JPH0736462U - 積層型電歪素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造でかつ低コストで機械的な破壊や
発熱を防止しうる積層型電歪素子を実現すること。 【構成】 積層型電歪素子に於いて、内部電極(2,4) が
外部電極(3,5) と未接続の部分（不活性部）の長さを徐
々に変えることにより、逆圧電効果あるいは電歪効果に
よる累積歪みによって生じる剪断応力を１点ではなく、
複数個所に分散したことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、例えば油圧バルブ開閉用、インクジェット用、ハードディスクドラ イブ用等の精密な位置決めを行うアクチュエータに使用される積層型電歪素子に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、電歪効果を利用した素子として、図２に示すようなものがある。図示す るように、内部電極２，４は一つおきに一定の距離素子の内側にひっこんでいる 。逆にいうと、内部電極２，４は一つおきに素子端面に露出しており、外部電極 ３，５により一つおきに電気的に接続している。内部電極に垂直に分極を施し、 外部電極に電圧を加えると、内部電極に挟まれた電歪材（圧電材）に電界が加わ り、逆圧電効果あるいは電歪効果により素子は縦、横にのび、ちぢみする。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来の図２に示すような素子では、内部電極板２，４が重なり合わな い部分が負の外部電極５の側と正の外部電極３の側にそれぞれ形成される。その ため、外部電極３，５に電圧がかけられらると、内部電極板２，４の重なり合う 部分に強い電界がかけられる一方で、重なり合わない部分には電界がかけられな いことになる。電歪量はその電界の大きさに比例するため、重なり合う部分は大 きく変形し（以下、この部分を活性部分という）、重なり合わない部分はあまり 変形しない（以下、この部分を不活性部分という）。この結果、活性部分と不活 性部分との境界に応力が生じ、応力印加が繰り返されると素子が機械的に破壊さ れたり、発熱したりするという欠点をもっていた。

【０００４】 これに対するため、別の方式として特開平２−７９４８２号公報に記載されて いるように、スルーホールを介して各内部電極板を一層おきに接続するものや、 特開昭６１−２７６８８号公報及び特開昭６０−２４７９８１号公報に記載され ているように、端部に露出している内部電極板を電気泳動法等により一層おきに 絶縁し、外部電極を介して一層おきに接続するもの（全面電極方式）がある。

【０００５】 しかし、スルーホールを介して各内部電極板を一層おきに接続する方式では、 ３ｍｍ角以下の小さな素子の場合、活性部分の面積が相対的に小さくなり効率が 低下する。さらに、全面電極方式では、工程が複雑でコストも高くなる。又、圧 電材の厚みをあまり薄くできなく５０〜６０μｍが限界である。その結果低圧駆 動、小型化に支障が生じる。

【０００６】 そこで、本考案は、簡単な構造でかつ低コストで機械的な破壊や発熱を防止し うる積層型電歪素子を実現することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上述の不活性部の距離が徐々に変わる様に、内部電極を形成していることを特 徴とする。

【０００８】

【作用】

変位の累積により、不活性部と活性部の境界で剪断応力が生じるが上述の方法 で、不活性部と活性部の境界が数点に分散することになり、剪断応力も分散する ことになり、簡単な構造で且つ低コストで素子の機械的破壊や発熱を防止しうる 積層型電歪素子を実現することができる。

【０００９】

【実施例】

図１に本考案による実施例の側面図を示す。図示するように正の外部電極３か ら正の内部電極板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆが、負の外部電極５から 負の内部電極板４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅが、それぞれ上面から電歪材料か らなる層１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊを介し て、互いに平行に重ね合わされるように伸ばされている。

【００１０】 正の外部電極３の側において、正の内部電極板２ａ〜２ｆの全てが、正の外部 電極３の側から負の外部電極５に向かって伸びている。一方、負の内部電極板４ ａは、その端が正の外部電極３から距離ω離されているため、この範囲で上述し た不活性部が存在することになる。次に負の内部電極板４ｂは、正の外部電極３ から距離２ω離されているため、この範囲で不活性部が存在することになる。負 の内部電極板４ｃは、正の外部電極３から距離３ω離されているため、この範囲 で不活性部が存在することになる。負の内部電極板４ｄは、正の外部電極３から 距離２ω離されているため、この範囲で不活性部が存在することになる．負の内 部電極板４ｅは、正の外部電極３から距離ω離されているため、この範囲で不活 性部が存在することになる。以上のことをまとめると、正の電極３から距離ωの 範囲に存在する薄板１の活性部の層数は０個、正の電極３から距離ωないし２ω の範囲に存在する薄板１の活性部の層数は層１ａ，１ｂ，１ｉ，１ｊの４個、正 の外部電極３から距離２ωないし３ωの範囲に存在する薄板１の活性部の層数は 層１ａ〜１ｄと層１ｇ〜１ｊの８個となり、正の外部電極３より距離３ωの所か ら中央部分の活性部の層数は、層１ａ〜１ｊの１０個となる。

【００１１】 一方、負の外部電極５の側において、負の内部電極板４ａ〜４ｅの全てが、負 の外部電極５の側から正の外部電極３に向かって伸びている。一方、正の内部電 極板２ａは、その端が負の外部電極５から距離ω離されているため、この範囲で 上述した不活性部が存在することになる。次に正の内部電極板２ｂは、負の外部 電極５から距離２ω離されているため、この範囲で不活性部が存在することにな る。正の内部電極板２ｃは、負の外部電極５から距離３ω離されているため、こ の範囲で不活性部が存在することになる。正の内部電極板２ｄは、負の外部電極 ５から距離２ω離されているため、この範囲で不活性部が存在することになる。 正の内部電極板２ｅは、負の外部電極５から距離ω離されているため、この範囲 で不活性部が存在することになる。正の内部電極板２ｆは、負の外部電極５から 距離２ω離されているため、この範囲で不活性部が存在することになる。以上の ことをまとめると、負の外部電極５から距離ωの範囲に存在する薄板１の活性部 の層数は０個、負の外部電極５から距離ωないし２ωの範囲に存在する薄板１の 活性部の層数は層１ａ，１ｈ，１ｉの３個、負の外部電極５から距離２ωないし ３ωの範囲に存在する薄板１の活性部の層数は層１ａ〜１ｃと層１ｆ〜１ｊの８ 個となり、負の外部電極５より距離３ωの所から中央部分の活性部の層数は、層 １ａ〜１ｊの１０個となる。

【００１２】 このように、各外部電極３，５から内部に向かって、活性部となる層数が増え るにつれて、電歪量もそれに伴い順次大きくなる。従って、電歪による応力も、 外部電極３，５の中間から外部電極３，５に向かって比較的緩やかに変化するこ とになるため、素子の破壊や発熱が起こりにくくなる。また、このような素子は 、簡単に、安価に製造することができる。

【００１３】 なお、本実施例では層の数を１０個としたが、層の数は１０個に限られない。

【００１４】 また、上述した実施例とは逆に、上面及び下面に配置された内部電極板から内 部に配置されたものにしたがって、その長さを除々に長くするように配置しても 同様の効果が得られる。

【００１５】 本考案は、特に横効果歪を利用した細く長い電歪素子（例えば、２００μｍ巾 ×７ｍｍ位の）に特に有効である。

【００１６】

【考案の効果】

本考案によれば、簡単な構造でかつ低コストで機械的な破壊や発熱を防止する ことができる積層型電歪素子を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による積層型電歪素子の一実施例を示す
側面図。

【図２】従来の積層型電歪素子を示す側面図。

【符号の説明】

１ 薄板 ２ 正の内部電極板 ３ 正の外部電極 ４ 負の内部電極板 ５ 負の外部電極

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】焼結すると電歪効果を有する材料でシート
   を作製し、そのシートの上面に焼結して導電体となる材
   料を形成し（内部電極となる）、これを積層し、内部電
   極が一層おきに異なる外部電極に接続されている積層型
   電歪素子に於いて、内部電極が、外部電極と未接続の部
   分（不活性部となる）の長さを上面から徐々に短くなる
   ように形成されていることを特徴とする積層型電歪素
   子。
2. 【請求項２】前記内部電極が外部電極と未接続の部分
   （不活性部）の長さを上面から徐々に長くなるように形
   成されていることを特徴とする積層型電歪素子。
3. 【請求項３】焼成された電歪材の薄板に上記と同様に内
   部電極を形成し、接着等により積層した積層型電歪素
   子。