JPH0945972A - Actuator - Google Patents

Actuator

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JPH0945972A
JPH0945972A JP7190225A JP19022595A JPH0945972A JP H0945972 A JPH0945972 A JP H0945972A JP 7190225 A JP7190225 A JP 7190225A JP 19022595 A JP19022595 A JP 19022595A JP H0945972 A JPH0945972 A JP H0945972A
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JP
Japan
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layer
voltage
layers
actuator
positive
Prior art date
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Pending
Application number
JP7190225A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Oyama
仁 尾山
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPH0945972A publication Critical patent/JPH0945972A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an actuator having simple structure which can be produced at lower cost than a magnetostrictive element and can expand/contract more than a piezoelectric element by employing a low cost piezoelectric material for the first layer and a conductive magnetostrictive material for the second layer. SOLUTION: A positive voltage is applied to each second positive layer 2a having conductivity and a negative voltage is applied to each second negative layer 2b having conductivity thus applying an electric field to each first layer 1. Consequently, the first piezoelectric layer 1 expands/contracts in the laminating direction of a multilayer element depending on the level of voltage applied through the second positive and negative layers 2a, 2b. When a magnetic field is applied to the element part 10 in the laminating direction by conducting a coil, each second positive and negative layers 2a, 2b also exhibiting magnetostrictive effect expand/contract in the laminating direction depending on the strength of magnetic field. Consequently, the layer of element 5 at the element part 10 is elongated when a positive voltage is applied to the positive electrode 12 and a negative voltage is applied to the negative electrode 13.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直線的な変位が生
じるアクチュエータの構造に関するものであり、例え
ば、位置決め装置やポンプの駆動装置等に応用できるも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of an actuator that produces a linear displacement, and can be applied to, for example, a positioning device or a pump driving device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来において、位置決め装置やポンプの
駆動装置には、電磁モータを使用したものが一般的であ
ったが、更に高精度、高応答性及び小型化を実現するた
めに駆動部分に圧電素子や超磁歪合金を用いたものが開
発されている。該圧電素子を使用した例として日本機械
学会誌(C編)60巻571号(1994−3)P.9
56に示された圧電ポンプがある。また、上記超磁歪材
料を使用した例として日本機械学会誌(C編)59巻5
63号(1993−7)P.2112に示されたサーボ
バルブ等がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electromagnetic motor has been generally used as a positioning device or a driving device for a pump. However, in order to realize higher precision, high responsiveness and downsizing, a driving part is used. Those using a piezoelectric element or a giant magnetostrictive alloy have been developed. As an example of using the piezoelectric element, Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers (C edition), Volume 60, 571 (1994-3), p. 9
There is a piezoelectric pump shown at 56. In addition, as an example of using the above giant magnetostrictive material, Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers (C edition), 59, 5
63 (1993-7) P. There are servo valves and the like shown in 2112.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記圧電素子
は発生する変位量が微少であるため、使用部品の加工精
度を高めなければならなかったり、出力範囲も限られて
いた。そこで、構造的に変位を拡大する手段として、特
開昭62−230069号明細書で、バネとおもりの共
振を利用して圧電素子による変位を拡大する装置が開示
されており、更に、てこの原理や断面積と圧力の関係を
用いたりしたものが知られている。しかし、これらにお
いても、アクチュエータとして位置決め装置やポンプの
駆動装置等に使用するには、コストが高く、装置が大型
化し、更に、発生できる力が圧電素子の変位を拡大する
拡大率が大きくなるにつれて小さくなるという問題があ
った。
However, since the amount of displacement generated by the piezoelectric element is very small, it is necessary to improve the processing accuracy of the parts used and the output range is limited. Therefore, as a means for structurally magnifying the displacement, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-230069 discloses a device for magnifying the displacement by a piezoelectric element by utilizing the resonance of a spring and a weight. It is known to use the principle or the relationship between cross-sectional area and pressure. However, even in these cases, as the actuator is used as a positioning device, a drive device for a pump, etc., the cost is high, the device becomes large, and the force that can be generated further increases the expansion rate for expanding the displacement of the piezoelectric element. There was a problem of becoming smaller.

【0004】また、上記超磁歪素子は、発生する変位量
が上記圧電素子よりも大きいが、磁歪効果の大きいテル
フェノールD等の超磁歪材料が、高価な稀土類元素を主
成分としているため、材料コストが高くなるという問題
があった。特に、超磁歪素子を使用するほどの変位量は
必要なく、上記圧電素子を使用した場合では変位量が少
ないといった場合においても、高価な超磁歪材料を使用
するしかなく、材料コストの高いものとなっていた。
Further, although the amount of displacement generated in the giant magnetostrictive element is larger than that in the piezoelectric element, the giant magnetostrictive material such as terphenol D having a large magnetostrictive effect contains an expensive rare earth element as a main component. There is a problem that the material cost becomes high. In particular, the amount of displacement is not required to use a giant magnetostrictive element, and even when the amount of displacement is small when using the piezoelectric element, there is no choice but to use an expensive giant magnetostrictive material, and the material cost is high. Was becoming.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段及び効果】本発明は、上記
のような問題を解決するためになされたものであり、圧
電効果を有する第1の層と、導電性を有すると共に磁歪
効果を有する第2の層とからなり、少なくとも1つの第
1の層を第2の層で挟むように該第1の層と第2の層を
交互に積層して形成された素子部と、該素子部の第2の
層に電圧を印加して、上記第1の層に所望の電界を加え
る電圧制御部と、上記素子部の積層方向と平行な磁界を
形成する電磁コイルと、該電磁コイルに流す電流を制御
する電流制御部とからなり、上記第1の層に電界を加え
ると共に上記第2の層に磁界を加えて、上記素子部を変
位させることを特徴とするアクチュエータを提供するも
のであり、上記各第1の層が圧電効果によって伸縮し、
上記各第2の層が磁歪効果によってそれぞれ伸縮するた
め、上記各層の伸縮作用を加算するようにして素子部の
変位を大きくすることができる。
The present invention has been made to solve the above problems, and has a first layer having a piezoelectric effect and a magnetostrictive effect having conductivity. An element part formed by alternately laminating the first layer and the second layer so that at least one first layer is sandwiched between the second layer and the second layer; and the element part. A voltage controller for applying a voltage to the second layer of the first layer to apply a desired electric field to the first layer, an electromagnetic coil for forming a magnetic field parallel to the stacking direction of the element portion, and the electromagnetic coil. And an electric current control unit for controlling an electric current, wherein an electric field is applied to the first layer and a magnetic field is applied to the second layer to displace the element unit. , Each of the first layers expands and contracts due to the piezoelectric effect,
Since each of the second layers expands and contracts due to the magnetostrictive effect, the displacement of the element portion can be increased by adding the expansion and contraction action of each of the layers.

【0006】このため、上記第1の層に低コストである
圧電材料を使用し、上記第2の層に導電性を有した磁歪
材料を使用することにより、簡単な構成で、該磁歪材料
を使用した磁歪素子より低コストで、圧電素子よりも伸
縮量の大きいアクチュエータを得ることができる。例え
ば、上記圧電素子よりも大きく上記磁歪素子よりも小さ
い伸び量が必要な場合においてコストの低下を図ること
ができる。
Therefore, by using a low-cost piezoelectric material for the first layer and a magnetostrictive material having conductivity for the second layer, the magnetostrictive material can be formed with a simple structure. It is possible to obtain an actuator which is lower in cost than the used magnetostrictive element and has a larger expansion / contraction amount than the piezoelectric element. For example, cost reduction can be achieved when an expansion amount larger than that of the piezoelectric element and smaller than that of the magnetostrictive element is required.

【0007】本願の特許請求の範囲の請求項2に記載の
発明において、上記請求項1の各第2の層は、電圧を印
加するための電極をそれぞれ設けて上記第1の層の内部
電極をなし、上記電圧制御部は、該各第2の層の電極に
対して1つおきに正の電圧を印加し、その他の第2の層
の電極に負の電圧を印加して上記第1の層に電界を加え
ることを特徴とし、従来の積層型圧電素子では必須であ
るが伸縮に寄与しなかった内部電極に導電性の磁歪材料
を使用することにより、上記素子部のすべての層におい
て効率的に伸縮作用を得ることができる。
In the invention described in claim 2 of the present application, each second layer of the above-mentioned claim 1 is provided with an electrode for applying a voltage, and the internal electrode of the first layer is provided. The voltage control unit applies a positive voltage to every other electrode of the second layer and applies a negative voltage to the electrodes of the other second layers to apply the negative voltage to the electrodes of the other second layers. Characterized by applying an electric field to the layer of, by using a conductive magnetostrictive material for the internal electrodes that were essential in the conventional multilayer piezoelectric element but did not contribute to expansion and contraction, in all layers of the element part The expansion and contraction action can be efficiently obtained.

【0008】本願の特許請求の範囲の請求項3に記載の
発明は、圧電効果を有する第1の層と、導電性を有する
と共に磁歪効果を有する第2の層とからなり、少なくと
も1つの第1の層を第2の層で挟むように該第1の層と
第2の層を交互に積層し、該第1の層に電界を加えると
共に該第2の層に上記積層方向に磁界を加え、上記第1
及び第2の層を変位させることを特徴とするアクチュエ
ータを提供するものであり、上記各第1の層が圧電効果
によって伸縮し、上記各第2の層が磁歪効果によってそ
れぞれ伸縮するため、上記各層の伸縮作用を加算するよ
うにして変位を大きくすることができる。
The invention according to claim 3 of the present application comprises at least one first layer having a piezoelectric effect and a second layer having an electroconductivity and a magnetostriction effect. The first layer and the second layer are alternately laminated so that the first layer is sandwiched by the second layer, an electric field is applied to the first layer, and a magnetic field is applied to the second layer in the laminating direction. In addition, the first
And an actuator characterized by displacing a second layer, wherein each of the first layers expands and contracts by a piezoelectric effect, and each of the second layers expands and contracts by a magnetostrictive effect. The displacement can be increased by adding the stretching action of each layer.

【0009】このため、上記第1の層に低コストである
圧電材料を使用し、上記第2の層に導電性を有した磁歪
材料を使用することにより、簡単な構成で、該磁歪材料
を使用した磁歪素子より低コストで、圧電素子よりも伸
縮量の大きいアクチュエータを得ることができる。例え
ば、上記圧電素子よりも大きく上記磁歪素子よりも小さ
い伸び量が必要な場合においてコストの低下を図ること
ができる。
Therefore, by using a low-cost piezoelectric material for the first layer and a magnetostrictive material having conductivity for the second layer, the magnetostrictive material can be formed with a simple structure. It is possible to obtain an actuator which is lower in cost than the used magnetostrictive element and has a larger expansion / contraction amount than the piezoelectric element. For example, cost reduction can be achieved when an expansion amount larger than that of the piezoelectric element and smaller than that of the magnetostrictive element is required.

【0010】本願の特許請求の範囲の請求項4に記載の
発明において、上記請求項3の各第2の層は、電圧を印
加するための電極をそれぞれ設けて上記第1の層の内部
電極をなし、該各第2の層の電極に対して1つおきに正
の電圧を印加し、その他の第2の層の電極に負の電圧を
印加して上記第1の層に電界を加えることを特徴とし、
従来の積層型圧電素子では必須であるが伸縮に寄与しな
かった内部電極に導電性の磁歪材料を使用することによ
り、上記素子部のすべての層において効率的に伸縮作用
を得ることができる。
In the invention described in claim 4 of the present application, each second layer of claim 3 is provided with an electrode for applying a voltage, and the internal electrode of the first layer is provided. And applying a positive voltage to every other electrode of the second layer and applying a negative voltage to the electrodes of the other second layers to apply an electric field to the first layer. Characterized by
By using a conductive magnetostrictive material for the internal electrodes, which is essential in the conventional laminated piezoelectric element but does not contribute to expansion and contraction, it is possible to efficiently expand and contract in all the layers of the element part.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて、本発明を詳細に説明する。図1は、本発明のア
クチュエータに使用する積層素子の構造例を示した概略
図である。図1において、圧電効果を有する圧電材料か
らなる第1の層1と、導電性と磁歪効果を併せ持つ磁歪
材料からなる第2の層2が交互に繰り返して積層されて
いる。すなわち、積層素子5は、少なくとも1つの第1
の層1を第2の層2で挟むように交互に積層した構造を
なしており、該第2の層2は、それぞれ上記第1の層1
の内部電極を兼ねるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described in detail based on an embodiment shown in the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a structural example of a laminated element used for the actuator of the present invention. In FIG. 1, a first layer 1 made of a piezoelectric material having a piezoelectric effect and a second layer 2 made of a magnetostrictive material having both conductivity and magnetostrictive effect are alternately and repeatedly laminated. That is, the laminated element 5 includes at least one first
Layers 1 are alternately laminated so as to be sandwiched by the second layers 2, and the second layers 2 are each formed by the first layer 1 described above.
It also serves as an internal electrode.

【0012】上記積層素子5は、例えばテープキャステ
ィング法によって、圧電材料の原料粉末とバインダから
なる上記各第1の層1のグリーンシートを作製し、電極
となる上記各第2の層2においても、磁歪効果を有する
材料の粉末からなるグリーンシートを作製し、該各グリ
ーンシートを乾燥させた後キャリヤフィルムを剥離して
所定の寸法の四角形の板状になるように切断した後、上
記のような順に積み重ねて一体焼成して作製する。な
お、該作製方法は公知でありここではその詳細な説明を
省略する。
In the laminated element 5, the green sheet of each of the first layers 1 made of the raw material powder of the piezoelectric material and the binder is prepared by, for example, the tape casting method, and also in each of the second layers 2 to be the electrodes. , A green sheet made of powder of a material having a magnetostrictive effect is prepared, and after drying each green sheet, the carrier film is peeled off and cut into a rectangular plate shape having a predetermined size, and then, as described above. They are stacked in this order and integrally fired. The manufacturing method is publicly known, and detailed description thereof is omitted here.

【0013】図2は、上記図1で示した積層素子に電極
を形成して本発明のアクチュエータに使用する素子部の
構造例を示した概略図である。図2において、素子部1
0は、上記積層素子5と、絶縁材11と、正の電圧が印
加される正電極12と、負の電圧が印加される負電極1
3とからなる。上記第2の層2は、交互に、正の電圧が
印加される層である正の第2の層2aと負の電圧が印加
される層である負の第2の層2bとして使用され、すな
わち、正の第2の層2aと負の第2の層2bとの間に上
記第1の層1が挟まれるように積層されている。上記積
層素子5の相対する積層面において、正電極12を形成
する積層面に露出した上記各負の第2の層2bには、例
えば電気泳動法によりガラス粉末をそれぞれ付着させ、
熱処理を行うことにより上記絶縁材11であるガラス絶
縁体をそれぞれ形成する。
FIG. 2 is a schematic view showing an example of the structure of an element portion used in the actuator of the present invention by forming electrodes on the laminated element shown in FIG. In FIG. 2, the element unit 1
Reference numeral 0 denotes the laminated element 5, the insulating material 11, the positive electrode 12 to which a positive voltage is applied, and the negative electrode 1 to which a negative voltage is applied.
3 and 3. The second layers 2 are alternately used as a positive second layer 2a which is a layer to which a positive voltage is applied and a negative second layer 2b which is a layer to which a negative voltage is applied, That is, the first layer 1 is laminated so as to be sandwiched between the positive second layer 2a and the negative second layer 2b. Glass powder is attached to each of the negative second layers 2b exposed on the stacking surface forming the positive electrode 12 on the stacking surface of the stacking element 5 facing each other by, for example, electrophoresis.
A glass insulator, which is the above-mentioned insulating material 11, is formed by performing heat treatment.

【0014】同様にして、正電極12を形成する上記積
層面に相対し、上記負電極13を形成する積層面に露出
した上記各正の第2の層2aには電気泳動法によりガラ
ス粉末をそれぞれ付着させ、熱処理を行うことにより上
記絶縁材11であるガラス絶縁体をそれぞれ形成する。
更に、ガラス絶縁体11を形成した上記各積層面には、
それぞれ導電性の金属ペーストを印刷法等で塗布して外
部電極である上記正電極12及び負電極13を形成す
る。なお、上記電気泳動法は公知でありここではその詳
細な説明を省略する。
Similarly, glass powder is applied to each of the positive second layers 2a, which is exposed on the laminated surface on which the negative electrode 13 is formed and is opposed to the laminated surface on which the positive electrode 12 is formed, by an electrophoresis method. The glass insulators, which are the above-mentioned insulating materials 11, are respectively formed by adhering them and performing heat treatment.
Furthermore, on each of the above laminated surfaces on which the glass insulator 11 is formed,
A conductive metal paste is applied by a printing method or the like to form the positive electrode 12 and the negative electrode 13 which are external electrodes. The above-mentioned electrophoresis method is publicly known and its detailed description is omitted here.

【0015】図3は、上記素子部10を使用したアクチ
ュエータの概略構成図である。図3において、アクチュ
エータ20は、上記素子部10と、電圧制御回路21
と、コイル22と電流制御回路23とからなり、素子部
10の上記正電極12には正の電圧が、上記負電極13
には負の電圧が印加されるように電圧制御回路21に接
続されており、更に、積層素子5の積層方向に磁界を発
生させるために、上記素子部10の積層面の外周に該素
子部10を囲むようにコイル22が設置され、該コイル
22は、コイル22に流れる電流を制御する電流制御回
路23に接続されている。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an actuator using the element section 10. In FIG. 3, the actuator 20 includes the element unit 10 and the voltage control circuit 21.
And a coil 22 and a current control circuit 23, and a positive voltage is applied to the positive electrode 12 of the element portion 10 by the negative electrode 13
Is connected to a voltage control circuit 21 so that a negative voltage is applied to the device. Further, in order to generate a magnetic field in the stacking direction of the stacked device 5, the device part 10 is provided on the outer periphery of the stacked surface. A coil 22 is installed so as to surround 10, and the coil 22 is connected to a current control circuit 23 that controls a current flowing through the coil 22.

【0016】上記のような構成において、導電性を有す
る上記各正の第2の層2aに正の電圧を、導電性を有す
る上記各負の第2の層2bに負の電圧をそれぞれ印加す
ることにより、上記各第1の層1に電界が加わる。その
結果、圧電効果を有する第1の層1は上記正の第2の層
2a及び負の第2の層2bを介して印加された電圧値に
応じて積層素子5の積層方向に伸縮する。また、上記コ
イル22に通電して素子部10の積層方向に磁界を加え
ることにより、磁歪効果を併せ持つ上記各正の第2の層
2a及び各負の第2の層2bがそれぞれ加えられた磁界
の強さに応じて積層方向に伸縮する。これらのことか
ら、素子部10は、正電極12に正の電圧が、負電極1
3に負の電圧が印加されると共に、コイル22に通電す
ることにより積層素子5のすべての層が伸びる。
In the above structure, a positive voltage is applied to each positive second layer 2a having conductivity, and a negative voltage is applied to each negative second layer 2b having conductivity. As a result, an electric field is applied to each of the first layers 1 described above. As a result, the first layer 1 having the piezoelectric effect expands and contracts in the stacking direction of the stacked element 5 according to the voltage value applied via the positive second layer 2a and the negative second layer 2b. Further, by energizing the coil 22 and applying a magnetic field in the stacking direction of the element portion 10, a magnetic field to which each of the positive second layers 2a and the negative second layers 2b having a magnetostrictive effect is applied respectively. Stretches in the stacking direction according to the strength of the. From these facts, in the element portion 10, the positive voltage is applied to the positive electrode 12 and the negative electrode 1
By applying a negative voltage to 3 and energizing the coil 22, all layers of the laminated element 5 are stretched.

【0017】このように、本実施の形態のアクチュエー
タ20においては、従来の積層型圧電素子では必須であ
るが伸縮に寄与しなかった内部電極に磁歪材料を使用す
ることにより、積層素子5のすべての層が効率的に伸縮
作用するアクチュエータを得ることができる。また、本
実施の形態のアクチュエータ20において、積層素子5
の各第1の層1が圧電効果によって伸縮し、各第2の層
2が磁歪効果によってそれぞれ伸縮するため、素子部1
0としては、上記各層の伸縮作用が加算されるようにす
ることができる。
As described above, in the actuator 20 according to the present embodiment, by using the magnetostrictive material for the internal electrodes, which are indispensable in the conventional laminated piezoelectric element, but do not contribute to the expansion and contraction, all of the laminated element 5 can be obtained. It is possible to obtain an actuator in which the layers are efficiently expanded and contracted. Further, in the actuator 20 of the present embodiment, the laminated element 5
Since each first layer 1 of FIG. 2 expands and contracts by the piezoelectric effect and each second layer 2 expands and contracts by the magnetostrictive effect,
As 0, the expansion and contraction action of each layer can be added.

【0018】一般的に、積層型の圧電素子は数百ppm
の伸び量を示し、テルフェノール等の磁歪材料は200
0ppm以上の伸び量を示す。しかし、テルフェノール
等の磁歪材料は伸縮量が大きいものの、テルビウムやデ
ィスプロシウムなどの稀土類元素を主成分とするため、
非常に高価なものとなる。本発明のアクチュエータは、
上記磁歪材料を使用した磁歪素子より低コストで、上記
圧電素子よりも伸縮量の大きいアクチュエータを、例え
ば1400ppmの伸び量が必要な場合など様々な目的
に応じて得ることができるものである。
Generally, a laminated piezoelectric element has several hundred ppm
The amount of elongation is 200, and the magnetostrictive material such as terphenol is 200
An elongation amount of 0 ppm or more is shown. However, although the magnetostrictive material such as terphenol has a large amount of expansion and contraction, it is mainly composed of rare earth elements such as terbium and dysprosium.
It will be very expensive. The actuator of the present invention is
It is possible to obtain an actuator which is lower in cost than the magnetostrictive element using the magnetostrictive material and has a larger expansion / contraction amount than the piezoelectric element according to various purposes, for example, when an expansion amount of 1400 ppm is required.

【0019】図4は、図3で示したアクチュエータを使
用したプランジャポンプの例を示した概略の構造図であ
る。図4において、素子部10の変位方向の端部に配置
されたプランジャ51は、作動室52内に設けられた固
定バネ53により予圧が与えられている。該作動室52
は、素子部10を伸張させて上記プランジャ51が作動
することにより、作動室52から流出する方向の逆止弁
を構成する排出弁54から液体が排出され、素子部10
を縮ませて上記固定バネ53の予圧で上記プランジャ5
1が作動することにより、作動室52に流入する方向の
逆止弁を構成する吸入弁55から液体が流入される。こ
のように、本発明のアクチュエータは、プランジャポン
プのような直線的に伸縮動作をさせるポンプの駆動源な
どに応用することができる。
FIG. 4 is a schematic structural diagram showing an example of a plunger pump using the actuator shown in FIG. In FIG. 4, the plunger 51 disposed at the end of the element portion 10 in the displacement direction is preloaded by the fixed spring 53 provided in the working chamber 52. The working chamber 52
When the element part 10 is extended and the plunger 51 is operated, the liquid is discharged from the discharge valve 54 constituting the check valve in the direction of flowing out from the operation chamber 52, and the element part 10
The plunger 5 by preloading the fixed spring 53.
When 1 operates, the liquid flows in from the suction valve 55 that constitutes the check valve in the direction of flowing into the working chamber 52. As described above, the actuator of the present invention can be applied to a drive source of a pump such as a plunger pump that linearly expands and contracts.

【0020】なお、図4において、上記排出弁54は、
排出バネ54aと排出ボール54bとからなり、該排出
ボール54bが弁をなし、該排出バネ54aは排出ボー
ル54bに予圧を与えるものである。同様に、上記吸入
弁55は、吸入バネ55aと吸入ボール55bとかな
り、該吸入ボール55bが弁をなし、該吸入バネ55a
は吸入ボール55bに予圧を与えるものである。更に、
56はOリングであり、57はプランジャポンプ50の
ボディである。
In FIG. 4, the discharge valve 54 is
It comprises a discharge spring 54a and a discharge ball 54b, the discharge ball 54b forms a valve, and the discharge spring 54a applies a preload to the discharge ball 54b. Similarly, the suction valve 55 includes a suction spring 55a and a suction ball 55b, and the suction ball 55b constitutes a valve.
Serves to preload the suction ball 55b. Furthermore,
Reference numeral 56 is an O-ring, and 57 is a body of the plunger pump 50.

【0021】また、上記実施の形態において、磁歪効果
を有する材料からなる金属ペーストを印刷法等で上記第
1の層1のグリーンシートに塗布して、上記第2の層2
を作製してもよい。このように様々な変形例が考えら
れ、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、特許請求の範囲によって定められるべきものである
ことは言うまでもない。
Further, in the above embodiment, a metal paste made of a material having a magnetostrictive effect is applied to the green sheet of the first layer 1 by a printing method or the like, and the second layer 2 is applied.
May be produced. As described above, various modifications are conceivable, and it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment and should be defined by the scope of the claims.

【0022】[0022]

【実施例】次に、本発明のアクチュエータの実施例につ
いて説明する。上記第1の層1にPZT系材料を、上記
第2の層2にTbDyFe系材料を使用し、大略同じ厚
みの該各層のグリーンシートを2百数十層ずつ交互に積
層して一体焼成して積層素子5を作製する。焼成して作
製された該積層素子5は、断面が10mm×10mmで
あり、伸縮方向に50mmである形状とした。また、コ
イル22は、積層素子5の伸縮方向に平行な磁界が発生
するように上記素子部10と同心に形成し、以下の条件
でアクチュエータ20を作動させた。 素子部10への予加重 :100(kgf)(積層素子
5の伸縮方向) 第2の層2に印加する磁界:2000(Oe) 第1の層1に印加する電圧:150(V)
EXAMPLES Next, examples of the actuator of the present invention will be described. A PZT-based material is used for the first layer 1 and a TbDyFe-based material is used for the second layer 2, and green sheets of each layer having approximately the same thickness are alternately laminated by two hundred and several tens layers and integrally fired. Then, the laminated element 5 is manufactured. The laminated element 5 produced by firing had a cross section of 10 mm × 10 mm and a shape of 50 mm in the expansion / contraction direction. The coil 22 was formed concentrically with the element unit 10 so that a magnetic field parallel to the expansion and contraction direction of the laminated element 5 was generated, and the actuator 20 was operated under the following conditions. Pre-load on the element part 10: 100 (kgf) (expanding and contracting direction of the laminated element 5) Magnetic field applied to the second layer 2: 2000 (Oe) Voltage applied to the first layer 1: 150 (V)

【0023】上記の結果、アクチュエータ20の素子部
10は印加した電界又は磁界にほぼ比例して伸縮し、電
界及び磁界を同時に印加した場合に最大で70μm、す
なわち1400ppmの伸びを示した。このように、比
較的安価に、従来の圧電素子が示した変位量を上回る素
子を得ることができた。
As a result, the element portion 10 of the actuator 20 expanded and contracted substantially in proportion to the applied electric field or magnetic field, and showed a maximum elongation of 70 μm, that is, 1400 ppm when the electric field and magnetic field were applied simultaneously. In this way, it was possible to obtain an element that exceeds the displacement amount shown by the conventional piezoelectric element at a relatively low cost.

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

【図1】 本発明のアクチュエータに使用する積層素子
5の構造例を示した概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a structural example of a laminated element 5 used for an actuator of the present invention.

【図2】 本発明のアクチュエータに使用する素子部1
0の構造例を示した概略図である。
FIG. 2 is an element portion 1 used in the actuator of the present invention.
It is the schematic which showed the structural example of 0.

【図3】 本発明のアクチュエータにおける実施の形態
を示した概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an actuator of the present invention.

【図4】 図3で示したアクチュエータを使用したプラ
ンジャポンプの概略図である。
FIG. 4 is a schematic view of a plunger pump using the actuator shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の層 2 第2の層 2a 正の第2の層 2b 負の第2の層 5 積層素子 10 素子部 11 絶縁材 12 正電極 13 負電極 20 アクチュエータ 21 電圧制御回路 22 コイル 23 電流制御回路 1 1st layer 2 2nd layer 2a Positive 2nd layer 2b Negative 2nd layer 5 Laminated element 10 Element part 11 Insulating material 12 Positive electrode 13 Negative electrode 20 Actuator 21 Voltage control circuit 22 Coil 23 Current control circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電効果を有する第1の層と、導電性を
有すると共に磁歪効果を有する第2の層とからなり、少
なくとも1つの第1の層を第2の層で挟むように該第1
の層と第2の層を交互に積層して形成された素子部と、 該素子部の第2の層に電圧を印加して、上記第1の層に
所望の電界を加える電圧制御部と、 上記素子部の積層方向と平行な磁界を形成する電磁コイ
ルと、 該電磁コイルに流す電流を制御する電流制御部とからな
り、 上記第1の層に電界を加えると共に上記第2の層に磁界
を加えて、上記素子部を変位させることを特徴とするア
クチュエータ。
1. A first layer having a piezoelectric effect and a second layer having an electroconductivity and a magnetostriction effect, wherein the at least one first layer is sandwiched between the second layers. 1
And a voltage controller for applying a voltage to the second layer of the element to apply a desired electric field to the first layer. An electromagnetic coil that forms a magnetic field parallel to the stacking direction of the element section, and a current control section that controls a current flowing through the electromagnetic coil. An electric field is applied to the first layer and the second layer is added. An actuator characterized by applying a magnetic field to displace the element portion.
【請求項2】 請求項1に記載のアクチュエータにし
て、上記各第2の層は、電圧を印加するための電極をそ
れぞれ設けて上記第1の層の内部電極をなし、上記電圧
制御部は、該各第2の層の電極に対して1つおきに正の
電圧を印加し、その他の第2の層の電極に負の電圧を印
加して上記第1の層に電界を加えることを特徴とするア
クチュエータ。
2. The actuator according to claim 1, wherein each of the second layers is provided with an electrode for applying a voltage to form an internal electrode of the first layer, and the voltage control unit includes: , Applying a positive voltage to every other electrode of the second layer and applying a negative voltage to the electrodes of the other second layers to apply an electric field to the first layer. Characteristic actuator.
【請求項3】 圧電効果を有する第1の層と、導電性を
有すると共に磁歪効果を有する第2の層とからなり、少
なくとも1つの第1の層を第2の層で挟むように該第1
の層と第2の層を交互に積層し、 該第1の層に電界を加えると共に該第2の層に上記積層
方向に磁界を加え、 上記第1及び第2の層を変位させることを特徴とするア
クチュエータ。
3. A first layer having a piezoelectric effect and a second layer having an electroconductivity and a magnetostriction effect, wherein the at least one first layer is sandwiched between the second layers. 1
Layers and the second layer are alternately laminated, an electric field is applied to the first layer, and a magnetic field is applied to the second layer in the laminating direction to displace the first and second layers. Characteristic actuator.
【請求項4】 請求項3に記載のアクチュエータにし
て、上記各第2の層は、電圧を印加するための電極をそ
れぞれ設けて上記第1の層の内部電極をなし、該各第2
の層の電極に対して1つおきに正の電圧を印加し、その
他の第2の層の電極に負の電圧を印加して上記第1の層
に電界を加えることを特徴とするアクチュエータ。
4. The actuator according to claim 3, wherein each of the second layers is provided with an electrode for applying a voltage to form an internal electrode of the first layer,
An actuator characterized in that every other positive electrode is applied to the electrode of the second layer, and a negative voltage is applied to the other electrodes of the second layer to apply an electric field to the first layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110504863A (en) * 2019-08-05 2019-11-26 包头稀土研究院 The actuator with three-level micro displacement magnifying mechanism of skeleton offer axial magnetic field

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110504863A (en) * 2019-08-05 2019-11-26 包头稀土研究院 The actuator with three-level micro displacement magnifying mechanism of skeleton offer axial magnetic field

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