JPH0744031Y2 - 圧電アクチュエータ - Google Patents
圧電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH0744031Y2 JPH0744031Y2 JP1987059289U JP5928987U JPH0744031Y2 JP H0744031 Y2 JPH0744031 Y2 JP H0744031Y2 JP 1987059289 U JP1987059289 U JP 1987059289U JP 5928987 U JP5928987 U JP 5928987U JP H0744031 Y2 JPH0744031 Y2 JP H0744031Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric actuator
- displacement
- cutout
- laminated piezoelectric
- notch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 本考案は、圧電体の伸縮を応用する圧電アクチュエータ
に関するもので、特に積層型圧電アクチュエータの変位
拡大機構に関する。
に関するもので、特に積層型圧電アクチュエータの変位
拡大機構に関する。
従来、圧電アクチュエータとしては、分極の方向の伸縮
を効果的に用いるために工夫された積層型圧電アクチュ
エータと、分極と直角方向の伸縮を効果的に用いること
ができる圧電バイモルフ型圧電アクチュエータとに分類
できる。前者は発生する力は大きいが、数cmの長さで数
十μｍの変位程度であり、そのため用途によって拡大機
構を用い、その変位を数十倍から数百倍に拡大して用い
られている。後者のバイモルフ型圧電アクチュエータの
場合は、構造そのものに変位拡大機構の要素を有してお
り、数cmの長さのもので発生する。変位量は数mmに達す
るものが得られる。反面、発生する力は数十グラム程度
であること、さらに構造上、強度的に弱く破損し易い欠
点がある。
を効果的に用いるために工夫された積層型圧電アクチュ
エータと、分極と直角方向の伸縮を効果的に用いること
ができる圧電バイモルフ型圧電アクチュエータとに分類
できる。前者は発生する力は大きいが、数cmの長さで数
十μｍの変位程度であり、そのため用途によって拡大機
構を用い、その変位を数十倍から数百倍に拡大して用い
られている。後者のバイモルフ型圧電アクチュエータの
場合は、構造そのものに変位拡大機構の要素を有してお
り、数cmの長さのもので発生する。変位量は数mmに達す
るものが得られる。反面、発生する力は数十グラム程度
であること、さらに構造上、強度的に弱く破損し易い欠
点がある。
ところで、前者の積層型圧電アクチュエータの変位拡大
機構は、従来てこを用いたものが主であり、これを多段
にして数十倍から数百倍の変位の拡大を得ているが、一
般にてこの多段構成を利用するため、構造が複雑とな
り、機械的損失が大きく計算通りの拡大比が得られな
い。また、構成が２次元的に空間を利用しているため、
体積が大きくなりすぎる等の欠点がある。特に、細長い
空間を利用することはこの構成では困難である。
機構は、従来てこを用いたものが主であり、これを多段
にして数十倍から数百倍の変位の拡大を得ているが、一
般にてこの多段構成を利用するため、構造が複雑とな
り、機械的損失が大きく計算通りの拡大比が得られな
い。また、構成が２次元的に空間を利用しているため、
体積が大きくなりすぎる等の欠点がある。特に、細長い
空間を利用することはこの構成では困難である。
本考案はかかる点に鑑み、簡便な構造で製作が容易であ
ること、細長い空間の利用に適した積層型圧電アクチュ
エータの変位拡大機構を提案することを主たる目的とす
る。
ること、細長い空間の利用に適した積層型圧電アクチュ
エータの変位拡大機構を提案することを主たる目的とす
る。
以下本考案の一実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は本考案の一例を示す図である。１は積層型圧電
アクチュエータを示し、アクチュエータ１の各々は並列
接触され、一定の直流電圧を印加すると長さ方向に伸び
Δｌを生じるものである。そして個々の積層型圧電アク
チュエータ１は、弾性角材２の一定間隔に設けた台形状
に切り欠いた第１の切欠部３に両端が接して設けられて
いる。したがって、積層型圧電アクチュエータ１の作動
によって角材２の接触部分が押し拡げられるため、反対
側の三角形の第２の切欠部４の頂点を中心にして微小角
Δθだけの回転変位を生ずることになる。従って、第２
図に示す如く、角材２の一端を固定した場合、自由他端
は各部の微小角の回転変位の総和によってδだけ矢印の
方向に屈曲することになる。
アクチュエータを示し、アクチュエータ１の各々は並列
接触され、一定の直流電圧を印加すると長さ方向に伸び
Δｌを生じるものである。そして個々の積層型圧電アク
チュエータ１は、弾性角材２の一定間隔に設けた台形状
に切り欠いた第１の切欠部３に両端が接して設けられて
いる。したがって、積層型圧電アクチュエータ１の作動
によって角材２の接触部分が押し拡げられるため、反対
側の三角形の第２の切欠部４の頂点を中心にして微小角
Δθだけの回転変位を生ずることになる。従って、第２
図に示す如く、角材２の一端を固定した場合、自由他端
は各部の微小角の回転変位の総和によってδだけ矢印の
方向に屈曲することになる。
屈曲による変位量δは、第３図及び第４図に示す如く、
以下の通り求めることができる。各アクチュエータにお
ける微小変位Δｌと微小回転Δθの関係は第３図により
幾何学的に求められ、 Δθ＝２Δl/t（但し、ｔは角材２の厚み） の関係がある。
以下の通り求めることができる。各アクチュエータにお
ける微小変位Δｌと微小回転Δθの関係は第３図により
幾何学的に求められ、 Δθ＝２Δl/t（但し、ｔは角材２の厚み） の関係がある。
したがって、第１図で構成される２個の積層型圧電アク
チュエータによる変位δは、第４図に示す如く、以下の
通り求めることができる。
チュエータによる変位δは、第４図に示す如く、以下の
通り求めることができる。
δ＝δ1＋δ2＝LsinΔθ＋Lsin（Δθ＋Δθ） ≒ＬΔθ＋2LΔθ＝3LΔθ ＝3L×２Δl/t＝6LΔl/t （但し、Ｌは切欠部４の相互間） となる。
したがって、Ｌが20mm、ｔが3mm、積層型圧電アクチュ
エータの伸びΔｌが10μｍの場合、 δ＝６×20×3/10＝400μｍとなる。
エータの伸びΔｌが10μｍの場合、 δ＝６×20×3/10＝400μｍとなる。
尚、積層型圧電アクチュエータ１を嵌合する切欠部３を
台形状としたのは、圧電アクチュエータ１の伸びによっ
て微小回転が生じるとき、圧電アクチュエータ１への機
械的接触の場合に回転が容易にならしめるための工夫で
あり、鋭角部の先端を円形の切り取り部６としたのは、
動作による亀裂が発生させないためのものである。ま
た、反対側の三角形の切欠部４は屈曲を容易にさせるた
めの工夫であり、円形の切欠部６は前述と同じ意味であ
る。
台形状としたのは、圧電アクチュエータ１の伸びによっ
て微小回転が生じるとき、圧電アクチュエータ１への機
械的接触の場合に回転が容易にならしめるための工夫で
あり、鋭角部の先端を円形の切り取り部６としたのは、
動作による亀裂が発生させないためのものである。ま
た、反対側の三角形の切欠部４は屈曲を容易にさせるた
めの工夫であり、円形の切欠部６は前述と同じ意味であ
る。
本考案は従来の電磁駆動型アクチュエータの多くの部分
に代替えできる可能性を有しており、小型・軽量・低消
費電力等の圧電アクチュエータの本質的な特長と合わさ
り、幅広い応用の展開が可能である。特に、圧電リレ
ー、流体制御、硬貨処理、光学的応用の分野に有望であ
る。
に代替えできる可能性を有しており、小型・軽量・低消
費電力等の圧電アクチュエータの本質的な特長と合わさ
り、幅広い応用の展開が可能である。特に、圧電リレ
ー、流体制御、硬貨処理、光学的応用の分野に有望であ
る。
以上述べたごとく本考案によれば、弾性角材の一方側面
に一定の間隔をおいて深さが角材の幅の1/2以下の第１
の切欠部を設け、切欠部に積層型圧電アクチュエータを
挟み込み、第１の切欠部と同位置反対側面に深さが角材
の幅の1/2以下の第２の切欠部を設けたので、 小型・軽量大変位、大発生力のアクチュエータの提供が
可能となる。すなわち積層型圧電アクチュエータに印加
する電圧によって、たわみ量δを容易にコントロールで
きること、交流電圧を印加することにより、先端を振動
させることができる等、従来の圧電バイモルフに共通す
る動作を行なうことができることは勿論、圧電バイモル
フと異なり構造的に堅牢であり、発生力が大きいため、
拡大機構を構えた従来の積層型圧電アクチュエータに比
して、構造が単純で体積が小さい。また、細長い空間を
利用できる利点を有する。
に一定の間隔をおいて深さが角材の幅の1/2以下の第１
の切欠部を設け、切欠部に積層型圧電アクチュエータを
挟み込み、第１の切欠部と同位置反対側面に深さが角材
の幅の1/2以下の第２の切欠部を設けたので、 小型・軽量大変位、大発生力のアクチュエータの提供が
可能となる。すなわち積層型圧電アクチュエータに印加
する電圧によって、たわみ量δを容易にコントロールで
きること、交流電圧を印加することにより、先端を振動
させることができる等、従来の圧電バイモルフに共通す
る動作を行なうことができることは勿論、圧電バイモル
フと異なり構造的に堅牢であり、発生力が大きいため、
拡大機構を構えた従来の積層型圧電アクチュエータに比
して、構造が単純で体積が小さい。また、細長い空間を
利用できる利点を有する。
第１図は本考案の一実施例を示す図、第２図はその動作
説明に供する図、第３図及び第４図は動作原理の説明に
供する図である。 １……圧電アクチュエータ、２……弾性角材、３……第
１の切欠部、４……第２の切欠部。
説明に供する図、第３図及び第４図は動作原理の説明に
供する図である。 １……圧電アクチュエータ、２……弾性角材、３……第
１の切欠部、４……第２の切欠部。
Claims (1)
- 【請求項１】弾性角材の一方側面に一定の間隔をおいて
深さが角材の幅の1/2以下の第１の切欠部を設け、切欠
部に積層型圧電アクチュエータを挟み込み、第１の切欠
部と同位置反対側面に深さが角材の幅の1/2以下の第２
の切欠部を設けたことを特徴とする圧電アクチュエー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987059289U JPH0744031Y2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987059289U JPH0744031Y2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 圧電アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63167760U JPS63167760U (ja) | 1988-11-01 |
| JPH0744031Y2 true JPH0744031Y2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=30890642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987059289U Expired - Lifetime JPH0744031Y2 (ja) | 1987-04-21 | 1987-04-21 | 圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0744031Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0745972Y2 (ja) * | 1989-01-19 | 1995-10-18 | 日本電気株式会社 | 圧電アクチュエータ |
| JP2542154B2 (ja) * | 1992-11-26 | 1996-10-09 | 山一電機株式会社 | 圧電アクチェ―タ― |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58213484A (ja) * | 1982-06-04 | 1983-12-12 | Nec Corp | 差動型変位発生機構 |
| JPS60147926A (ja) * | 1984-01-12 | 1985-08-05 | Nec Kansai Ltd | 磁気ヘツド駆動素子 |
-
1987
- 1987-04-21 JP JP1987059289U patent/JPH0744031Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63167760U (ja) | 1988-11-01 |
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