電極板
３，４との間に不要な空隙を生じることのない、電歪素
子１と電極板３，４との電気的コンタクトを実現するこ
とができ、電歪素子１には、確実に全面に電圧がかかる
ことになって、電歪式アクチュエータの駆動性能を向上
するものである。
極板３，４として、一般に、防錆性を考慮して、ＳＵＳ
材（ステンレス鋼）の使用が考えられている。しかし、
ＳＵＳ材、例えばＳＵＳ３０４では、Ｈｖが４２０程度
であり、電歪素子１とのコンタクトの上から充分ではな
かった。本実施例の無酸素銅生材（Ｃ１０２０Ｐ−０）
は、Ｈｖが４５であり、ＳＵＳ材に比して低くいため、
電極板の“柔らかさ”を実現し、電歪素子１と電極板
３，４との間に不要な空隙を生じることのない、電歪素
子１と電極板３，４との電気的コンタクトを実現するこ
とができ、電歪素子１には、確実に全面に電圧がかかる
ことになって、電歪式アクチュエータの駆動性能を向上
するものである。
【００１２】従来の例えばＳＵＳ３０４を用いた場合
と、本実施例のＣ１０２０Ｐ−０を用いた場合とで駆動
性能を比較する。図３及び図４は、印加電圧−１００〜
５００Ｖ，周波数１Ｈｚの三角波を端子６，７に印加
し、プリセット荷重を３０〜５００Ｋｇｆに変化させた
ときの評価試験結果を示す。各図において、はＣ１０
２０Ｐ−０の特性であり、はＳＵＳ３０４の特性であ
る。図３は変位量（伸び）の変化を示し、図４は発生力
の変化を示す。これらの結果によれば、プリセット荷重
の変化にかかわらず、変位量及び発生力とも、Ｃ１０２
０Ｐ−０の特性が従来のＳＵＳ３０４の特性を上回
っていることがわかる。例えば、図３でプリセット荷重
が１５０Ｋｇｆのときのの特性の示す変位量は、略１
４μｍであるのに対し、の特性の示す変位量は略１８
μｍと大きくなっている。また、同様のプリセット荷重
の条件で、図４では、の特性の示す発生力は略１６０
Ｋｇｆであるのに対し、の特性の示す発生力は略２０
０Ｋｇｆと大きくなっている。
と、本実施例のＣ１０２０Ｐ−０を用いた場合とで駆動
性能を比較する。図３及び図４は、印加電圧−１００〜
５００Ｖ，周波数１Ｈｚの三角波を端子６，７に印加
し、プリセット荷重を３０〜５００Ｋｇｆに変化させた
ときの評価試験結果を示す。各図において、はＣ１０
２０Ｐ−０の特性であり、はＳＵＳ３０４の特性であ
る。図３は変位量（伸び）の変化を示し、図４は発生力
の変化を示す。これらの結果によれば、プリセット荷重
の変化にかかわらず、変位量及び発生力とも、Ｃ１０２
０Ｐ−０の特性が従来のＳＵＳ３０４の特性を上回
っていることがわかる。例えば、図３でプリセット荷重
が１５０Ｋｇｆのときのの特性の示す変位量は、略１
４μｍであるのに対し、の特性の示す変位量は略１８
μｍと大きくなっている。また、同様のプリセット荷重
の条件で、図４では、の特性の示す発生力は略１６０
Ｋｇｆであるのに対し、の特性の示す発生力は略２０
０Ｋｇｆと大きくなっている。
【００１３】次に、本実施例で述べた電歪式アクチュエ
ータと同一体格のもので、電極板の素材を種々変更して
評価試験を行った結果を表１に示す。駆動条件はそれぞ
れ−１００〜５００Ｖ，１Ｈｚ三角波、プリセット荷重
１５０Ｋｇｆである。
ータと同一体格のもので、電極板の素材を種々変更して
評価試験を行った結果を表１に示す。駆動条件はそれぞ
れ−１００〜５００Ｖ，１Ｈｚ三角波、プリセット荷重
１５０Ｋｇｆである。
【００１４】
【表１】 上表によれば、Ｈｖが２８０のべリリウムが、ＳＵＳ材
と略等しい駆動性能を有しており、Ｈｖが２８０以下の
素材（黄銅，リン青銅，ベリリウム）でも、本発明の目
的を達成することになる。ただし、これらの素材以外の
アルミニウム，金，銀の使用を妨げるものではない。
と略等しい駆動性能を有しており、Ｈｖが２８０以下の
素材（黄銅，リン青銅，ベリリウム）でも、本発明の目
的を達成することになる。ただし、これらの素材以外の
アルミニウム，金，銀の使用を妨げるものではない。
【００１５】上記実施例では、面粗さが６．３Ｚのもの
に対して評価試験を行ったが、これより面粗さを上げた
ものを使用すればより駆動性能を上げることができる。
因みに、面粗さを１．６Ｚに加工した電歪素子では、Ｃ
１０２０Ｐ−０を使用した電極板の変位量は２２μｍ、
発生力は２１６Ｋｇｆにまで向上した。また、説明した
実施例では、電極板は電歪素子の全面を覆っていないが
（電極板の径がφ１０ｍｍに対し素子径はφ１２ｍ
ｍ）、勿論、同一径にすれば、より駆動性能を上げるこ
とができる。
に対して評価試験を行ったが、これより面粗さを上げた
ものを使用すればより駆動性能を上げることができる。
因みに、面粗さを１．６Ｚに加工した電歪素子では、Ｃ
１０２０Ｐ−０を使用した電極板の変位量は２２μｍ、
発生力は２１６Ｋｇｆにまで向上した。また、説明した
実施例では、電極板は電歪素子の全面を覆っていないが
（電極板の径がφ１０ｍｍに対し素子径はφ１２ｍ
ｍ）、勿論、同一径にすれば、より駆動性能を上げるこ
とができる。
【００１６】本発明の範疇に係る電極板は、要は表面近
傍の“柔らかさ”があればよく、Ｈｖが２８０以上の素
材でも、金，銀，鉛等による表面処理を行ったものでも
同様の効果があると認められる。
傍の“柔らかさ”があればよく、Ｈｖが２８０以上の素
材でも、金，銀，鉛等による表面処理を行ったものでも
同様の効果があると認められる。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電極
板の少なくとも表面近傍が、電歪による変位量を得るの
に充分な素材として従来選択されていたステンレス鋼よ
りビッカース硬さの低い金属で形成されているので、電
歪素子と電極板とのコンタクトが良好となり、駆動性能
を向上させる効果がある。
板の少なくとも表面近傍が、電歪による変位量を得るの
に充分な素材として従来選択されていたステンレス鋼よ
りビッカース硬さの低い金属で形成されているので、電
歪素子と電極板とのコンタクトが良好となり、駆動性能
を向上させる効果がある。
【図１】 本発明に係る電歪式アクチュエータを示す分
解斜視図
解斜視図
【図２】 本発明に係る電歪式アクチュエータを示す斜
視図
視図
【図３】 本発明に係る電歪式アクチュエータと従来の
アクチュエータとの変位量を比較した特性評価グラフ
アクチュエータとの変位量を比較した特性評価グラフ
【図４】 本発明に係る電歪式アクチュエータと従来の
アクチュエータとの発生力を比較した特性評価グラフ
アクチュエータとの発生力を比較した特性評価グラフ
１…電歪素子、３，４…電極板、５…電歪式アクチュエ
ータ、６…マイナス端子、７…プラス端子
ータ、６…マイナス端子、７…プラス端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩塚 誠一郎 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 織田 真郎 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 林 哲史 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】表面に層電極を有さない電歪素子及び電極
板を交互に積層して成る電歪式アクチュエータであっ
て、前記電極板は少なくとも表面近傍にステンレス鋼よ
りビッカース硬さの低い金属が用いられており、該電極
板と前記電歪素子とを直接に接触させて該電極板に前記
層電極の機能を兼務せしめたことを特徴とする電歪式ア
クチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3283180A JPH05121791A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 電歪式アクチユエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3283180A JPH05121791A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 電歪式アクチユエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121791A true JPH05121791A (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=17662182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3283180A Pending JPH05121791A (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 電歪式アクチユエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05121791A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004266260A (ja) * | 2003-02-12 | 2004-09-24 | Denso Corp | 積層型圧電体素子 |
| JP2005050837A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-24 | Kyocera Corp | 積層型電子部品とその製造方法 |
| JP2006351852A (ja) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Tdk Corp | 電子部品 |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP3283180A patent/JPH05121791A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004266260A (ja) * | 2003-02-12 | 2004-09-24 | Denso Corp | 積層型圧電体素子 |
| JP4635439B2 (ja) * | 2003-02-12 | 2011-02-23 | 株式会社デンソー | 積層型圧電体素子及びその製造方法 |
| JP2005050837A (ja) * | 2003-07-28 | 2005-02-24 | Kyocera Corp | 積層型電子部品とその製造方法 |
| JP2006351852A (ja) * | 2005-06-16 | 2006-12-28 | Tdk Corp | 電子部品 |
| JP4497032B2 (ja) * | 2005-06-16 | 2010-07-07 | Ｔｄｋ株式会社 | 電子部品 |
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