JPH10114571A - 圧電磁器材料 - Google Patents
圧電磁器材料Info
- Publication number
- JPH10114571A JPH10114571A JP8267380A JP26738096A JPH10114571A JP H10114571 A JPH10114571 A JP H10114571A JP 8267380 A JP8267380 A JP 8267380A JP 26738096 A JP26738096 A JP 26738096A JP H10114571 A JPH10114571 A JP H10114571A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric ceramic
- sensitivity
- ceramic material
- piezoelectric
- gyro
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 16
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 101100400378 Mus musculus Marveld2 gene Proteins 0.000 abstract 1
- 229910007746 Zr—O Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 5
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 101100513612 Microdochium nivale MnCO gene Proteins 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Gyroscopes (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気機械結合係数が３０％≦Ｋｐ≦６０％，
比誘電率がεｒ＞５００，機械品質係数Ｑｍ＞５００，
Ｑｍの温度変化率ΔＱｍ／Ｑｍ＜５０％，共振周波数Ｔ
ｋｆｒ＜１００ｐｐｍ／℃を満たしている圧電磁器材料
を提供する。 【解決手段】 圧電磁器材料は，主成分と，これに添加
された副成分としてＳｍ2 Ｏ3 とを含み，組成式 Ｐｂ
［（Ｍｎa ，Ｓｂ1-a ）b Ｔｉc Ｚｒd ］Ｏ3 ＋ｅＳｍ
2 Ｏ3 （但し，ａ＝０．１５０〜０．３３３，ｂ＝０．
０２〜０．１０，ｃ＝０．４４〜０．６０，ｄ＝０．３
０〜０．５４，ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり，前記主成分の重
量を１００％としたときに，０≦ｅ≦２．０ｗｔ％）示
される。
比誘電率がεｒ＞５００，機械品質係数Ｑｍ＞５００，
Ｑｍの温度変化率ΔＱｍ／Ｑｍ＜５０％，共振周波数Ｔ
ｋｆｒ＜１００ｐｐｍ／℃を満たしている圧電磁器材料
を提供する。 【解決手段】 圧電磁器材料は，主成分と，これに添加
された副成分としてＳｍ2 Ｏ3 とを含み，組成式 Ｐｂ
［（Ｍｎa ，Ｓｂ1-a ）b Ｔｉc Ｚｒd ］Ｏ3 ＋ｅＳｍ
2 Ｏ3 （但し，ａ＝０．１５０〜０．３３３，ｂ＝０．
０２〜０．１０，ｃ＝０．４４〜０．６０，ｄ＝０．３
０〜０．５４，ｂ＋ｃ＋ｄ＝１であり，前記主成分の重
量を１００％としたときに，０≦ｅ≦２．０ｗｔ％）示
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，圧電磁器材料に関
し，詳しくは，圧電振動子ジャイロに使用される圧電磁
器材料に関するものである。
し，詳しくは，圧電振動子ジャイロに使用される圧電磁
器材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年，圧電振動子を用いた小型で低価格
のジャイロが市場に提供されるようになり，携帯ビデオ
カメラ及び携帯カメラの手ぶれ防止や自動車のナビゲー
ションシステム，ＡＢＳシステムに活用されている。こ
れらの圧電ジャイロは現在大まかに以下の（イ）〜
（ニ）の４つの方式に分類され，いずれも実用化されて
いる。
のジャイロが市場に提供されるようになり，携帯ビデオ
カメラ及び携帯カメラの手ぶれ防止や自動車のナビゲー
ションシステム，ＡＢＳシステムに活用されている。こ
れらの圧電ジャイロは現在大まかに以下の（イ）〜
（ニ）の４つの方式に分類され，いずれも実用化されて
いる。
【０００３】（イ）恒弾性金属の音叉に圧電セラミック
を貼りつけた振動子で直交する２方向の振動モードを利
用して，一方を駆動に，他方を角速度で発生するコリオ
リ力で誘起する直交方向の振動から角速度を検出する方
式。
を貼りつけた振動子で直交する２方向の振動モードを利
用して，一方を駆動に，他方を角速度で発生するコリオ
リ力で誘起する直交方向の振動から角速度を検出する方
式。
【０００４】（ロ）恒弾性金属の四角柱に圧電セラミッ
クを接合し，棒の屈曲振動を発生させコリオリ力で発生
する直交した屈曲振動を別の圧電セラミックで検出する
方式。
クを接合し，棒の屈曲振動を発生させコリオリ力で発生
する直交した屈曲振動を別の圧電セラミックで検出する
方式。
【０００５】（ハ）圧電セラミックの円柱表面に公差指
電極を長さ方向に形成し分極してなる振動子を用いた方
式である。この方式は，一組の電極で一方向の屈曲振動
を発生させ，他の二組の電極で発生電圧を検出する構成
で，コリオリ力に応じて発生する直交方向の振動の効果
で検出側の出力のアンバランスから出力電圧差を検出す
る方式。
電極を長さ方向に形成し分極してなる振動子を用いた方
式である。この方式は，一組の電極で一方向の屈曲振動
を発生させ，他の二組の電極で発生電圧を検出する構成
で，コリオリ力に応じて発生する直交方向の振動の効果
で検出側の出力のアンバランスから出力電圧差を検出す
る方式。
【０００６】（ニ）上記（ロ）と（ハ）の折衷方式とし
て，恒弾性金属の三角柱の側面に圧電セラミック板を三
枚接合し，一つを駆動用，他の二つを検出用に用いる方
式。
て，恒弾性金属の三角柱の側面に圧電セラミック板を三
枚接合し，一つを駆動用，他の二つを検出用に用いる方
式。
【０００７】ここで，上記した（ハ）の方式（以下，セ
ラミック丸棒方式と呼ぶ）は，接着工程を必要とせず構
成が単純で信頼性が高い利点を有する。一方，振動子特
性の全てが圧電セラミックの材料特性で決定されるた
め，使用できる材料の選択範囲は著しく限定されてしま
うことになる。
ラミック丸棒方式と呼ぶ）は，接着工程を必要とせず構
成が単純で信頼性が高い利点を有する。一方，振動子特
性の全てが圧電セラミックの材料特性で決定されるた
め，使用できる材料の選択範囲は著しく限定されてしま
うことになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】セラミック丸棒方式に
よる振動ジャイロの特性は圧電セラミックの材料特性に
密接に関連する。具体的には，まず，第１に機械的品質
係数Ｑｍは，感度の大きさに比例するが，一般に圧電セ
ラミックの機械的品質係数の温度変化は大きく，中には
使用温度範囲領域内で数百％になる材料もある。この場
合，感度の温度変動も大きくなり，実用上の問題が発生
する。
よる振動ジャイロの特性は圧電セラミックの材料特性に
密接に関連する。具体的には，まず，第１に機械的品質
係数Ｑｍは，感度の大きさに比例するが，一般に圧電セ
ラミックの機械的品質係数の温度変化は大きく，中には
使用温度範囲領域内で数百％になる材料もある。この場
合，感度の温度変動も大きくなり，実用上の問題が発生
する。
【０００９】対策として駆動電圧にＱｍの温度変化と逆
の温度特性を持たせ，感度の温度変化を補正することで
出力の温度変動を制御できる。しかしながら，この場
合，駆動電圧が温度によって変動することになり，安定
な動作が得られにくくなる。特にカーナビゲーションへ
の応用の場合，ヌル電圧の変動が位置精度の誤差要因と
なるという実用上の問題があるが，駆動電圧が変動する
ことは，このヌル電圧変動の大きな要因となる。
の温度特性を持たせ，感度の温度変化を補正することで
出力の温度変動を制御できる。しかしながら，この場
合，駆動電圧が温度によって変動することになり，安定
な動作が得られにくくなる。特にカーナビゲーションへ
の応用の場合，ヌル電圧の変動が位置精度の誤差要因と
なるという実用上の問題があるが，駆動電圧が変動する
ことは，このヌル電圧変動の大きな要因となる。
【００１０】また，第２に共振周波数ｆｒの温度変化も
駆動周波数の変動要因となり，感度及びヌル電圧の変動
要因になる。
駆動周波数の変動要因となり，感度及びヌル電圧の変動
要因になる。
【００１１】更に，第３として，感度を決める要素にＱ
ｍの絶対値と電気機械結合係数がある。基本的には，Ｑ
ｍが大きく電気機械結合係数も大きい方が好ましい。
ｍの絶対値と電気機械結合係数がある。基本的には，Ｑ
ｍが大きく電気機械結合係数も大きい方が好ましい。
【００１２】従って，一定値以上のＱｍを有し，その温
度変化が少なく，ｆｒの温度変化も少ない圧電磁器材料
を提供することが必要である。
度変化が少なく，ｆｒの温度変化も少ない圧電磁器材料
を提供することが必要である。
【００１３】ここで，本発明者らが，ジャイロ特性と材
料特性値の関連を把握するために，種々の特性を有する
従来の圧電磁器材料で丸棒型のジャイロを試作した結果
を下記表１に示す。なお，下記表１の各特性項目の内容
については，下記表２，及び下記表３に詳細をまとめ
る。
料特性値の関連を把握するために，種々の特性を有する
従来の圧電磁器材料で丸棒型のジャイロを試作した結果
を下記表１に示す。なお，下記表１の各特性項目の内容
については，下記表２，及び下記表３に詳細をまとめ
る。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】上記表１から材料特性とジャイロ特性の関
連について以下の（ｉ）〜（ｖ）のように結論づけられ
る。
連について以下の（ｉ）〜（ｖ）のように結論づけられ
る。
【００１８】（ｉ）感度Ｓは，Ｑｍに強く支配され，Ｑ
ｍが同じ程度の場合，Ｋｐが大きい方が感度が高い傾向
にあるが，６０％以上の場合も十分な感度が得られてい
ない。 （ii) 感度Ｓはεｒに依存する。 (iii)感度変化率ΔＳ／Ｓは，Ｑｍ変化率ΔＱｍ／Ｑｍ
に支配され，ΔＱｍ／Ｑｍが小さいほど，感度の変化は
小さくなる。 (iv) ヌル電圧変動ΔＮは共振周波数の温度係数Tkfrに
強く支配され，Tkfrが小さいほどヌル電圧変動の少ない
材料が得られる。 （ｖ）Ｓ／Ｎは感度に比例し，感度が大きいほど良好に
なる。
ｍが同じ程度の場合，Ｋｐが大きい方が感度が高い傾向
にあるが，６０％以上の場合も十分な感度が得られてい
ない。 （ii) 感度Ｓはεｒに依存する。 (iii)感度変化率ΔＳ／Ｓは，Ｑｍ変化率ΔＱｍ／Ｑｍ
に支配され，ΔＱｍ／Ｑｍが小さいほど，感度の変化は
小さくなる。 (iv) ヌル電圧変動ΔＮは共振周波数の温度係数Tkfrに
強く支配され，Tkfrが小さいほどヌル電圧変動の少ない
材料が得られる。 （ｖ）Ｓ／Ｎは感度に比例し，感度が大きいほど良好に
なる。
【００１９】以上の実験結果を踏まえて，感度が高くて
その温度変動が少なく，またヌル電圧変動が少ない丸棒
型圧電ジャイロとして，カーナビゲーションに使用でき
る丸棒型圧電セラミックジャイロの基準スペック値を下
記表４のように設けた。
その温度変動が少なく，またヌル電圧変動が少ない丸棒
型圧電ジャイロとして，カーナビゲーションに使用でき
る丸棒型圧電セラミックジャイロの基準スペック値を下
記表４のように設けた。
【００２０】
【表４】
【００２１】上記表１の実験結果と上記表４の基準スペ
ックとを対照させた結果，カーナビゲーションに対応で
きる丸棒型ジャイロを実現できる圧電セラミックを提供
するためには，圧電セラミックの基本特性として下記表
５の要求条件を実現することが必要であることがわかっ
た。
ックとを対照させた結果，カーナビゲーションに対応で
きる丸棒型ジャイロを実現できる圧電セラミックを提供
するためには，圧電セラミックの基本特性として下記表
５の要求条件を実現することが必要であることがわかっ
た。
【００２２】
【表５】
【００２３】従って，本発明の一般的な技術的課題は，
上記表５の特性を実現した圧電磁器材料を提供すること
にある。
上記表５の特性を実現した圧電磁器材料を提供すること
にある。
【００２４】また，本発明の特定の技術的課題は，Ｑｍ
の温度安定性とｆｒの温度安定性を両立させた圧電磁器
材料を提供することにある。
の温度安定性とｆｒの温度安定性を両立させた圧電磁器
材料を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を解決す
るため，種々の検討を行った結果，本発明者らは，組成
式 Ｐｂ［（Ｍｎa ，Ｓｂ1-a ）b Ｔｉc Ｚｒd ］Ｏ3
で示される主成分と，Ｓｍ2 Ｏ3 からなる副成分とを含
む組成にすることにより，温度安定性の高いジャイロを
提供できる圧電磁器材料が得られることを見いだしたも
のである。
るため，種々の検討を行った結果，本発明者らは，組成
式 Ｐｂ［（Ｍｎa ，Ｓｂ1-a ）b Ｔｉc Ｚｒd ］Ｏ3
で示される主成分と，Ｓｍ2 Ｏ3 からなる副成分とを含
む組成にすることにより，温度安定性の高いジャイロを
提供できる圧電磁器材料が得られることを見いだしたも
のである。
【００２６】即ち，本発明によれば，組成式 Ｐｂ
［（Ｍｎa ，Ｓｂ1-a ）b Ｔｉc Ｚｒd］Ｏ3 （但し，
ａ＝０．１５０〜０．３３３，ｂ＝０．０２〜０．１
０，ｃ＝０．４４〜０．６０，ｄ＝０．３０〜０．５４
であり，ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）で示されることを特徴とする
圧電磁器材料が得られる。
［（Ｍｎa ，Ｓｂ1-a ）b Ｔｉc Ｚｒd］Ｏ3 （但し，
ａ＝０．１５０〜０．３３３，ｂ＝０．０２〜０．１
０，ｃ＝０．４４〜０．６０，ｄ＝０．３０〜０．５４
であり，ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）で示されることを特徴とする
圧電磁器材料が得られる。
【００２７】また，本発明によれば，前記圧電磁器材料
からなる主成分と，これに添加された副成分としてＳｍ
2 Ｏ3 とを含み，組成式 Ｐｂ［（Ｍｎa ，Ｓｂ1-a ）
b Ｔｉc Ｚｒd ］Ｏ3 ＋ｅＳｍ2 Ｏ3 （但し，ａ＝０．
１５０〜０．３３３，ｂ＝０．０２〜０．１０，ｃ＝
０．４４〜０．６０，ｄ＝０．３０〜０．５４，ｂ＋ｃ
＋ｄ＝１であり，前記主成分の重量を１００％としたと
きに，０＜ｅ≦２．０ｗｔ％）示されることを特徴とす
る圧電磁器材料が得られる。
からなる主成分と，これに添加された副成分としてＳｍ
2 Ｏ3 とを含み，組成式 Ｐｂ［（Ｍｎa ，Ｓｂ1-a ）
b Ｔｉc Ｚｒd ］Ｏ3 ＋ｅＳｍ2 Ｏ3 （但し，ａ＝０．
１５０〜０．３３３，ｂ＝０．０２〜０．１０，ｃ＝
０．４４〜０．６０，ｄ＝０．３０〜０．５４，ｂ＋ｃ
＋ｄ＝１であり，前記主成分の重量を１００％としたと
きに，０＜ｅ≦２．０ｗｔ％）示されることを特徴とす
る圧電磁器材料が得られる。
【００２８】ジャイロ用材料は，前述のように，Ｑｍが
５００以上であること，ΔＱｍ／Ｑｍが５０％以下であ
ること（−４０〜＋８０℃），Ｋｐが３０％〜６０％で
あること，εｒが５００以上であること，そしてTkfrが
１００ｐｐｍ／℃以下であること（−４０〜＋８０℃）
が必要である。
５００以上であること，ΔＱｍ／Ｑｍが５０％以下であ
ること（−４０〜＋８０℃），Ｋｐが３０％〜６０％で
あること，εｒが５００以上であること，そしてTkfrが
１００ｐｐｍ／℃以下であること（−４０〜＋８０℃）
が必要である。
【００２９】一般に，圧電材料はＰｂＴｉＯ3 −ＰｂＺ
ｒＯ3 の固溶体（二成分系ＰＺＴセラミック）に，複合
ペロブスカイト化合物を一種もしくは複数種固溶させる
ことにより，二成分系では得られなかった誘電的，圧電
的な特性改善がなされて広く実用に供されている。
ｒＯ3 の固溶体（二成分系ＰＺＴセラミック）に，複合
ペロブスカイト化合物を一種もしくは複数種固溶させる
ことにより，二成分系では得られなかった誘電的，圧電
的な特性改善がなされて広く実用に供されている。
【００３０】ジャイロ用材料を考えた場合，第三成分と
してＰｂ（Ｍｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）Ｏ3を固溶させたＰｂＴ
ｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 −Ｐｂ（Ｍｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）Ｏ3
系圧電セラミックは数百〜数千のＱｍと高い誘電的，圧
電的な特性とが得られるという，ハード材料としての特
徴を持つ点で望ましい。
してＰｂ（Ｍｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）Ｏ3を固溶させたＰｂＴ
ｉＯ3 −ＰｂＺｒＯ3 −Ｐｂ（Ｍｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）Ｏ3
系圧電セラミックは数百〜数千のＱｍと高い誘電的，圧
電的な特性とが得られるという，ハード材料としての特
徴を持つ点で望ましい。
【００３１】しかし，第三成分量が５ｍｏｌ％以上にな
るとΔＱｍ／Ｑｍが５０％以上に劣化してしまうためジ
ャイロ材としては使用できなかった。つまり，ΔＱｍ／
Ｑｍは第三成分量によってのみ決まり，それ以外にこの
特性を調整できる手段はなかった。
るとΔＱｍ／Ｑｍが５０％以上に劣化してしまうためジ
ャイロ材としては使用できなかった。つまり，ΔＱｍ／
Ｑｍは第三成分量によってのみ決まり，それ以外にこの
特性を調整できる手段はなかった。
【００３２】そこで，今回組成の検討をした結果，この
第三成分のＭｎとＳｂの比率を変化させることにより，
（ΔＱｍ／Ｑｍ）を改善できることを見いだした。即
ち，Ｐｂ（Ｍｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）Ｏ3 はＭｎ：Ｓｂ＝１：
４であるが，Ｍｎ比率をこれより少なくすることによっ
て，ΔＱｍ／Ｑｍを小さくすることが可能となり，ジャ
イロ感度およびヌル電圧の温度安定性において必要とさ
れるレベルを達成できた。
第三成分のＭｎとＳｂの比率を変化させることにより，
（ΔＱｍ／Ｑｍ）を改善できることを見いだした。即
ち，Ｐｂ（Ｍｎ1/3 Ｓｂ2/3 ）Ｏ3 はＭｎ：Ｓｂ＝１：
４であるが，Ｍｎ比率をこれより少なくすることによっ
て，ΔＱｍ／Ｑｍを小さくすることが可能となり，ジャ
イロ感度およびヌル電圧の温度安定性において必要とさ
れるレベルを達成できた。
【００３３】なお，全体の組成に占めるＭｎ量が一定量
より少ないとＱｍレベルが低下し，多くなるとやはりΔ
Ｑｍ／Ｑｍが劣化することが確認された。また，ＰｂＴ
ｉＯ3 とＰｂＺｒＯ3 の比率も本請求範囲を超えるとＫ
ｐやεｒが低下し，十分な感度が得られなくなるため適
さないことを確認した。さらに，本発明では，主成分の
みでは共振周波数の温度変化(Tkfr)が大きい範囲も含ま
れており，この場合Tkfrを改善し１００ｐｐｍ／℃以下
とすることで，感度及びヌル電圧の温度安定性の低下を
防ぐことが必要となる。
より少ないとＱｍレベルが低下し，多くなるとやはりΔ
Ｑｍ／Ｑｍが劣化することが確認された。また，ＰｂＴ
ｉＯ3 とＰｂＺｒＯ3 の比率も本請求範囲を超えるとＫ
ｐやεｒが低下し，十分な感度が得られなくなるため適
さないことを確認した。さらに，本発明では，主成分の
みでは共振周波数の温度変化(Tkfr)が大きい範囲も含ま
れており，この場合Tkfrを改善し１００ｐｐｍ／℃以下
とすることで，感度及びヌル電圧の温度安定性の低下を
防ぐことが必要となる。
【００３４】本発明において，Tkfrの改善は，副成分と
してＳｍ2 Ｏ3 を添加することにより達成できることが
判明した。
してＳｍ2 Ｏ3 を添加することにより達成できることが
判明した。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態につい
て，説明する。
て，説明する。
【００３６】主成分及び副成分の原料として，ＰｂＯ，
ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ，ＭｎＣＯ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｓｍ2 Ｏ
3 を目的の組成となるように秤量した。この原料粉をジ
ルコニアボールとともにアクリルポット中に入れ，２０
時間湿式混合した。この混合粉を脱水乾燥後，アルミナ
こう鉢中で，８００℃，２時間の予焼を行った。この予
焼粉をアクリルポット中ジルコニアボールにて，１５時
間湿式粉砕した。続いて蒸発乾燥し，得られた予焼粉砕
粉にバインダを混合して加圧し，φ２０×１５ｍｍ厚に
成形した。この成形体を１２００℃〜１２６０℃で２時
間焼成し，得られた焼結体を１ｍｍの厚さに加工した
後，両面に銀ペーストを塗布し，４５０℃で焼き付けて
電極を形成し，試料とした。このようにして得られた試
料を，１００℃，４ｋＶ／ｍｍ，１５分で分極処理を
し，比誘電率εｒ電気機械結合係数Ｋｐ機械的品質係数
Ｑｍを測定した。さらにこの試料を２×１０ｍｍの矩形
板に切断し，−４０℃〜＋８０℃の温度範囲でＱｍと共
振周波数ｆｒを測定し，ΔＱｍ／Ｑｍ及びTkfrを求め
た。測定結果を下記表６に示す。
ＴｉＯ2 ，ＺｒＯ，ＭｎＣＯ3 ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，Ｓｍ2 Ｏ
3 を目的の組成となるように秤量した。この原料粉をジ
ルコニアボールとともにアクリルポット中に入れ，２０
時間湿式混合した。この混合粉を脱水乾燥後，アルミナ
こう鉢中で，８００℃，２時間の予焼を行った。この予
焼粉をアクリルポット中ジルコニアボールにて，１５時
間湿式粉砕した。続いて蒸発乾燥し，得られた予焼粉砕
粉にバインダを混合して加圧し，φ２０×１５ｍｍ厚に
成形した。この成形体を１２００℃〜１２６０℃で２時
間焼成し，得られた焼結体を１ｍｍの厚さに加工した
後，両面に銀ペーストを塗布し，４５０℃で焼き付けて
電極を形成し，試料とした。このようにして得られた試
料を，１００℃，４ｋＶ／ｍｍ，１５分で分極処理を
し，比誘電率εｒ電気機械結合係数Ｋｐ機械的品質係数
Ｑｍを測定した。さらにこの試料を２×１０ｍｍの矩形
板に切断し，−４０℃〜＋８０℃の温度範囲でＱｍと共
振周波数ｆｒを測定し，ΔＱｍ／Ｑｍ及びTkfrを求め
た。測定結果を下記表６に示す。
【００３７】
【表６】
【００３８】上記表６からは，本発明の圧電材料に関し
て組成範囲を決定する理由として，排除されるべき以下
の（い）〜（は）の不適事項を列挙することができる。
即ち，εｒ≧５００，３０％≦Ｋｐ≦６０％，Ｑｍ≧５
００，ΔＱｍ／Ｑｍ≦５０％，Tkfr≦１００ｐｐｍ／℃
を満たさない場合，本発明の範囲から除外することとし
た。
て組成範囲を決定する理由として，排除されるべき以下
の（い）〜（は）の不適事項を列挙することができる。
即ち，εｒ≧５００，３０％≦Ｋｐ≦６０％，Ｑｍ≧５
００，ΔＱｍ／Ｑｍ≦５０％，Tkfr≦１００ｐｐｍ／℃
を満たさない場合，本発明の範囲から除外することとし
た。
【００３９】（い）Ｍｎ比率ａが０．１５０未満，及び
第三成分量ｂが０．０２未満では，Ｑｍ，Ｋｐが低い値
となるため望ましくない（上記表６中試料No. １及び
５）。
第三成分量ｂが０．０２未満では，Ｑｍ，Ｋｐが低い値
となるため望ましくない（上記表６中試料No. １及び
５）。
【００４０】また，ａが０．３３３を越えるか，ｂが
０．１０を越えるとΔＱｍ／Ｑｍが大きくなり好ましく
ない（試料No. ４及び８）。
０．１０を越えるとΔＱｍ／Ｑｍが大きくなり好ましく
ない（試料No. ４及び８）。
【００４１】（ろ）ＰｂＴｉＯ3 量ｃが，０．４４未
満，及びＰｂＺｒＯ3 量ｄが０．５４を越えると，εｒ
が低下するため好ましくない（試料No. ９）。また，ｃ
が０．６０を越え，ｄが０．３０未満では，Ｋｐが低い
値となるため好ましくない（試料No. １２）。
満，及びＰｂＺｒＯ3 量ｄが０．５４を越えると，εｒ
が低下するため好ましくない（試料No. ９）。また，ｃ
が０．６０を越え，ｄが０．３０未満では，Ｋｐが低い
値となるため好ましくない（試料No. １２）。
【００４２】（は）Ｓｍ2 Ｏ3 量ｅが，２．０ｗｔ％を
越えると，Ｑｍが低下するので適さない（試料No. １
４）。
越えると，Ｑｍが低下するので適さない（試料No. １
４）。
【００４３】上記の理由により，組成式Ｐｂ［（Ｍｎa
Ｓｂ1-a ）b Ｔｉc Ｚｒd ）Ｏ3 ＋ｅＳｍ2 Ｏ3 におい
て，ａ＝０．１５０〜０．３３３，ｂ＝０．０２〜０．
１０，ｃ＝０．４４〜０．６０，ｄ＝０．３０〜０．５
４（ただしｂ＋ｃ＋ｄ＝１）とする主成分と，主成分の
重量を１００％としたとき，ｅ＝０〜２．０ｗｔ％とし
て添加された副成分とを含むジャイロ用圧電磁器材料が
得られた。
Ｓｂ1-a ）b Ｔｉc Ｚｒd ）Ｏ3 ＋ｅＳｍ2 Ｏ3 におい
て，ａ＝０．１５０〜０．３３３，ｂ＝０．０２〜０．
１０，ｃ＝０．４４〜０．６０，ｄ＝０．３０〜０．５
４（ただしｂ＋ｃ＋ｄ＝１）とする主成分と，主成分の
重量を１００％としたとき，ｅ＝０〜２．０ｗｔ％とし
て添加された副成分とを含むジャイロ用圧電磁器材料が
得られた。
【００４４】本発明の実施の形態の圧電磁器材料につい
て，ジャイロ特性を評価した一例を下記表７に示す。
て，ジャイロ特性を評価した一例を下記表７に示す。
【００４５】
【表７】
【００４６】上記表７より明らかなように，本発明の実
施の形態による磁器材料試料Ｎｏ．１５は，上記表５に
規定される要求条件，即ち，電気機械結合係数が３０％
≦Ｋｐ≦６０％，比誘電率がεｒ＞５００，機械品質係
数Ｑｍ＞５００，Ｑｍの温度変化率ΔＱｍ／Ｑｍ＜５０
％，共振周波数Ｔｋｆｒ＜１００ｐｐｍ／℃を満たして
いるとともに，上記表４に規定されたスペック，即ち，
感度Ｓ＞１５ mV/(deg/sec)，感度変化率ΔＳ／Ｓ＜５
０％，ヌル電圧変動ΔＮ＜５(deg/sec) ，Ｓ／Ｎ比＞１
０の優れたジャイロ特性を満たしていることが判る。
施の形態による磁器材料試料Ｎｏ．１５は，上記表５に
規定される要求条件，即ち，電気機械結合係数が３０％
≦Ｋｐ≦６０％，比誘電率がεｒ＞５００，機械品質係
数Ｑｍ＞５００，Ｑｍの温度変化率ΔＱｍ／Ｑｍ＜５０
％，共振周波数Ｔｋｆｒ＜１００ｐｐｍ／℃を満たして
いるとともに，上記表４に規定されたスペック，即ち，
感度Ｓ＞１５ mV/(deg/sec)，感度変化率ΔＳ／Ｓ＜５
０％，ヌル電圧変動ΔＮ＜５(deg/sec) ，Ｓ／Ｎ比＞１
０の優れたジャイロ特性を満たしていることが判る。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明により，本発明の圧電磁器材
料を丸棒型圧電振動ジャイロに使用した場合，適度の電
気機械結合係数，及び機械的品質係数により高い感度を
示すと同時に，共振周波数の温度安定性からヌル電圧変
動が抑制される。
料を丸棒型圧電振動ジャイロに使用した場合，適度の電
気機械結合係数，及び機械的品質係数により高い感度を
示すと同時に，共振周波数の温度安定性からヌル電圧変
動が抑制される。
【００４８】また，本発明の圧電磁器材料では，機械的
品質係数の温度安定性から感度の温度安定性が得られ，
温度保証回路が不要となる。この場合，駆動電圧の安定
性が得られるので，他にヌル電圧変動も改善できる。
品質係数の温度安定性から感度の温度安定性が得られ，
温度保証回路が不要となる。この場合，駆動電圧の安定
性が得られるので，他にヌル電圧変動も改善できる。
【００４９】以上の結果，本発明の圧電磁器材料によれ
ば，カーナビゲーションにも対応できる高精度で安価な
圧電振動ジャイロが提供できるようになった。
ば，カーナビゲーションにも対応できる高精度で安価な
圧電振動ジャイロが提供できるようになった。
Claims (2)
- 【請求項１】 組成式 Ｐｂ［（Ｍｎa ，Ｓｂ1-a ）b
Ｔｉc Ｚｒd ］Ｏ3（但し，ａ＝０．１５０〜０．３３
３，ｂ＝０．０２〜０．１０，ｃ＝０．４４〜０．６
０，ｄ＝０．３０〜０．５４であり，ｂ＋ｃ＋ｄ＝１）
で示されることを特徴とする圧電磁器材料。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧電磁器材料からなる主
成分と，これに添加された副成分としてＳｍ2 Ｏ3 とを
含み，組成式 Ｐｂ［（Ｍｎa ，Ｓｂ1-a ）b Ｔｉc Ｚ
ｒd ］Ｏ3 ＋ｅＳｍ2 Ｏ3 （但し，ａ＝０．１５０〜
０．３３３，ｂ＝０．０２〜０．１０，ｃ＝０．４４〜
０．６０，ｄ＝０．３０〜０．５４，ｂ＋ｃ＋ｄ＝１で
あり，前記主成分の重量を１００％としたときに，０＜
ｅ≦２．０ｗｔ％）示されることを特徴とする圧電磁器
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8267380A JPH10114571A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 圧電磁器材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8267380A JPH10114571A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 圧電磁器材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10114571A true JPH10114571A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=17444045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8267380A Withdrawn JPH10114571A (ja) | 1996-10-08 | 1996-10-08 | 圧電磁器材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10114571A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006027927A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Nec Tokin Corp | 圧電磁器組成物 |
-
1996
- 1996-10-08 JP JP8267380A patent/JPH10114571A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006027927A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Nec Tokin Corp | 圧電磁器組成物 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1085585A2 (en) | Composition of piezoelectric porcelain | |
| JP2001181030A (ja) | 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子 | |
| JP2006056778A (ja) | 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子 | |
| TW449757B (en) | Piezoelectric device | |
| JPH11302070A (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JPH10114571A (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JP2008179532A (ja) | 圧電磁器および圧電素子 | |
| JPH11349379A (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JPH101364A (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JP3891457B2 (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JPH11147763A (ja) | 圧電磁器材料及びそれを用いた圧電振動ジャイロ | |
| JP3802610B2 (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JPH1029864A (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JP2007071757A (ja) | 振動体及びそれを用いた振動ジャイロ | |
| JP2001302349A (ja) | 圧電磁器組成物 | |
| JP2002362973A (ja) | 圧電振動ジャイロ用圧電磁器組成物及び圧電振動ジャイロ | |
| JP4498665B2 (ja) | アクチュエータ用圧電磁器組成物 | |
| JP2001130961A (ja) | 圧電磁器組成物およびそれを用いた圧電セラミック素子 | |
| JPH0551222A (ja) | 圧電磁器材料 | |
| JPH10287469A (ja) | 圧電材料 | |
| JP2000249561A (ja) | 角速度センサ | |
| JP2964265B2 (ja) | 圧電性磁器組成物 | |
| JP4001363B2 (ja) | 圧電磁器 | |
| JPH11322420A (ja) | 圧電磁器組成物およびその製造方法 | |
| JPH11209176A (ja) | 圧電磁器組成物およびその製造方法 |
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: 20040106 |