JPS58218183A - 電歪式アクチユエ−タとその製造方法 - Google Patents

電歪式アクチユエ−タとその製造方法

Info

Publication number
JPS58218183A
JPS58218183A JP57100750A JP10075082A JPS58218183A JP S58218183 A JPS58218183 A JP S58218183A JP 57100750 A JP57100750 A JP 57100750A JP 10075082 A JP10075082 A JP 10075082A JP S58218183 A JPS58218183 A JP S58218183A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
thin plate
hole
piezoelectric element
laminated
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.)
Pending
Application number
JP57100750A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Ito
猪頭　敏彦
Yasuyuki Sakakibara
榊原　康行
Etsuro Yasuda
悦朗 安田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP57100750A priority Critical patent/JPS58218183A/ja
Priority to US06/504,304 priority patent/US4471256A/en
Publication of JPS58218183A publication Critical patent/JPS58218183A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/004—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by piezoelectric means
    • F16K31/007—Piezo-electric stacks
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H10N30/053—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by integrally sintering piezoelectric or electrostrictive bodies and electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H10N30/503—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure with non-rectangular cross-section orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal, circular
    • H10N30/505—Annular cross-section
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/872—Connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. external electrodes
    • H10N30/874—Connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. external electrodes embedded within piezoelectric or electrostrictive material, e.g. via connections
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/88—Mounts; Supports; Enclosures; Casings

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばポンプに設けられ、圧電素子の電歪効
果を利用して動作するように構成された電歪式アクチュ
エータに関するものである。
この種のアクチュエータは、両面に電極を有する強誘電
セラミックの薄板を多数枚積層して構成され、稼動時に
はその両面に数百ボルトの電圧が印加されて膨脹する。
しかしてこの電圧印加時に、このアクチュエータに放電
が発生すると、膨脹を起こさなくなり、ポンプ作用等の
本来の作動を果たせなくなる。
この放電として第１に、アクチュエータとこれを収容す
るケーシングとの間に起きるものがある。
これは薄板に設けられた各電極層のうち、いずれかのも
のとケーシングとの間の空隙を介して発生するものであ
る。また第２に、これら薄板の電極層間に放電を起こす
ことがある。
本発明は以上の問題点を解決すべくなされたもので、本
発明の第１の発明は、ケーシングとの間の放電のおそれ
を除去するアクチュエータを提供するものである。この
アクチュエータは、薄板状に形成されるとともに多数板
積層された圧電素子の間に、電極層が介挿され、これら
圧電素子と電極層の積層体には軸方向に貫通孔が穿設さ
れており、この貫通孔に第１電極部材が設けられる一方
、該積層体の外周部に第２電極部材が取付けられ、上記
電極層はいずれかの電極部材に導通可能であり、少なく
とも１つが第１電極部材に、少なくとも１つが第２電極
部材にそれぞれ接触することを特徴としている。
また本発明の第２の発明は、ケーシングとの間の放電の
おそれを除去することに加え、各電極間の放電を起こす
ことのないアクチュエータを提供するもので、上記第１
の発明の構成に加え、圧電素子と電極層との積層体が、
圧縮して焼結されて成ることを特徴としている。
さらに本発明の第３の発明は、上記電歪式アクチュエー
タの製造方法を提供するもので、環状薄板の圧電素子と
、この圧電素子の内孔もしくは外周縁側にはみ出す環状
の電極層とをそれぞれ成形し、これら圧電素子と電極層
とを交互に積層重合した後、これらを積層方向に圧縮し
つつ焼結し、積層体の内孔および外周面にそれぞれ第１
および第２電極部材を設けることを特徴としている。
以下図示実施例により本発明を説明する。第１図は本発
明に係るアクチュエータをポンプに適用した例を示すも
ので、誘電体セラミックから成るアクチュエータ１は、
皿ばね２、ピストン３とともに、ケーシング４のシリン
ダ孔５内に収容される。ピストン３はシリンダ孔５内に
摺動自在に支持されており、その下方に形成されたポン
プ室６内の皿ばね２により常時上方へ附勢され、アクチ
ュエータ１に当接する。ピストン３は、アクチュエータ
１が膨脹すると皿はね２に抗して下降し、ポンプ室６内
の容積を減少させ、逆にアクチュエータ１が収縮すると
皿ばね２の弾発力により上昇してポンプ室６内の容積を
増大させる。すなわち、これによりポンプ作用を行ない
、吸入ボート７から逆止弁８を介して吸入した流体を、
吐出ボート９から吐出する。なお、ピストン３の外周に
はシール部材１０が嵌着され、ポンプ室６内の流体（例
えば燃料油）がアクチェエータ１側へ漏洩しないように
なっている。
アクチュエータ１は後述するように圧電素子であるセラ
ミック薄板１１を多数枚積層して形成されるので、シリ
ンダ孔５と略同径の円柱状を呈し、その軸心部には貫通
孔１２が形成される。この貫通孔１２の表面には第１電
極面１３を形成すべくＮｉメッキが施され、また、アク
チュエータ１の上端面１４、下端面１５および外周面１
６には、第２電極面１７を形成すべくＮｉメッキが施さ
れる。第２電極面１７は、上端面１４、外周面１６、下
端面１５において連続しているが、貫通孔１２の上下端
縁部１８、１９において、１〜２ｍｍの幅の環状の隙間
をもって第１電極面１３と離隔する。
アクチュエータ１は、上述したように、下端面１５は常
時ピストン３と当接するが、上端面１４はキャップ２０
の内面に常時当接する。このキャップ２０はケーシング
４に螺合されてこの上部開口を閉塞するもので、その中
心部には孔２１が穿設される。上記貫通孔１２に嵌合さ
れた正電極端子２２は、この孔２１から外部へ突出し、
ゴム製のグロメット２３を介してキャップ２０に固定さ
れる。正電極端子２２は銅もしくはアルミニウムの成形
品であり、ケーシング４内へ収容される部分が円筒部２
３となっており、この円筒部２３にはスリットが形成さ
れて半径方向の弾性を有し、したがって貫通孔１２に形
成された第１電極面１３に対して常時密着するようにな
っている。一方、正電極端子２２のキャップ２０からの
突出部２４は中実棒であり、電気配線に供される。また
キャップ２０の縁部には負電極端子２５が溶接され、こ
れも電気配線に供される。
さてアクチュエータ１は、第２図に示すような円環状の
薄板２６、２７を多数積層することにより成形されるも
のである。これらの薄板２６、２７は略同形であり、共
に、片面にＰｔ電極剤２８、２９が塗布されている。薄
板２６のＰｔ電極剤２８は内孔３０側にはみ出すととも
に外縁部３１には塗布されておらず、また薄板２７のＰ
ｔ電極剤２９は外周面３２側にはみ出すとともに内縁部
３３には塗布されていない。これら薄板２６、２７は交
互に重合され、例えば薄板２７が最下部に設けられ、薄
板２８が上から２番目、Ｐｔ電極剤を全く塗布しないも
のが最上部に載置される。これらの薄板２６、２７は、
例えば約１００枚積み重ねられ、軸方向に圧縮されつつ
焼結されて一体成形される。
この積層一体形のセラミックに、上記第１および第２電
極面１３、１７が施されたものがアクチュエータ１であ
る。
次にこのアクチュエータ１の製造方法について説明する
。まず、ＰｂＯ，ＺｒＯ２、Ｔｉ０２の微粉末が混合さ
れ、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等の接着剤によっ
て粘土状にされた後、０．１〜０．５ｍｍ厚さの薄板に
成形され、この薄板から円環状の薄板が多数打抜かれる
。円環状の薄板の片面にＰｔペーストが電極剤として塗
布される。ＰｔペーストはＰｔの微粉末番高密度に有機
溶媒に混合させたものであり、市販されている。
薄板２６に塗布されるＰｔ電極剤２８は、内孔３０の上
縁部に１〜２ｍｍだけはみ出し、また外縁部３１には１
〜２ｍｍ幅の環状の塗り残しが形成される。一方、薄板
２７に塗布されるＰｔ電極剤２９は、外周面３２の上縁
部に１〜２ｍｍだけはみ出し、また内縁部３３には１〜
２ｍｍ幅の環状の塗り残しが形成される。
薄板２７を最下部に置き、その上に薄板２６、さらにそ
の上に薄板２７を載置し、以下同様に、薄板２６、２７
を交互に載置する。そして上から２番目に薄板２６を載
せた後、その上には全くＰｔ電極剤が塗布されていない
薄板を載置する。しかして軸方向に圧縮力を作用させな
がら、約２００℃で加熱密着させた後約１２００℃で焼
成すると積層一体形のセラミックが得られ、この焼成時
、上記接着剤として添加されたＰＶＡは蒸発して薄板２
６、２７内から消失する。次いで、この積層体の外面に
Ｎｉメッキを施し、貫通孔１２内に第１電極面１３を、
上端面１４、外周面１６および下端面１５に第２電極面
１７を形成する。
上記構成を有するアクチュエータ１を備えたポンプは、
次のように動作して吸入ボート７から吸入した流体を吐
出ボート９から吐出する。
すなわち、正電極端子２２と負電極端子２５との間に約
５００Ｖの電圧を印加すると、アクチュエータ１の内部
において、隣り合う薄板２６、２７のＰｔ電極剤２８、
２９内に５００Ｖの電圧が印加されることとなり、この
間に約０．５μの伸長を起こす。
本実施例のアクチュエータ１は１００枚の薄板２６、２
７を重合させて成るので、このアクチュエータ１全体と
して、軸方向に約５０μ膨脹する。したがって、ピスト
ン３は皿ばね２に抗して下降し、ポンプ室６の容積を減
少させてこの内部の流体を吐出ボート９より吐出する。
次に上記電圧を解除すると、アクチュエータ１は元の長
さに復元するので、ピストン３は皿ばね２の弾発力によ
シ上方へ押戻され、ポンプ室６内には吸入ボート７を介
して外部の流体が吸入される。以上の動作を繰返し、ポ
ンプ作用が行なわれる。
このポンプ作用において、アクチュエータ１に電圧を印
加する際、このアクチュエータ１の外表面は、常にケー
シング４あるいはキャップ２０と接触するので、この外
表面の電位はケーシング４等の電位と等しく、したがっ
てアクチュエータ１とケーシング４との間に放電を起こ
すことがない。
また、各薄板間には隙間がないので、これらの薄板のＰ
ｔ電極間に放電を起こすおそれもない。更に、成形前の
薄板に、厚みのむら、あるいは反りがあっても、焼成の
際に均一な密度に形成されるので、力を加えることによ
り破損することがない。
なお、セラミック薄板１１の材料は、従来公知の誘電体
セラミックであれば何でもよく、例えばＢａＴｉＯ３等
を用いることもできる。
また、アクチュエータ１の形状は断面外形が多角形のも
のでもよく、一方、貫通孔１２の形状も多角形孔であっ
てもよく、さらに貫通孔１２はアクチュエータ１の軸心
部になくてもよい。
上記実施例では、アクチュエータ１を焼結して成形して
いるが、単に積層するものであってもよく、この場合、
第１および第２電極面１３、１７に代え、円筒状の電極
部材を積層体およびその貫通孔に嵌合すればよい。
以上のように本発明によれば、動作中に放電することが
なく、常に確実に作動することのできる電歪式アクチュ
エータを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る電歪式アクチュエータを適用した
ポンプを示す断面図、第２図は薄板状の圧電素子を示す
断面図である。 １・・・アクチュエータ　１１、２６、２７・・・薄板
１２・・・貫通孔　１３・・・第１電極部材１７・・・
第２電極部材　２８、２９・・・Ｐｔ電極剤特許出願人 株式会社　日本自動車部品総合研究所 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　中　山　恭　介 弁理士　山　口　昭　之

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、薄板状に形成され多数枚積層されるとともに、それ
    ぞれの間に電極層が介挿され、かつ、積層方向に貫通孔
    が穿設された圧電素子と、上記貫通孔に設けられた第１
    電極部材と、上記積層され圧電素子の外周面に設けられ
    た第２電極部材とを備え、上記各電極層は、いずれかの
    電極部材に導通可能であり、少なくとも１つが上記第１
    電極部材に、少なくとも１つが上記第２電極部材に、そ
    れぞれ接触することを特徴とする電歪式アクチュエータ
    。 ２、薄板状に形成され多数枚積層されるとともに、それ
    ぞれの間に電極層が介挿され、かつ、積層方向に貫通孔
    が穿設され、該電極層とともに一体的に圧縮焼結された
    圧電素子と、上記貫通孔に設けられた第１電極部材と、
    上記積層された圧電素子の外周面に設けられた第２電極
    部材とを備え、上記各電極層は、いずれかの電極部材に
    導通可能であり、少なくとも１つが上記第１電極部材に
    、少なくとも１つが上記第２電極部材にそれぞれ接触す
    ることを特徴とする電歪式アクチュエータ。 ３、環状薄板の圧電素子と、この圧電素子の内孔もしく
    は外周縁側にはみ出す環状の電極層とをそれぞれ成形し
    、これら圧電素子と電極層とを交互に積層重合した後、
    これらを積層方向に圧縮して密着させてから焼結し、積
    層体の内孔および外周面にそれぞれ第１および第２電極
    部材を設けることを特徴とする電歪式アクチュエータの
    製造方法。 ４、焼結前の圧電素子は接着剤を含有し、この接着剤は
    焼結工程において蒸発して該圧電素子から消失すること
    を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の電歪式アクチ
    ュエータの製造方法。
JP57100750A 1982-06-14 1982-06-14 電歪式アクチユエ−タとその製造方法 Pending JPS58218183A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57100750A JPS58218183A (ja) 1982-06-14 1982-06-14 電歪式アクチユエ−タとその製造方法
US06/504,304 US4471256A (en) 1982-06-14 1983-06-14 Piezoelectric actuator, and valve apparatus having actuator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP57100750A JPS58218183A (ja) 1982-06-14 1982-06-14 電歪式アクチユエ−タとその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS58218183A true JPS58218183A (ja) 1983-12-19

Family

ID=14282200

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57100750A Pending JPS58218183A (ja) 1982-06-14 1982-06-14 電歪式アクチユエ−タとその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS58218183A (ja)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61103580U (ja) * 1984-12-14 1986-07-01
JPS61291786A (ja) * 1985-06-18 1986-12-22 Ngk Spark Plug Co Ltd パルス作動型油圧ポンプ
JPS6251422A (ja) * 1985-08-24 1987-03-06 ライフエンホイゼル、ゲゼルシヤフト、ミツト、ベシユレンクテル、ハフツング、ウント、コンパニ−、マシ−ネンフアブリ−ク 熱可塑化したプラスチツクの押出しプレス装置用の成形工具アセンブリ
JPS62132381A (ja) * 1985-12-04 1987-06-15 Nec Corp 圧電変位素子
JPS6357386U (ja) * 1986-09-30 1988-04-16
JPS6357385U (ja) * 1986-09-30 1988-04-16
US5004945A (en) * 1988-09-26 1991-04-02 Nippondenso Co., Ltd. Piezoelectric type actuator
JP2005525068A (ja) * 2002-05-06 2005-08-18 エプコス　アクチエンゲゼルシャフト ピエゾアクチュエータおよびピエゾアクチュエータの製造方法
US7145282B2 (en) * 2004-07-15 2006-12-05 Delphi Technologies, Inc. Actuator
JP2007535288A (ja) * 2004-04-26 2007-11-29 エプコス　アクチエンゲゼルシャフト 電気的な機能ユニット及びその製造方法
CN103115149A (zh) * 2013-01-30 2013-05-22 中国北方车辆研究所 大流量压电直动液压减压装置
JP2020176671A (ja) * 2019-04-17 2020-10-29 マツダ株式会社 摩擦締結装置

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61103580U (ja) * 1984-12-14 1986-07-01
JPS61291786A (ja) * 1985-06-18 1986-12-22 Ngk Spark Plug Co Ltd パルス作動型油圧ポンプ
JPS6251422A (ja) * 1985-08-24 1987-03-06 ライフエンホイゼル、ゲゼルシヤフト、ミツト、ベシユレンクテル、ハフツング、ウント、コンパニ−、マシ−ネンフアブリ−ク 熱可塑化したプラスチツクの押出しプレス装置用の成形工具アセンブリ
JPS62132381A (ja) * 1985-12-04 1987-06-15 Nec Corp 圧電変位素子
JPS6357386U (ja) * 1986-09-30 1988-04-16
JPS6357385U (ja) * 1986-09-30 1988-04-16
US5004945A (en) * 1988-09-26 1991-04-02 Nippondenso Co., Ltd. Piezoelectric type actuator
JP2005525068A (ja) * 2002-05-06 2005-08-18 エプコス　アクチエンゲゼルシャフト ピエゾアクチュエータおよびピエゾアクチュエータの製造方法
JP2007535288A (ja) * 2004-04-26 2007-11-29 エプコス　アクチエンゲゼルシャフト 電気的な機能ユニット及びその製造方法
JP4878345B2 (ja) * 2004-04-26 2012-02-15 エプコス アクチエンゲゼルシャフト 電気的な機能ユニット及びその製造方法
US8956485B2 (en) 2004-04-26 2015-02-17 Epcos Ag Electric functional unit and method for the production thereof
US7145282B2 (en) * 2004-07-15 2006-12-05 Delphi Technologies, Inc. Actuator
CN103115149A (zh) * 2013-01-30 2013-05-22 中国北方车辆研究所 大流量压电直动液压减压装置
JP2020176671A (ja) * 2019-04-17 2020-10-29 マツダ株式会社 摩擦締結装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4471256A (en) Piezoelectric actuator, and valve apparatus having actuator
JPS58218183A (ja) 電歪式アクチユエ−タとその製造方法
CN110828169A (zh) 多层陶瓷电容器及制造多层陶瓷电容器的方法
KR101620296B1 (ko) 적층형 압전 세라믹 소자
JP2003017768A (ja) 積層型圧電素子及び噴射装置
JP5027448B2 (ja) 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置
JP2006165193A (ja) 中空積層型圧電素子及びその製造方法
US8339018B2 (en) Laminated piezoelectric element, ejection device, fuel ejection system, and method for manufacturing laminated piezoelectric element
JP4956054B2 (ja) 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置
JP2003197991A (ja) 積層型圧電素子及び噴射装置
JPS5910178A (ja) 電歪式アクチユ−タ
JP2002289932A (ja) 積層型圧電素子及びその製法並びに噴射装置
JP7020645B2 (ja) ポンプ
JP4925563B2 (ja) 積層型圧電素子およびこれを用いた噴射装置
JPH03151677A (ja) 積層型圧電アクチュエータ
US7233099B2 (en) Multilayer piezoelectric element
JP2005129871A (ja) 積層型圧電素子及びこれを用いた噴射装置
JP4868707B2 (ja) 積層型圧電素子および噴射装置
JP4299807B2 (ja) 積層型圧電素子及び噴射装置
JP4266886B2 (ja) セラミック素子とその製造方法
JP3178615B2 (ja) 導電性電極材料
JPS639168A (ja) 電歪式変位素子
JPH01158810A (ja) 電歪効果素子の製造方法
JP5288436B2 (ja) ハニカム型圧電／電歪素子
JP5105790B2 (ja) 積層型圧電素子の製造方法