JPH0555660A - 圧電アクチユエータ - Google Patents
圧電アクチユエータInfo
- Publication number
- JPH0555660A JPH0555660A JP3215417A JP21541791A JPH0555660A JP H0555660 A JPH0555660 A JP H0555660A JP 3215417 A JP3215417 A JP 3215417A JP 21541791 A JP21541791 A JP 21541791A JP H0555660 A JPH0555660 A JP H0555660A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric actuator
- pyroelectric
- pyroelectric body
- electrodes
- potential difference
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電アクチュエータに関し、高電圧を印加し
なくても使用可能にすることを目的とする。 【構成】 焦電体（１０）の両側面に電極（１２，１
４）を形成し、発熱手段（１２ａ，１２ｂ）から該焦電
体（１０）に熱を与えて該両側面の電極（１２，１４）
間に電位差を生じさせ、該電位差により該焦電体が圧電
素子として変位するようにした構成とする。
なくても使用可能にすることを目的とする。 【構成】 焦電体（１０）の両側面に電極（１２，１
４）を形成し、発熱手段（１２ａ，１２ｂ）から該焦電
体（１０）に熱を与えて該両側面の電極（１２，１４）
間に電位差を生じさせ、該電位差により該焦電体が圧電
素子として変位するようにした構成とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は焦電体からなる圧電アク
チュエータに関する。圧電アクチュエータは、光ファイ
バの位置決めや、カメラや顕微鏡の焦点調整等、微調整
アクチュエータとして使用されている。
チュエータに関する。圧電アクチュエータは、光ファイ
バの位置決めや、カメラや顕微鏡の焦点調整等、微調整
アクチュエータとして使用されている。
【０００２】
【従来の技術】圧電アクチュエータは、電圧を印加する
とひずみが生じる圧電素子を利用したものである。圧電
素子の変位はかなり小さいので、圧電アクチュエータの
一例は、複数の薄板状の圧電素子を積層し、積層方向に
変位させるようにしたものがある。また、バイモルフ構
造の圧電アクチュエータは、２個の圧電素子を重ね合わ
せ、一端部を固定して他端部を屈曲させるようにしたも
のである。
とひずみが生じる圧電素子を利用したものである。圧電
素子の変位はかなり小さいので、圧電アクチュエータの
一例は、複数の薄板状の圧電素子を積層し、積層方向に
変位させるようにしたものがある。また、バイモルフ構
造の圧電アクチュエータは、２個の圧電素子を重ね合わ
せ、一端部を固定して他端部を屈曲させるようにしたも
のである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】圧電素子は電圧を印加
するとひずみが生じるものであるが、その変位をアクチ
ュエータとして利用できるようにするためには、かなり
高い電圧を印加することが必要である。従って、従来の
圧電アクチュエータは、数十から数百倍の昇圧を行うこ
とのできる昇圧回路を必要としていた。
するとひずみが生じるものであるが、その変位をアクチ
ュエータとして利用できるようにするためには、かなり
高い電圧を印加することが必要である。従って、従来の
圧電アクチュエータは、数十から数百倍の昇圧を行うこ
とのできる昇圧回路を必要としていた。
【０００４】本発明の目的は、高電圧を印加しなくても
使用可能な圧電アクチュエータを提供することである。
使用可能な圧電アクチュエータを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による圧電アクチ
ュエータは、図１に示されるように、焦電体１０の両側
面に電極１２，１４を形成し、発熱手段１２ａ，１２ｂ
から該焦電体１０に熱を与えて該両側面の電極間に電位
差を生じさせ、該電位差により該焦電体が圧電素子とし
て変位するようにしたことを特徴とする。
ュエータは、図１に示されるように、焦電体１０の両側
面に電極１２，１４を形成し、発熱手段１２ａ，１２ｂ
から該焦電体１０に熱を与えて該両側面の電極間に電位
差を生じさせ、該電位差により該焦電体が圧電素子とし
て変位するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
【作用】本発明による圧電アクチュエータは、焦電現象
を利用したものであり、熱により生じる電位を利用して
変位するアクチュエータである。焦電体材料の選択によ
り、焦電体は例えば温度を２ないし６℃上昇させると数
百ボルトの電圧を発生する。圧電アクチュエータの駆動
のためにこの電圧を利用する。従って、電力としては、
焦電体を上記温度に上昇させる程度のものでよく、直接
に高電圧は必要としない。
を利用したものであり、熱により生じる電位を利用して
変位するアクチュエータである。焦電体材料の選択によ
り、焦電体は例えば温度を２ないし６℃上昇させると数
百ボルトの電圧を発生する。圧電アクチュエータの駆動
のためにこの電圧を利用する。従って、電力としては、
焦電体を上記温度に上昇させる程度のものでよく、直接
に高電圧は必要としない。
【０００７】
【実施例】図１及び図２を参照すると、焦電体１０はバ
イモルフ構造を有し、２個の板状焦電体１６，１８から
なる。板状焦電体１６，１８はそれぞれ矢印で示された
方向に配列した自発分極をしている。一般的に知られて
いるように、板状焦電体１６，１８は圧電素子としての
性質も有している。また、一方の板状焦電体１６の厚さ
が他方の板状焦電体１８の厚さよりも大きくなってお
り、すなわち第１及び第２の電極１２，１４間に電位差
が生じるようにバイモルフ構造が不均一になっている。
イモルフ構造を有し、２個の板状焦電体１６，１８から
なる。板状焦電体１６，１８はそれぞれ矢印で示された
方向に配列した自発分極をしている。一般的に知られて
いるように、板状焦電体１６，１８は圧電素子としての
性質も有している。また、一方の板状焦電体１６の厚さ
が他方の板状焦電体１８の厚さよりも大きくなってお
り、すなわち第１及び第２の電極１２，１４間に電位差
が生じるようにバイモルフ構造が不均一になっている。
【０００８】焦電体１０の両側面には第１及び第２の電
極１２，１４が形成されているとともに、板状焦電体１
６，１８の間には第３の電極２０が設けられている。第
１、第２、及び第３の電極１２，１４，２０は、ニッケ
ルクロム（ＮｉＣｒ）の薄膜層として形成され、板状焦
電体１６，１８の各全面をほぼ覆っている。さらに、図
１に示されるように、第１の電極１２には上端側の一部
を残してスリット２２が形成され、第１の電極１２はス
リット２２により細い第１部分１２ａと第２部分１２ｂ
とに区画されている。第１部分１２ａと第２部分１２ｂ
とを展開すると細くて長い線状の形体になり、第１部分
１２ａと第２部分１２ｂの端部は電源２４に接続され
る。従って、第１の電極１２は焦電体１０に対する本来
の電極として作用するとともに、抵抗発熱体として作用
する。
極１２，１４が形成されているとともに、板状焦電体１
６，１８の間には第３の電極２０が設けられている。第
１、第２、及び第３の電極１２，１４，２０は、ニッケ
ルクロム（ＮｉＣｒ）の薄膜層として形成され、板状焦
電体１６，１８の各全面をほぼ覆っている。さらに、図
１に示されるように、第１の電極１２には上端側の一部
を残してスリット２２が形成され、第１の電極１２はス
リット２２により細い第１部分１２ａと第２部分１２ｂ
とに区画されている。第１部分１２ａと第２部分１２ｂ
とを展開すると細くて長い線状の形体になり、第１部分
１２ａと第２部分１２ｂの端部は電源２４に接続され
る。従って、第１の電極１２は焦電体１０に対する本来
の電極として作用するとともに、抵抗発熱体として作用
する。
【０００９】電源２４は例えば５Ｖであり、抵抗発熱体
である第１の電極１２の第１部分１２ａと第２部分１２
ｂには４０mAの電流が流れ、０．２Ｗの電力がかかるよ
うになっている。このとき、抵抗発熱体の温度は約６℃
上昇する。従って、焦電体１０はこの抵抗発熱体の熱を
受け、その両側面に発生する電荷を第１、第２、及び第
３の電極１２，１４，２０で集める。この場合、第１及
び第２の電極１２，１４の極性は同じであるが、バイモ
ルフ構造が不均一になっているのでこれらの第１及び第
２の電極１２，１４間に電位差が発生する。
である第１の電極１２の第１部分１２ａと第２部分１２
ｂには４０mAの電流が流れ、０．２Ｗの電力がかかるよ
うになっている。このとき、抵抗発熱体の温度は約６℃
上昇する。従って、焦電体１０はこの抵抗発熱体の熱を
受け、その両側面に発生する電荷を第１、第２、及び第
３の電極１２，１４，２０で集める。この場合、第１及
び第２の電極１２，１４の極性は同じであるが、バイモ
ルフ構造が不均一になっているのでこれらの第１及び第
２の電極１２，１４間に電位差が発生する。
【００１０】第１及び第２の電極１２，１４間に電位差
が発生すると、焦電体１０（板状焦電体１６，１８）は
圧電素子として作用し、屈曲変位するようになる。従っ
て、例えば焦電体１０の先端部に光ファイバを取りつけ
ておけば、その光ファイバの位置を移動させることがで
きる。
が発生すると、焦電体１０（板状焦電体１６，１８）は
圧電素子として作用し、屈曲変位するようになる。従っ
て、例えば焦電体１０の先端部に光ファイバを取りつけ
ておけば、その光ファイバの位置を移動させることがで
きる。
【００１１】図６は電源２４から抵抗発熱体に電圧を印
加する時間と、焦電体１０の変位との間の関係で示す図
である。この場合、発熱手段として抵抗発熱体を使用し
ているので、抵抗発熱体の温度が上昇するのに時間がか
かり、焦電体１０の変位は比較的に緩やかに生じるが、
高電圧を使用することなく焦電体１０を変位させること
ができる。このように、発熱手段として膜状抵抗発熱体
を使用すると、焦電体１０に一体的に形成して小型化を
達成することができる。しかし、発熱手段としては別の
手段を用いることができる。例えば、発熱手段として赤
外線を使用してもよい。この場合、非接触である程度遠
方より圧電アクチュエータを制御できる。また、焦電体
１０の表面を黒化しておくと、発熱効率を向上できる。
加する時間と、焦電体１０の変位との間の関係で示す図
である。この場合、発熱手段として抵抗発熱体を使用し
ているので、抵抗発熱体の温度が上昇するのに時間がか
かり、焦電体１０の変位は比較的に緩やかに生じるが、
高電圧を使用することなく焦電体１０を変位させること
ができる。このように、発熱手段として膜状抵抗発熱体
を使用すると、焦電体１０に一体的に形成して小型化を
達成することができる。しかし、発熱手段としては別の
手段を用いることができる。例えば、発熱手段として赤
外線を使用してもよい。この場合、非接触である程度遠
方より圧電アクチュエータを制御できる。また、焦電体
１０の表面を黒化しておくと、発熱効率を向上できる。
【００１２】図３は本発明の別の実施例を示す図であ
る。この場合、焦電体１０はバイモルフ構造であるが、
材料としてニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）の結晶板
を使用し、単一の結晶板内に矢印で示す分極方向の反転
する層１８ａ，１８ｂが形成されているものである。こ
れらの層１８ａ，１８ｂも厚さが異なるように形成され
ている。この場合の作用は、前の実施例のものとほぼ同
じである。
る。この場合、焦電体１０はバイモルフ構造であるが、
材料としてニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）の結晶板
を使用し、単一の結晶板内に矢印で示す分極方向の反転
する層１８ａ，１８ｂが形成されているものである。こ
れらの層１８ａ，１８ｂも厚さが異なるように形成され
ている。この場合の作用は、前の実施例のものとほぼ同
じである。
【００１３】図４は本発明の別の実施例を示す図であ
る。この場合、焦電体１０は２個の板状焦電体１６，１
８からなるバイモルフ構造を有し、それぞれの表面に第
１、第２及び第３の電極１２，１４，２０が設けられて
いるが、板状焦電体１６，１８の厚さはほぼ同じであ
る。その代わりに、一方の板状焦電体１６の一部に窪み
２６が設けられ、第１の電極１２はその窪み２６の表面
にも設けられている。このような構成でも、バイモルフ
構造が不均一になっているのでこれらの第１及び第２の
電極１２，１４間に電位差が発生する。この場合の作用
は、前の実施例のものとほぼ同じである。図３に示した
分極反転層を有するＬｉＮｂＯ3 を使用しても同様な効
果が得られる。
る。この場合、焦電体１０は２個の板状焦電体１６，１
８からなるバイモルフ構造を有し、それぞれの表面に第
１、第２及び第３の電極１２，１４，２０が設けられて
いるが、板状焦電体１６，１８の厚さはほぼ同じであ
る。その代わりに、一方の板状焦電体１６の一部に窪み
２６が設けられ、第１の電極１２はその窪み２６の表面
にも設けられている。このような構成でも、バイモルフ
構造が不均一になっているのでこれらの第１及び第２の
電極１２，１４間に電位差が発生する。この場合の作用
は、前の実施例のものとほぼ同じである。図３に示した
分極反転層を有するＬｉＮｂＯ3 を使用しても同様な効
果が得られる。
【００１４】図５は本発明の別の実施例を示す図であ
る。この場合、１個の板状焦電体１６と非焦電板２８と
がバイモルフ構造を構成し、板状焦電体１６の表面に第
１及び第２の電極１２，１４が設けられている。この場
合の作用も、前の実施例のものとほぼ同じである。
る。この場合、１個の板状焦電体１６と非焦電板２８と
がバイモルフ構造を構成し、板状焦電体１６の表面に第
１及び第２の電極１２，１４が設けられている。この場
合の作用も、前の実施例のものとほぼ同じである。
【００１５】図７は本発明のさらに別の実施例を示す図
である。この実施例は２個の圧電アクチュエータをイン
バーター回路２４と２個のトランジスタ２６，２８で制
御するようにしている。Ａ，Ｂは発熱抵抗体を等価的に
示した。各圧電アクチュエータは、図１及び図２のもの
と同様であり、焦電体１０と、第１及び第２の電極１
２，１４とからなる。また、第１の電極１２にはスリッ
ト２２が形成され、第１部分１２ａと第２部分１２ｂと
からなる発熱抵抗体となっている。
である。この実施例は２個の圧電アクチュエータをイン
バーター回路２４と２個のトランジスタ２６，２８で制
御するようにしている。Ａ，Ｂは発熱抵抗体を等価的に
示した。各圧電アクチュエータは、図１及び図２のもの
と同様であり、焦電体１０と、第１及び第２の電極１
２，１４とからなる。また、第１の電極１２にはスリッ
ト２２が形成され、第１部分１２ａと第２部分１２ｂと
からなる発熱抵抗体となっている。
【００１６】電源３０は発熱抵抗体ＡもしくはＢに電流
を供給し、発熱抵抗体Ａ，Ｂはそれぞれのトランジスタ
２６，２８のコレクタに接続され、各トランジスタ２
６，２８のエミッタは接地される。また、インバーター
回路２４はこれらのトランジスタ２６，２８のベースに
接続される。
を供給し、発熱抵抗体Ａ，Ｂはそれぞれのトランジスタ
２６，２８のコレクタに接続され、各トランジスタ２
６，２８のエミッタは接地される。また、インバーター
回路２４はこれらのトランジスタ２６，２８のベースに
接続される。
【００１７】インバーター回路２４の入力信号がＨの場
合には、右側の圧電アクチュエータの第１の電極１２か
らなる発熱抵抗体Ｂが発熱し、同圧電アクチュエータの
第１及び第２の電極１２，１４間に電位差が発生し、同
圧電アクチュエータが作動する。このとき、左側の圧電
アクチュエータの発熱抵抗体Ａは発熱せず、同圧電アク
チュエータは作動しない。また、インバーター回路２４
の入力信号がＬの場合には、左側の圧電アクチュエータ
の発熱抵抗体Ａが発熱し、同圧電アクチュエータが作動
する。このとき、右側の圧電アクチュエータの発熱抵抗
体Ｂは発熱せず、同圧電アクチュエータは作動しない。
このように、制御信号により、左右の圧電アクチュエー
タの発熱抵抗体Ａ，Ｂが交互に発熱し、一定の変位を保
つことができる。これは、例えば図６に示されるよう
に、圧電アクチュエータの変位が時間とともに低下する
傾向があるのを防止する場合に有効である。
合には、右側の圧電アクチュエータの第１の電極１２か
らなる発熱抵抗体Ｂが発熱し、同圧電アクチュエータの
第１及び第２の電極１２，１４間に電位差が発生し、同
圧電アクチュエータが作動する。このとき、左側の圧電
アクチュエータの発熱抵抗体Ａは発熱せず、同圧電アク
チュエータは作動しない。また、インバーター回路２４
の入力信号がＬの場合には、左側の圧電アクチュエータ
の発熱抵抗体Ａが発熱し、同圧電アクチュエータが作動
する。このとき、右側の圧電アクチュエータの発熱抵抗
体Ｂは発熱せず、同圧電アクチュエータは作動しない。
このように、制御信号により、左右の圧電アクチュエー
タの発熱抵抗体Ａ，Ｂが交互に発熱し、一定の変位を保
つことができる。これは、例えば図６に示されるよう
に、圧電アクチュエータの変位が時間とともに低下する
傾向があるのを防止する場合に有効である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による圧電
アクチュエータは、焦電により生じた電圧を利用するこ
とにより駆動され、従来の圧電アクチュエータと比べて
低電圧で駆動されることができる。
アクチュエータは、焦電により生じた電圧を利用するこ
とにより駆動され、従来の圧電アクチュエータと比べて
低電圧で駆動されることができる。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の実施例を示す図である。
【図３】本発明の別の実施例を示す図である。
【図４】本発明の別の実施例を示す図である。
【図５】本発明の別の実施例を示す図である。
【図６】時間と焦電体の変位との間の関係を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明のさらに別の実施例を示す図である。
１０…焦電体 １２，１４…電極 １２ａ，１２ｂ…発熱体となる部分
Claims (3)
- 【請求項１】 焦電体（１０）の両側面に電極（１２，
１４）を形成し、発熱手段（１２ａ，１２ｂ）から該焦
電体（１０）に熱を与えて該両側面の電極（１２，１
４）間に電位差を生じさせ、該電位差により該焦電体が
圧電素子として変位するようにした圧電アクチュエー
タ。 - 【請求項２】 前記焦電体がバイモルフ構造を有し、両
側面の電極間に電位差が生じるようにバイモルフ構造を
不均一にした請求項１に記載の圧電アクチュエータ。 - 【請求項３】 前記発熱手段が前記焦電体の両側面の電
極の少なくとも一方を抵抗発熱体として形成されたもの
からなる請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3215417A JPH0555660A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 圧電アクチユエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3215417A JPH0555660A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 圧電アクチユエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555660A true JPH0555660A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=16671994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3215417A Withdrawn JPH0555660A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 圧電アクチユエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555660A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6670739B2 (en) * | 2001-03-02 | 2003-12-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave apparatus |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP3215417A patent/JPH0555660A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6670739B2 (en) * | 2001-03-02 | 2003-12-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Surface acoustic wave apparatus |
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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: 19981112 |