JPH07118554B2 - Multilayer piezoelectric device - Google Patents

Multilayer piezoelectric device

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JPH07118554B2
JPH07118554B2 JP61006904A JP690486A JPH07118554B2 JP H07118554 B2 JPH07118554 B2 JP H07118554B2 JP 61006904 A JP61006904 A JP 61006904A JP 690486 A JP690486 A JP 690486A JP H07118554 B2 JPH07118554 B2 JP H07118554B2
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electrode
piezoelectric
laminated
piezoelectric element
piezoelectric elements
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正弘 富田
哲史 林
寛克 向井
準 丹羽
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日本電装株式会社
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/871Single-layered electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. internal electrodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H10N30/503Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure with non-rectangular cross-section orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal, circular

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、高電圧を印加することによって伸長され、
また上記印加電圧を取除くことによって縮小制御され
て、例えば機械的な駆動力を発生するアクチュエータと
して効果的に使用されるようにした積層型の圧電体装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION INDUSTRIAL FIELD OF APPLICATION This invention is extended by applying a high voltage,
Further, the present invention relates to a laminated piezoelectric device which is controlled to be reduced by removing the applied voltage and is effectively used as an actuator that generates a mechanical driving force, for example.

[背景技術] アクチュエータとして使用されるような圧電体装置とし
ては、例えば円板状に構成される複数の圧電素子を積層
すると共に、この複数の圧電素子の相互間にそれぞれ電
極を介在設定し、この電極によって上記複数の圧電素子
を並列接続するようにして、高電圧を選択的に印加制御
するような構成のものが知られている。
BACKGROUND ART As a piezoelectric device used as an actuator, for example, a plurality of piezoelectric elements configured in a disk shape are laminated, and electrodes are set between the plurality of piezoelectric elements. There is known a structure in which a high voltage is selectively applied and controlled by connecting the plurality of piezoelectric elements in parallel with the electrodes.

すなわち、上記複数の圧電素子それぞれの間に介在設定
される電極を、上記圧電素子と同じ円板状に形成するも
のであり、この電極にはその外周部から上記積層された
圧電素子の外側に突出する導出端子を一体に形成させる
ようにする。そして、圧電素子と共に積層された各電極
から、交互に異なる2方向に上記導出端子が引出される
ようにするものであり、このそれぞれの方向に取出され
た導出端子を一括接続して、複数の圧電素子が並列接続
されるようにしているものである。
That is, an electrode that is set to be interposed between each of the plurality of piezoelectric elements is formed in the same disk shape as the piezoelectric element, and the electrode is formed from the outer peripheral portion to the outside of the laminated piezoelectric elements. The protruding lead-out terminal is integrally formed. Then, the lead-out terminals are drawn out in two different directions alternately from each electrode laminated with the piezoelectric element, and the lead-out terminals taken out in the respective directions are collectively connected to form a plurality of lead-out terminals. The piezoelectric elements are connected in parallel.

このように構成される積層型の圧電体装置に対して種々
の実験を施したところ、積層構造の圧電体装置の積層方
向の両側に大きな加重を加えると比較的簡単に圧電素子
が破壊されることが判明した。例えば数百Kg程度ならば
問題ないが、1トン以上の大きな加重が作用すると、圧
電素子にクラックが発生するようになるものである。こ
のクラックが発生する原因を考察してみると、圧電素子
の中心と電極板の中心とのずれによって、圧電素子に大
きな歪み応力が作用することが原因として解明された。
When various experiments were performed on the laminated piezoelectric device having such a structure, the piezoelectric element is relatively easily broken when a large load is applied to both sides of the laminated piezoelectric device in the laminating direction. It has been found. For example, if it is about several hundred kg, there is no problem, but when a large load of 1 ton or more acts, a crack will occur in the piezoelectric element. Considering the cause of this crack, it was clarified that a large strain stress acts on the piezoelectric element due to the displacement between the center of the piezoelectric element and the center of the electrode plate.

第5図は例えば2トンの加重を加えた場合の、圧電素子
と電極板との中心位置のづれの量とクラック発生率との
関係を実験的に求めた結果を示すもので、中心位置のず
れが0.08mm以上となる状態で、クラックの発生が認めら
れる。
FIG. 5 shows experimentally obtained results of the relationship between the amount of deviation of the center position between the piezoelectric element and the electrode plate and the crack occurrence rate when a load of, for example, 2 tons is applied. The occurrence of cracks is recognized when the thickness is 0.08 mm or more.

このような点を解決するためには、圧電素子に対して充
分大きな面積の電極板を使用し、且つ圧電素子が同心的
に積層されるようにすればよいものであるが、電極が圧
電素子の外周部から突出する状態にあると、隣接する電
極の相互間に大きな電位差が設定されるものであるた
め、この電極部で放電が生ずるようになり、圧電素子に
対する印加電圧制御が実行できないような状態となる。
In order to solve such a point, an electrode plate having a sufficiently large area may be used for the piezoelectric element, and the piezoelectric elements may be concentrically stacked. When it is projected from the outer peripheral part of the electrode, a large potential difference is set between the adjacent electrodes, so that discharge occurs at this electrode part and it is impossible to control the applied voltage to the piezoelectric element. It will be in a state.

また、大きな加重に耐えるようなものとして、電極板を
例えばステンレスのような硬い金属材料によって構成す
るようにすると、このような電極板と圧電素子との密着
性を充分なものとすることが困難なものであるため、ア
クチュエータとしての動作特性が低下する。このような
点を考慮して、電極板を銅等のように軟らかい材料で構
成すると、この電極板の強度が不足し、大きな加重に耐
えられない状態となる。
Further, if the electrode plate is made of a hard metal material such as stainless steel to withstand a large load, it is difficult to ensure sufficient adhesion between the electrode plate and the piezoelectric element. Therefore, the operating characteristics of the actuator deteriorate. If the electrode plate is made of a soft material such as copper in consideration of such a point, the strength of the electrode plate is insufficient and the electrode plate cannot withstand a large load.

[発明が解決しようとする問題点] この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、積層
方向に特に大きな加重が作用する状態となっても、圧電
素子にクラックが発生するような破壊現象が発生される
ことを安全性を維持しながら確実に防止することがで
き、また電圧制御にって応答性の良いアクチュエータと
しての特性が効果的に発揮することができるようにする
積層型の圧電体装置を提供しようとするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above-described points, and a breakage in which a piezoelectric element is cracked even when a large load acts in the stacking direction. It is possible to prevent the phenomenon from occurring while maintaining safety, and to enable the characteristics of an actuator with good responsiveness to be effectively exhibited by voltage control. It is intended to provide a piezoelectric device.

[問題点を解決するための手段] すなわち、この発明に係る積層型の圧電体装置は、薄板
状に構成され、電極を形成していない複数の圧電素子の
それぞれの相互間に、それぞれ電極板を介在する状態で
上記圧電素子を積層設定するものであり、この場合上記
電極板はそれぞれ金属板の上記圧電素子に接触する面
に、例えば銅、銀等の上記金属板よりも軟質の電極材料
を積層形成するようにしたものである。
[Means for Solving the Problems] That is, the laminated piezoelectric device according to the present invention is configured in a thin plate shape, and an electrode plate is provided between each of a plurality of piezoelectric elements in which electrodes are not formed. In this case, the piezoelectric elements are stacked in a state of interposing, and in this case, the electrode plates are respectively formed on the surfaces of the metal plates which are in contact with the piezoelectric elements, and are made of an electrode material softer than the metal plates such as copper and silver. Are laminated.

[作用] 上記のように構成される積層型の圧電体装置にあって
は、積層後に、電極板に形成されていた軟質電極が圧電
素子の電極として機能するようにし、最初は圧電素子に
電極を形成しないようにしている。このために圧電素子
の側面に電極材料が付着し短絡事故を生じる要因を除く
ことができ安全性を高めることができる。また複数の圧
電素子と、この圧電素子相互間に介在設定される電極板
との相互位置関係が容易に同心的に設定されるものであ
り、特に電極板の強度部材となる金属板の中心と電極材
料部分の中心位置とが正確に一致するようになるもので
あるため、大きな加重に対して充分に耐えることができ
るようになり、圧電素子の破壊を効果的に防止すること
ができる。また、電極と圧電素子との接触部は、上記電
極材料部によって密接な接触状態とすることができ、ア
クチュエータ特性を安定設定することができ、例えば自
動車用に制動機構の制御部材等として、この圧電体装置
が効果的に使用可能とされるものである。
[Operation] In the laminated piezoelectric device configured as described above, after lamination, the soft electrode formed on the electrode plate is made to function as an electrode of the piezoelectric element, and the piezoelectric element is first connected to the electrode. I try not to form. For this reason, it is possible to eliminate the factor that causes the electrode material to adhere to the side surface of the piezoelectric element and cause a short-circuit accident, thereby improving safety. Further, the mutual positional relationship between the plurality of piezoelectric elements and the electrode plates interposed between the piezoelectric elements is easily and concentrically set, and particularly, the center of the metal plate serving as a strength member of the electrode plate is set. Since the center position of the electrode material portion is accurately matched, it is possible to sufficiently withstand a large load, and it is possible to effectively prevent breakage of the piezoelectric element. Further, the contact portion between the electrode and the piezoelectric element can be brought into a close contact state by the electrode material portion, and the actuator characteristics can be stably set. For example, as a control member of a braking mechanism for an automobile, The piezoelectric device can be effectively used.

[発明の実施例] 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第1図は圧電体装置の一部を分解した状態で示すもの
で、この圧電体装置は薄板円板状の複数の圧電素子11
a、11b、…を備えるもので、この複数の圧電素子11a、1
1b、…は同心的に積層する状態で設定されている。ここ
で、上記圧電素子11a、11b、…それぞれは、例えば直径
15mm、厚さ0.5mmに構成されている。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a part of the piezoelectric device in a disassembled state. This piezoelectric device has a plurality of thin disk-shaped piezoelectric elements 11.
The plurality of piezoelectric elements 11a, 1b, ...
1b, ... are set in a concentric stacking state. Here, each of the piezoelectric elements 11a, 11b, ...
It is composed of 15 mm and a thickness of 0.5 mm.

また、上記のように積層される複数の圧電素子11a、11
b、…それぞれの相互間には、それぞれ電極板12a、12
b、…が介在設定されるもので、この電極板12a、12b、
…それぞれは、例えば上記圧電素子より小さな直径の約
13mmの円板で構成され、その厚さは20μmに設定され
る。
In addition, a plurality of piezoelectric elements 11a, 11 stacked as described above.
b, ... Between the respective electrodes, the electrode plates 12a, 12
b, ... are interveningly set, and these electrode plates 12a, 12b,
… Each has a smaller diameter than the piezoelectric element
It is composed of a 13 mm disc and its thickness is set to 20 μm.

この電極板12a、12b、…は第2図にその1つ12を取出し
て示すように、円板状にした本体部の外周部に、等間隔
で例えば3個の突起13a〜13cが形成されるもので、これ
らの突起13a〜13cはそれぞれ圧電素子の外周縁に対応す
る部分で直角に折曲して、係止爪14a〜14cが形成される
ようにしている。すなわち、圧電素子と積層した場合、
この圧電素子と電極板との相互位置関係が、上記係止爪
14a〜14cによって確実に設定されるようにして、圧電素
子と電極板のそれぞれ中心位置が一致して積層されるよ
うにしているものである。
The electrode plates 12a, 12b, ... As shown in FIG. 2 by picking out one thereof 12, are formed with, for example, three protrusions 13a to 13c at equal intervals on the outer peripheral portion of the disk-shaped main body. The protrusions 13a to 13c are bent at right angles at the portions corresponding to the outer peripheral edge of the piezoelectric element to form the locking claws 14a to 14c. That is, when laminated with a piezoelectric element,
The mutual positional relationship between the piezoelectric element and the electrode plate is determined by the above-mentioned locking claw.
14a to 14c are set so that the piezoelectric elements and the electrode plates are laminated so that their center positions coincide with each other.

また、この電極板12は、それぞれ強度部材となるステン
レス等の比較的硬い材料でなる金属板15の両面に、この
金属板15より充分に軟らかい銅、銀、アルミニウム等の
電極材料16を、厚さ2〜5μmでメッキ等の手段で積層
形成するようにして構成される。すなわち、上記電極材
料16が圧電素子の表面に接触されるようにしている。
Further, the electrode plate 12 has a thickness of an electrode material 16 such as copper, silver, or aluminum, which is sufficiently softer than the metal plate 15, on both sides of a metal plate 15 made of a relatively hard material such as stainless steel, which is a strength member. The thickness is 2 to 5 μm, and the layers are formed by plating or the like. That is, the electrode material 16 is brought into contact with the surface of the piezoelectric element.

このように構成される電極板12a、12b、…は、第1図で
示されるように圧電素子11a、11b、…と交互に積層され
るようになるものであるが、上記電極板12a、12b、…は
順次突起13a〜13cが互いに60°づつずれて積層されるよ
うにしている。したがって、電極板12a、12b、…それぞ
れの突起13a〜13cは、一枚おきにその位置が一致するよ
うになるものであり、この突起13a〜13cを折曲して形成
した係止爪14a〜14cが、電極板12a、12b、…の一枚おき
に互いに接触されるようになる。
The electrode plates 12a, 12b, ... Having such a structure are to be alternately laminated with the piezoelectric elements 11a, 11b, .. As shown in FIG. , ... are arranged such that the projections 13a to 13c are sequentially displaced from each other by 60 °. Therefore, the protrusions 13a to 13c of the electrode plates 12a, 12b, ... Respectively have the positions thereof aligned with each other, and the locking claws 14a to 14c formed by bending the protrusions 13a to 13c. Every other pair of electrode plates 12a, 12b, ... Will come into contact with each other.

ここで、上記係止爪14a〜14cそれぞれに横方向に突出す
る突出片17a〜17cを形成し、この突出片17a〜17cを直角
に折曲して起こして、この突出片に例えば幅1mm厚さ50
ミクロンの金属リボン18a、18b、…をスポット溶接ある
いはシーム溶接によって接続するようにすれば、電極板
12a、12b、…が一枚おきに共通に接続されるようにな
る。そして、上記金属リボンの対向する位置にあるもの
を、電極導出線19、20として取出せば、上記複数の圧電
素子11a、11b、…は並列接続された状態となり、上記電
極導出線19および20の間に電圧を印加制御することによ
って、圧電素子11a、11b、…を積層した圧電体装置が伸
縮制御されるようになるものである。
Here, projecting pieces 17a to 17c projecting in the lateral direction are formed on the locking claws 14a to 14c, respectively, and the projecting pieces 17a to 17c are bent at a right angle and raised to have a width of 1 mm, for example. 50
If the micron metal ribbons 18a, 18b, ... Are connected by spot welding or seam welding, the electrode plate
Every other 12a, 12b, ... will be commonly connected. Then, if the metal ribbons at the opposite positions are taken out as the electrode lead-out lines 19 and 20, the plurality of piezoelectric elements 11a, 11b, ... Are connected in parallel, and the electrode lead-out lines 19 and 20 are connected. By controlling the application of a voltage between them, the piezoelectric device in which the piezoelectric elements 11a, 11b, ... Are laminated is controlled to expand and contract.

すなわち、上記のように構成される圧電体装置にあって
は、電極板12a、12b、…はそれぞれ金属板15とその両面
の圧電素子11a、11b、…と接触する電極材料16の中心位
置が正確に一致する状態に構成されているものであり、
電極板12a、12b、…の強度部材となる金属板15が中心位
置の一致された電極材料16を介して圧電素子に接触さ
れ、この圧電素子に対して均等圧力が効果的に作用させ
られるようになる。
That is, in the piezoelectric device having the above-described structure, the electrode plates 12a, 12b, ... Have the center position of the electrode material 16 in contact with the metal plate 15 and the piezoelectric elements 11a, 11b ,. Is configured to be an exact match,
The metal plate 15, which is a strength member of the electrode plates 12a, 12b, ... Is brought into contact with the piezoelectric element through the electrode material 16 whose center position is matched, so that uniform pressure is effectively applied to this piezoelectric element. become.

また、上記電極板12a、12b、…は、係止爪14a、14b、…
によって圧電素子11a、11b、…それぞれとの相互位置関
係が正確に設定されるものであり、この圧電素子11a、1
1b、…それぞれと電極板12a、12b、…それぞれとの中心
位置関係も正確に設定される。そして、このような積層
状態で、電極板12a、12b、…それぞれは軟らかい電極材
料16の層を介して接触されるものであり、電極板12a、1
2b、…それぞれと圧電素子11a、11b、…それぞれとの密
着性も安定して良好な状態に保たれ、この電極板12a、1
2b、…の強度は金属板15によって確実に保持されるよう
になる。したがって、この圧電体装置に対して、圧力加
重が作用する状態となっても、圧電素子11a、11b、…に
歪み応力が作用することが効果的に抑制することがで
き、この圧電素子11a、11b、…にクラックを発生させる
ような事故の発生を効果的に抑制できるものである。
Further, the electrode plates 12a, 12b, ... Have locking claws 14a, 14b ,.
The mutual positional relationship with each of the piezoelectric elements 11a, 11b, ... Is accurately set by the piezoelectric elements 11a, 1b.
The center positional relationship between each of the electrodes 1b, ... And each of the electrode plates 12a, 12b ,. Then, in such a laminated state, the electrode plates 12a, 12b, ... Are brought into contact with each other through the layer of the soft electrode material 16, and the electrode plates 12a, 1b
2b, ... and the piezoelectric elements 11a, 11b ,.
The strength of 2b, ... Is surely held by the metal plate 15. Therefore, it is possible to effectively suppress the strain stress from acting on the piezoelectric elements 11a, 11b, ... Even if a pressure load acts on the piezoelectric element. It is possible to effectively suppress the occurrence of accidents that cause cracks in 11b, ....

第3図はこの発明の他の実施例を示しているもので、電
極板21a、21b、…は圧電素子11a、11b、…と等しい直径
の円板状に構成されるもので、圧電素子11a、11b、…と
上記電極板21a、21b、…とは前記実施例と同様に交互に
積層し、円筒状の樹脂によって構成した容器22の中に収
納するようにしている。この場合、上記電極板21a、21
b、…それぞれには、外周縁から突出する1個の係止爪2
3を形成するものであり、また容器22には軸線に平行な
一対のガイド溝24a、24bを形成する。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, in which the electrode plates 21a, 21b, ... Are formed in a disk shape having the same diameter as the piezoelectric elements 11a, 11b ,. , 11b, ... And the electrode plates 21a, 21b, .. are alternately laminated in the same manner as in the above-mentioned embodiment, and are housed in a container 22 made of a cylindrical resin. In this case, the electrode plates 21a, 21
b, ... One locking claw 2 protruding from the outer peripheral edge
The container 22 is formed with a pair of guide grooves 24a, 24b parallel to the axis.

すなわち、圧電素子11a、11b、…と交互に積層される電
極板21a、21b、…が容器22に収納される場合、各電極板
21a、21b、…の係止爪23が、交互にガイド溝24a、24bに
挿入され、ガイドされるようにするものであり、この係
止爪23によって電極板21a、21b、…と圧電素子11a、11
b、…との相互位置関係が正確に設定されるようにして
いる。そして、このガイド溝24a、24bそれぞれから容器
22の外部に突出する係止爪23を共通に接続することによ
って、この圧電体装置に対して電圧を供給制御する導出
端子が構成されるようにしているものである。
That is, when the electrode plates 21a, 21b, ... Which are alternately laminated with the piezoelectric elements 11a, 11b ,.
The engaging claws 23 of 21a, 21b, ... Are alternately inserted into the guide grooves 24a, 24b so as to be guided, and the engaging claws 23 allow the electrode plates 21a, 21b ,. , 11
The mutual positional relationship with b, ... is set accurately. Then, from the guide grooves 24a, 24b respectively
By connecting the locking claws 23 projecting to the outside of 22 in common, a lead-out terminal for controlling the supply of voltage to this piezoelectric device is configured.

すなわち、この実施例の場合には、容器22内で積層構造
体を構成するようにしたので、電極板21a、21b、…を圧
電素子11a、11b、…と等しい直径に構成することがで
き、圧電素子11a、11b、…と電極板21a、21b、…との接
触面積を最大に設定することができるようになるもので
ある。したがって、より確実に圧電素子11a、11b、…そ
れぞれに対する印加電圧の設定制御が安定して実行でき
るようになるものである。
That is, in the case of this embodiment, since the laminated structure is configured in the container 22, the electrode plates 21a, 21b, ... Can be configured to have the same diameter as the piezoelectric elements 11a, 11b ,. It is possible to set the contact area between the piezoelectric elements 11a, 11b, ... And the electrode plates 21a, 21b ,. Therefore, the setting control of the applied voltage to each of the piezoelectric elements 11a, 11b, ... Can be stably executed more reliably.

ここで、圧電素子11a、11b、…の両面の全面に、スクリ
ーン印刷等の手段によって銀、あるいは銅等の軟らかい
金属材料による電極層を形成し、この圧電素子の相互間
に介在される電極板を硬い金属材料によって構成するよ
うにすることが考えられるものであるが、このようにし
たのでは、上記軟らかい電極材料が圧電素子の側面にも
付着するようになり、隣接する電極相互間で短絡するよ
うな事故が発生するおそれがある。そして、このような
問題点を解決するために、電極材料による層を圧電素子
の直径より小さな範囲に限定して形成するようにする
と、この電極材料による層と電極板との中心位置を正確
に設定することが困難となり、電極材料による層を介し
て圧電素子に歪み応力が掛かり易くなる。したがって、
大きな加重が作用した場合に圧電素子に事故が発生し易
い状態となり効果的でない。
Here, an electrode layer made of a soft metal material such as silver or copper is formed on both surfaces of each of the piezoelectric elements 11a, 11b, ... By means of screen printing or the like, and an electrode plate interposed between the piezoelectric elements. It is conceivable to use a hard metal material for this, but with this method, the soft electrode material also adheres to the side surface of the piezoelectric element, causing a short circuit between adjacent electrodes. There is a risk that such an accident may occur. Then, in order to solve such a problem, when the layer made of the electrode material is formed so as to be limited to a range smaller than the diameter of the piezoelectric element, the center position of the layer made of the electrode material and the electrode plate is accurately set. It becomes difficult to set, and strain stress is easily applied to the piezoelectric element through the layer made of the electrode material. Therefore,
When a large load is applied, an accident is likely to occur in the piezoelectric element, which is not effective.

これに対して、上記第1および第2の実施例に示したよ
うに構成すれば、電極板が強度部材となる金属板と、接
触部材となる電極材料の中心位置が正確に一致する状態
に設定されているものであるため、圧電素子に対して不
要な歪み応力が作用する状態を効果的に排除できるもの
である。
On the other hand, with the configuration as shown in the first and second embodiments, the center position of the metal plate that serves as the strength member of the electrode plate and the center position of the electrode material that serves as the contact member are accurately aligned. Since it is set, the state in which unnecessary strain stress acts on the piezoelectric element can be effectively eliminated.

第4図はさらに他の実施例を示しているもので、この実
施例にあっては、積層される複数の圧電素子11は正方形
の板状に構成されている。そして、この圧電素子11の両
面に接触される状態で、上記圧電素子11の1つの片の幅
よりやや小さな幅のリボン状の第1および第2の電極板
25、26を互いに直行する方向に延びるように設定する。
FIG. 4 shows still another embodiment. In this embodiment, the plurality of laminated piezoelectric elements 11 are formed in a square plate shape. Then, the ribbon-shaped first and second electrode plates having a width slightly smaller than the width of one piece of the piezoelectric element 11 while being in contact with both surfaces of the piezoelectric element 11.
Set 25 and 26 so as to extend in a direction perpendicular to each other.

このような状態で、さらに電極板26の上に次ぎの圧電素
子を積層し、第1の電極板25を線aに対応して折曲して
上記積層した圧電素子の上に折返し積層し、さらにこの
折返された電極板25の上に次ぎの圧電素子を積層し、こ
の圧電素子の上に第2の電極板26を線bで折返し積層さ
せるようにする。すなわち、第1および第2の電極板25
および26は交互に降り返し積層するようにするものであ
り、その第1および第2の電極板25と26との間にそれぞ
れ正方形上の圧電素子が介在設定されるようにするもの
である。
In this state, the next piezoelectric element is further laminated on the electrode plate 26, the first electrode plate 25 is bent corresponding to the line a, and is folded and laminated on the laminated piezoelectric element, Further, the next piezoelectric element is laminated on the folded electrode plate 25, and the second electrode plate 26 is folded and laminated along the line b on the piezoelectric element. That is, the first and second electrode plates 25
And 26 are arranged so that they are alternately returned and laminated, and square piezoelectric elements are interposed between the first and second electrode plates 25 and 26, respectively.

[発明の効果] 以上のようにこの発明に係る積層型の圧電体装置にあっ
ては、積層後に、電極板に形成されていた軟質電極が圧
電素子の電極として機能するので、最初は圧電素子に電
極を形成しないようにしている。このために圧電素子の
側面に電極材料が付着し短絡事故を生じる要因を除くこ
とができ安全性を高めることができる。また積層される
複数の圧電素子それぞれの間に介在設定される電極板
が、強度部材として作用する金属板の少なくとも上記圧
電素子に接触する面に軟らかい金属材料により電極材料
層が形成されるようになっている。したがって、この電
極板が上記金属板と電極材料層の中心位置が正確に一致
する状態で構成されるようになるものであるため、この
電極材料層により電極板と圧電素子との間の接触状態を
密接な状態とすると共に、この圧電体装置に大きな加重
が作用した場合でも、圧電素子に大きな歪み応力を作用
させないようにすることが容易な状態とされる。したが
って、この圧電体装置は大きな加重に対して効果的に耐
え得る構造とされるものであり、例えば車両用の制動装
置において制動力を発生する機構等も効果的に構成でき
るようになり、その他種々の電圧制御されるアクチュエ
ータ機構として効果的に使用できるようになるものであ
る。
As described above, in the laminated piezoelectric device according to the present invention, since the soft electrode formed on the electrode plate functions as an electrode of the piezoelectric element after the lamination, the piezoelectric element is initially formed. The electrode is not formed on. For this reason, it is possible to eliminate the factor that causes the electrode material to adhere to the side surface of the piezoelectric element and cause a short-circuit accident, thereby improving safety. Further, the electrode plate interposed between each of the plurality of laminated piezoelectric elements is such that an electrode material layer is formed of a soft metal material on at least the surface of the metal plate acting as a strength member in contact with the piezoelectric element. Has become. Therefore, since the electrode plate is configured such that the center positions of the metal plate and the electrode material layer are exactly aligned with each other, the contact state between the electrode plate and the piezoelectric element is caused by the electrode material layer. Is brought into a close contact state, and it is easy to prevent a large strain stress from being applied to the piezoelectric element even when a large load is applied to this piezoelectric device. Therefore, this piezoelectric device has a structure capable of effectively withstanding a large load, and for example, a mechanism for generating a braking force in a vehicle braking device can be effectively configured. The actuator mechanism can be effectively used as various voltage-controlled actuator mechanisms.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明に係る積層型の圧電体装置を説明する
一部分解して示した構成図、第2図は上記実施例で使用
される電極板を取出して示すもので、(A)は平面図、
(B)は(A)図のb−b線断面図、第3図および第4
図はそれぞれこの発明の他の実施例を説明する構成図、
第5図は圧電素子のクラック発生状態を説明する曲線図
である。 11、11a、11b、…圧電素子、12、12a、12b、…、21a、2
1b、25、26…電極板、13a〜13c…突起、14a〜14c、23…
係止爪、15…金属板、16…電極材料(軟質)。
FIG. 1 is a partially exploded configuration diagram illustrating a laminated piezoelectric device according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an electrode plate used in the above-described embodiment, in which FIG. Plan view,
(B) is a cross-sectional view taken along line bb of (A), FIG. 3 and FIG.
The drawings are block diagrams respectively explaining other embodiments of the present invention.
FIG. 5 is a curve diagram for explaining a crack generation state of the piezoelectric element. 11, 11a, 11b, ... Piezoelectric element, 12, 12a, 12b, ..., 21a, 2
1b, 25, 26 ... Electrode plate, 13a-13c ... Protrusion, 14a-14c, 23 ...
Locking claw, 15 ... Metal plate, 16 ... Electrode material (soft).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹羽 準 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−211819(JP,A) 特開 昭60−98612(JP,A) 特開 昭59−2385(JP,A) 実開 昭58−172392(JP,U) 実公 昭54−30953(JP,Y2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor, Jun Niwa, 1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi, Nihon Denso Co., Ltd. (56) References JP-A-59-211819 (JP, A) JP-A-60 -98612 (JP, A) JP 59-2385 (JP, A) Actual development 58-172392 (JP, U) Actual public 54-30953 (JP, Y2)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】板状の形状を有し、かつ両面に電極を形成
していない複数の圧電素子と、板状の形状を有し、かつ
電極板本体の両面に軟質金属よりなる電極層が形成さ
れ、該電極層に比較して前記電極板本体が硬質の金属よ
りなる複数の電極板と、を具備し、 前記複数の圧電素子のそれぞれの間に前記複数の各電極
板を介在して前記複数の圧電素子を積層、配置し、前記
各電極板の前記電極層を前記圧電素子の前記両面にそれ
ぞれ接触させた構造としたことを特徴とする積層型の圧
電体装置。
1. A plurality of piezoelectric elements having a plate shape and not having electrodes formed on both surfaces thereof, and an electrode layer having a plate shape and made of a soft metal on both surfaces of an electrode plate body. And a plurality of electrode plates made of a metal whose electrode plate body is harder than the electrode layers, wherein the plurality of electrode plates are interposed between the plurality of piezoelectric elements. A laminated piezoelectric device, wherein the plurality of piezoelectric elements are laminated and arranged, and the electrode layers of the electrode plates are in contact with the both surfaces of the piezoelectric element, respectively.
【請求項2】上記電極層を構成する電極材料は、銅、
銀、アルミニウムの一種によって構成されるようにした
特許請求の範囲第1項記載の積層型の圧電体装置。
2. The electrode material forming the electrode layer is copper,
The laminated piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric device is made of one of silver and aluminum.
【請求項3】上記電極板は、少なくとも上記圧電素子よ
り小さい面積によって構成され、その外周部に上記積層
される圧電素子の外周部で折曲される係止爪が、電極導
出線として一体に形成されるようにして構成され、上記
電極板が上記圧電素子の中心位置に設定された状態で互
いに積層されるようにした特許請求の範囲第1項記載の
積層型の圧電体装置。
3. The electrode plate has at least an area smaller than that of the piezoelectric element, and a locking claw bent at the outer peripheral portion of the laminated piezoelectric element is integrally formed on the outer peripheral portion thereof as an electrode lead wire. The laminated piezoelectric device according to claim 1, wherein the electrode plates are formed so as to be laminated with each other in a state where the electrode plates are set at the center positions of the piezoelectric elements.
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