JPH05327054A - 圧電効果素子の駆動方式 - Google Patents
圧電効果素子の駆動方式Info
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- JPH05327054A JPH05327054A JP4122435A JP12243592A JPH05327054A JP H05327054 A JPH05327054 A JP H05327054A JP 4122435 A JP4122435 A JP 4122435A JP 12243592 A JP12243592 A JP 12243592A JP H05327054 A JPH05327054 A JP H05327054A
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- Japan
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- blocks
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】従来の発熱・振動駆動方式の欠点であった素子
駆動中の大きな変位量の変動を抑えることができ、従来
の疑似的な振動・発熱駆動方式では、できなかった高湿
度下での高精度の位置制御が可能となる圧電効果素子の
駆動方式を提供することにある。 【構成】圧電セラミック層が独立に駆動し得る複数のブ
ロックＡ（１０）およびブロックＢ（１１）に分割され
ている構造の構造素子１を用い、各ブロックに位相を調
整した別々の脈流電圧を印加し、各ブロックを互いの伸
縮を打ち消し合うように駆動させる。 【効果】素子駆動中の大きな変位量の変動を抑えること
ができ、かつ、従来の振動・発熱駆動方式ではできなか
った、高湿度下での高精度の位置制御が可能となるとい
う効果が得られる。
駆動中の大きな変位量の変動を抑えることができ、従来
の疑似的な振動・発熱駆動方式では、できなかった高湿
度下での高精度の位置制御が可能となる圧電効果素子の
駆動方式を提供することにある。 【構成】圧電セラミック層が独立に駆動し得る複数のブ
ロックＡ（１０）およびブロックＢ（１１）に分割され
ている構造の構造素子１を用い、各ブロックに位相を調
整した別々の脈流電圧を印加し、各ブロックを互いの伸
縮を打ち消し合うように駆動させる。 【効果】素子駆動中の大きな変位量の変動を抑えること
ができ、かつ、従来の振動・発熱駆動方式ではできなか
った、高湿度下での高精度の位置制御が可能となるとい
う効果が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧電効果素子を振動・発
熱させ、防湿効果を誘起することにより素子の信頼性を
向上させる駆動方式に関し、特に素子の振動を抑える圧
電効果素子の駆動方式に関する。
熱させ、防湿効果を誘起することにより素子の信頼性を
向上させる駆動方式に関し、特に素子の振動を抑える圧
電効果素子の駆動方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧電効果素子の振動・発熱による
防湿効果を目的として駆動方式（以降、振動・発熱駆動
方式と称す）は、図８の脈流電圧２３に示されるような
交流電圧に直流電圧を印加し、逆電圧を小さく抑えるか
または生じないようにした電圧（以降、脈流電圧と称
す）を、図７で示されるような素子２２に印加して駆動
させている（特願平２−２６６４９３）。このとき素子
は図８の素子変位量２４で示されるようにほぼ電圧に比
例して変位する。但し、このときの変位量は図８におけ
る脈流電圧２３が最小である瞬間の素子長を基準として
測定されている。素子変位量２４の時間変動波形は脈流
電圧２３の波形に対して歪むが、これは図９のヒステリ
シスループ２５のように電圧−変位量の関係が線形でな
く、さらに電圧の昇降に対して変位量が履歴を持つこと
に起因する。図８の脈流電圧２３を印加された素子は振
動・発熱し耐湿性が向上するため信頼性も向上する。
防湿効果を目的として駆動方式（以降、振動・発熱駆動
方式と称す）は、図８の脈流電圧２３に示されるような
交流電圧に直流電圧を印加し、逆電圧を小さく抑えるか
または生じないようにした電圧（以降、脈流電圧と称
す）を、図７で示されるような素子２２に印加して駆動
させている（特願平２−２６６４９３）。このとき素子
は図８の素子変位量２４で示されるようにほぼ電圧に比
例して変位する。但し、このときの変位量は図８におけ
る脈流電圧２３が最小である瞬間の素子長を基準として
測定されている。素子変位量２４の時間変動波形は脈流
電圧２３の波形に対して歪むが、これは図９のヒステリ
シスループ２５のように電圧−変位量の関係が線形でな
く、さらに電圧の昇降に対して変位量が履歴を持つこと
に起因する。図８の脈流電圧２３を印加された素子は振
動・発熱し耐湿性が向上するため信頼性も向上する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の振動・発熱防湿
駆動方式では圧電素子が大きく振動するため、圧電素子
を高精度の位置決め等に使用する場合には用いることが
できなかった。そのような使用目的の場合には、使用前
後で振動・発熱させる疑似的な振動・発熱駆動方法がと
られていた。しかし、そのような疑似的な振動・発熱駆
動方法では使用中の防湿ができないため、高湿度の環境
下においては使用中に吸湿・劣化する可能性が高くなっ
ていた。
駆動方式では圧電素子が大きく振動するため、圧電素子
を高精度の位置決め等に使用する場合には用いることが
できなかった。そのような使用目的の場合には、使用前
後で振動・発熱させる疑似的な振動・発熱駆動方法がと
られていた。しかし、そのような疑似的な振動・発熱駆
動方法では使用中の防湿ができないため、高湿度の環境
下においては使用中に吸湿・劣化する可能性が高くなっ
ていた。
【０００４】本発明の目的は、従来の発熱・振動駆動方
式の欠点であった素子駆動中の大きな変位量の変動を抑
えることができ、従来の疑似的な振動・発熱駆動方式で
はできなかった高湿度下での高精度の位置制御が可能と
なる圧電効果素子の駆動方式を提供することにある。
式の欠点であった素子駆動中の大きな変位量の変動を抑
えることができ、従来の疑似的な振動・発熱駆動方式で
はできなかった高湿度下での高精度の位置制御が可能と
なる圧電効果素子の駆動方式を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電効果素子の
駆動方式は、圧電素子として、圧電セラミック層が独立
に駆動し得る複数のブロックに分割されているような構
造のものを用い、各ブロックに位相を調整した別々の脈
流電圧を印加し、各ブロックを互いの伸縮を打ち消し合
うように駆動させる振動・発熱駆動方式である。
駆動方式は、圧電素子として、圧電セラミック層が独立
に駆動し得る複数のブロックに分割されているような構
造のものを用い、各ブロックに位相を調整した別々の脈
流電圧を印加し、各ブロックを互いの伸縮を打ち消し合
うように駆動させる振動・発熱駆動方式である。
【０００６】
【実施例】次に本発明について図面を参照しながら説明
する。図１のブロック構造素子１は本発明の駆動方式が
適用できる積層型圧電素子の例であり、圧電セラミック
層２がブロックＡ（１０）、ブロックＢ（１１）のよう
に二つのブロックに分割されている点が特徴である。但
し、圧電セラミック層の分割数は２以上でも良く、ま
た、図２のブロック構造素子１２の様に複数の圧電素子
を結合させて各素子を一つのブロックとしても構わない
が、ここでは図１のブロック構造素子１を用いる場合を
中心に説明する。ブロック構造素子１のブロックＡ及び
ブロックＢに同時に図３の電圧Ａ（１４）の様な波形の
電圧を印加すると、素子全体の変位量は図３の変位量Ａ
（１５）の様に変動する。ここで電圧Ａは最大値±７５
Ｖの交流正弦波電圧に７５Ｖの直流電圧を重畳させて負
電圧が生じないようにした脈流電圧であるが、これは本
発明を説明する上で最も容易な電圧波形を選んだもので
あり、実際には直流電圧の重畳はしなくても良く、また
交流の波形も周期性があれば正弦波以外の波形でも構わ
ない。次にブロックＡ（１０）のみに電圧Ａと同じ波形
の電圧Ｂ（１６）を印加すると素子全体の変位量はブロ
ックＡの変位量とほぼ等しくなるためその変動の様子は
図４の変位量Ｂ（１７）のようになる。電圧Ｂは直流電
圧に正弦波電圧を印加したものであるが、その正弦波電
圧の位相を調整して半波長ずらしたものが電圧Ｃ（１
８）である。これをブロックＢ（１１）にのみ印加した
場合の素子全体の変位量の変動を表しているのが変位量
Ｃ（１９）のグラフである。ブロックＡに電圧Ｂを印加
し同時にブロックＢに電圧Ｃを印加すると、各ブロック
は互いの伸縮を打ち消し合うように変位するため素子全
体としては図６の変位量Ｂ＋Ｃ（２１）の様に１μｍ程
度の変動しか起こさず、平均変位量はブロックＡ、Ｂに
それぞれ７５Ｖの直流電圧を印加した場合の素子全体の
変位量にほぼ等しくなる。変位量を変化させるには色々
な方法があるが、基本的には交流波形の最大値、および
重畳する直流電圧値を変化させれば良いことになる。重
要なのは各ブロックに印加する脈流電圧の和が図６の電
圧Ｂ＋Ｃ（２０）のようにフラットにすることにある。
する。図１のブロック構造素子１は本発明の駆動方式が
適用できる積層型圧電素子の例であり、圧電セラミック
層２がブロックＡ（１０）、ブロックＢ（１１）のよう
に二つのブロックに分割されている点が特徴である。但
し、圧電セラミック層の分割数は２以上でも良く、ま
た、図２のブロック構造素子１２の様に複数の圧電素子
を結合させて各素子を一つのブロックとしても構わない
が、ここでは図１のブロック構造素子１を用いる場合を
中心に説明する。ブロック構造素子１のブロックＡ及び
ブロックＢに同時に図３の電圧Ａ（１４）の様な波形の
電圧を印加すると、素子全体の変位量は図３の変位量Ａ
（１５）の様に変動する。ここで電圧Ａは最大値±７５
Ｖの交流正弦波電圧に７５Ｖの直流電圧を重畳させて負
電圧が生じないようにした脈流電圧であるが、これは本
発明を説明する上で最も容易な電圧波形を選んだもので
あり、実際には直流電圧の重畳はしなくても良く、また
交流の波形も周期性があれば正弦波以外の波形でも構わ
ない。次にブロックＡ（１０）のみに電圧Ａと同じ波形
の電圧Ｂ（１６）を印加すると素子全体の変位量はブロ
ックＡの変位量とほぼ等しくなるためその変動の様子は
図４の変位量Ｂ（１７）のようになる。電圧Ｂは直流電
圧に正弦波電圧を印加したものであるが、その正弦波電
圧の位相を調整して半波長ずらしたものが電圧Ｃ（１
８）である。これをブロックＢ（１１）にのみ印加した
場合の素子全体の変位量の変動を表しているのが変位量
Ｃ（１９）のグラフである。ブロックＡに電圧Ｂを印加
し同時にブロックＢに電圧Ｃを印加すると、各ブロック
は互いの伸縮を打ち消し合うように変位するため素子全
体としては図６の変位量Ｂ＋Ｃ（２１）の様に１μｍ程
度の変動しか起こさず、平均変位量はブロックＡ、Ｂに
それぞれ７５Ｖの直流電圧を印加した場合の素子全体の
変位量にほぼ等しくなる。変位量を変化させるには色々
な方法があるが、基本的には交流波形の最大値、および
重畳する直流電圧値を変化させれば良いことになる。重
要なのは各ブロックに印加する脈流電圧の和が図６の電
圧Ｂ＋Ｃ（２０）のようにフラットにすることにある。
【０００７】一般に本駆動方式において素子をｎ個のブ
ロックで構成する場合、変位量Ｌd（ｎ）は
ロックで構成する場合、変位量Ｌd（ｎ）は
【０００８】
【０００９】と表され、Ｌd （ｎ）は１／ｎに比例する
ためブロック分割数が多い程変位量は小さくなる。一
方、素子の変動量Ｌf （ｎ）は
ためブロック分割数が多い程変位量は小さくなる。一
方、素子の変動量Ｌf （ｎ）は
【００１０】
【００１１】と表され、分割数ｎ≧３では変動量が１／
ｎに比例することになるが前述の通り、
ｎに比例することになるが前述の通り、
【００１２】
【００１３】であった様に、実際には素子末分割状態か
ら２分割状態にするだけで大きな効果が得られるので変
位量とのかねあいも考え、ｎは２〜３程度に小さくした
方がよいことになる。
ら２分割状態にするだけで大きな効果が得られるので変
位量とのかねあいも考え、ｎは２〜３程度に小さくした
方がよいことになる。
【００１４】
【発明の効果】以上の説明のように本発明は、複数のブ
ロックからなる素子の各ブロックを素子全体としての変
位量が変動しないように駆動する方式を用いることによ
り、従来の発熱・振動駆動方式の欠点であった素子駆動
中の大きな変位量の変動を抑えることができ、従来の振
動・発熱駆動方式ではできなかった、高湿度下での高精
度の位置制御が可能となる、という効果を有する。
ロックからなる素子の各ブロックを素子全体としての変
位量が変動しないように駆動する方式を用いることによ
り、従来の発熱・振動駆動方式の欠点であった素子駆動
中の大きな変位量の変動を抑えることができ、従来の振
動・発熱駆動方式ではできなかった、高湿度下での高精
度の位置制御が可能となる、という効果を有する。
【図１】本発明の一実施例の駆動方式に用いたブロック
構造電歪効果素子の縦断面図である。
構造電歪効果素子の縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に使用できる単体圧電効果素子
を重ねて構成したブロック構造電歪効果素子の工程順縦
断面図である。
を重ねて構成したブロック構造電歪効果素子の工程順縦
断面図である。
【図３】ブロック構造素子の各ブロックに同じ脈流電圧
を印加した場合の素子の変位量変動のグラフと印加する
脈流電圧の波形を示す図である。
を印加した場合の素子の変位量変動のグラフと印加する
脈流電圧の波形を示す図である。
【図４】２分割ブロック構造素子のブロックＡのみに脈
流電圧を印加したときの素子の変位量変動のグラフと印
加する脈流電圧の波形を示す図である。
流電圧を印加したときの素子の変位量変動のグラフと印
加する脈流電圧の波形を示す図である。
【図５】２分割ブロック構造素子のブロックＢのみに脈
流電圧を印加したときの素子の変位量変動のグラフと印
加する脈流電圧の波形を示す図である。
流電圧を印加したときの素子の変位量変動のグラフと印
加する脈流電圧の波形を示す図である。
【図６】２分割ブロック構造素子のブロックＡとブロッ
クＢに位相が半波長分だけずれた脈流電圧を印加したと
きの素子の変位量変動のグラフと印加する脈流電圧の和
を示す図である。
クＢに位相が半波長分だけずれた脈流電圧を印加したと
きの素子の変位量変動のグラフと印加する脈流電圧の和
を示す図である。
【図７】従来の一般的は非ブロック構造素子の縦断面図
である。
である。
【図８】非ブロック構造素子に脈流電圧を印加したとき
の素子の変位量変動のグラフと印加する脈流電圧の波形
を示す図である。
の素子の変位量変動のグラフと印加する脈流電圧の波形
を示す図である。
【図９】非ブロック構造素子に脈流電圧を印加したとき
の電圧の昇降に対しての変位量の関係を示す図である。
の電圧の昇降に対しての変位量の関係を示す図である。
１ 構造素子 ２ 圧電性セラミック層 ３ 内部電極 ４ 保護層 ５ 外装樹脂 ６ 外部電極 ７ 絶縁層 ８ リード線 ９ ハンダ １０ ブロックＡ １１ ブロックＢ １２ ブロック構造素子 １３ 単体圧電効果素子 １４ 電圧Ａ １５ 変位量Ａ １６ 電圧Ｂ １７ 変位量Ｂ １８ 電圧Ｃ １９ 変位量Ｃ ２０ 電圧Ｂ＋Ｃ ２１ 変位量Ｂ＋Ｃ ２２ 従来構造素子 ２３ 脈流電圧 ２４ 素子変位量 ２５ ヒステリシスループ
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電効果素子に交流またはパルス電圧を
印加することにより素子を発熱・振動させ、吸湿による
素子の劣化を防ぐような圧電効果素子の駆動方式におい
て、素子内が複数のブロックに分割された素子を用い、
それぞれのブロックに位相をずらした波形の交流電圧も
しくはパルス電圧を印加することによって、それらのブ
ロックが互いの伸縮を打ち消すように駆動され素子全体
としての伸縮を最小に抑えることを特徴とする圧電効果
素子の駆動方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4122435A JPH05327054A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 圧電効果素子の駆動方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4122435A JPH05327054A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 圧電効果素子の駆動方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05327054A true JPH05327054A (ja) | 1993-12-10 |
Family
ID=14835781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4122435A Withdrawn JPH05327054A (ja) | 1992-05-15 | 1992-05-15 | 圧電効果素子の駆動方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05327054A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014501478A (ja) * | 2010-12-22 | 2014-01-20 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | アクチュエータ、アクチュエータシステム、およびアクチュエータの駆動方法 |
| JP2014507785A (ja) * | 2010-12-22 | 2014-03-27 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | アクチュエータ、アクチュエータシステム、およびアクチュエータの駆動方法 |
| JP2014068225A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Kyocera Corp | 圧電振動素子ならびにそれを用いた圧電振動装置および携帯端末 |
-
1992
- 1992-05-15 JP JP4122435A patent/JPH05327054A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014501478A (ja) * | 2010-12-22 | 2014-01-20 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | アクチュエータ、アクチュエータシステム、およびアクチュエータの駆動方法 |
| JP2014507785A (ja) * | 2010-12-22 | 2014-03-27 | エプコス アクチエンゲゼルシャフト | アクチュエータ、アクチュエータシステム、およびアクチュエータの駆動方法 |
| US9419199B2 (en) | 2010-12-22 | 2016-08-16 | Epcos Ag | Actuator, actuator system, and control of an actuator |
| US9425378B2 (en) | 2010-12-22 | 2016-08-23 | Epcos Ag | Actuator, actuator system and actuation of an actuator |
| JP2014068225A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Kyocera Corp | 圧電振動素子ならびにそれを用いた圧電振動装置および携帯端末 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990803 |