JPS5848482A - 複合圧電素子 - Google Patents
複合圧電素子Info
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- JPS5848482A JPS5848482A JP56147639A JP14763981A JPS5848482A JP S5848482 A JPS5848482 A JP S5848482A JP 56147639 A JP56147639 A JP 56147639A JP 14763981 A JP14763981 A JP 14763981A JP S5848482 A JPS5848482 A JP S5848482A
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Classifications
-
- 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
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/852—Composite materials, e.g. having 1-3 or 2-2 type connectivity
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は圧電磁器と有機高分子材料とからなる複合圧電
素子に関するものである。
素子に関するものである。
圧電素子は電極間に印加する電気エネルギーに応じて個
々のモードで伸縮し、または加える機械的エネルギーに
応じて、電極間に電気エネルギーを発生する。
々のモードで伸縮し、または加える機械的エネルギーに
応じて、電極間に電気エネルギーを発生する。
7−
従来、上記の用途に使用する圧電素子には主としてチタ
ン酸ジルコン酸鉛系磁器を用いた圧電素子が使用されて
きた。この圧電素子はすぐれた圧電性を示すが、圧電的
性質の方向性は使用する圧電磁器の異方性に依存するた
め、圧電素子の方向性を用途に応じて変えることができ
ない。
ン酸ジルコン酸鉛系磁器を用いた圧電素子が使用されて
きた。この圧電素子はすぐれた圧電性を示すが、圧電的
性質の方向性は使用する圧電磁器の異方性に依存するた
め、圧電素子の方向性を用途に応じて変えることができ
ない。
本発明はかかる従来の圧電素子がもつ欠点を除去し、圧
電性がすぐれ、かつ種々の異方性あるいは等方性の圧電
素子を提供することを目的とする。
電性がすぐれ、かつ種々の異方性あるいは等方性の圧電
素子を提供することを目的とする。
すなわち、本発明の複合圧電素子は、分極方向が圧電磁
器の長さ方向と平行である複数個の棒状あるいは板状の
圧電磁器が2次元と3次元のいずれか一方で互いに直交
しており、さらにこれらの圧電磁器の間隙が有機高分子
材料であり、かつ分極方向に垂直な圧電磁器の端面の一
部あるいは全部が露出している構造の複合体であって、
圧電磁器の長さ方向に垂直な端面の一部または全部に、
部分電極あるいは全面電極を有することを特徴とする。
器の長さ方向と平行である複数個の棒状あるいは板状の
圧電磁器が2次元と3次元のいずれか一方で互いに直交
しており、さらにこれらの圧電磁器の間隙が有機高分子
材料であり、かつ分極方向に垂直な圧電磁器の端面の一
部あるいは全部が露出している構造の複合体であって、
圧電磁器の長さ方向に垂直な端面の一部または全部に、
部分電極あるいは全面電極を有することを特徴とする。
これにより種々の異方性又は等方性の圧電素子を得るこ
とができる。また、本発明で複数対の電極をもつ複合圧
電素子は、2次元あるいは3−次元の変位を得ることが
できるとともに、2次元あるいは3次元の圧力を検知す
ることができ、る特徴をもっている。
とができる。また、本発明で複数対の電極をもつ複合圧
電素子は、2次元あるいは3−次元の変位を得ることが
できるとともに、2次元あるいは3次元の圧力を検知す
ることができ、る特徴をもっている。
以下、実施例により本発明を説明する。
実施例1
Pb(M91/3Nb2/3)0.125T′0.43
5ZrO,440へなる一般式で示される組成をもつ圧
電磁器の角柱(511sX1m1sX1111)1.9
本を第1図のように積上げたのち、減圧下でシリコンゴ
ムを充填し、硬化させたのち、これを圧電磁器棒の1鵡
XIRBの端面がすべて露出するように5111 X
5 a X 5 mに加工した。このようにして得た立
方体の相対する1対の面に常温硬化性のシルバーペース
トを塗布して電極としたのち、100℃のシリコン油中
で両電極間、に2 kV/mの、直眞電界を10分間品
加した。その後、この電極を取り去り、残シの2対の面
についても、順次同様の方法で電界を印加し分極処理を
行なった。つぎに、この複合体の6面に互いに電気的絶
縁性が保たれるように常温硬化性のシルバーペーストを
塗布した。1wlbX1mの面が9個露出している複合
体の面には全面電極を、1鵡×111Bの面が6個露出
している面には5uX4鵡の大きさの電極を、また、1
’a×11111の面が4個露゛出している面には4
m×4’鴎の大きさの電極を設けた。このようにして作
製した複合圧電素子の圧電的性質を、印加した電界によ
る素子の変位量を渦電流式非接触変位計で測定すること
により、調べた。なお、素子に加えた電界は±1kvで
、周波数は0.01 Hzであった。その結果、6襲X
6腸の電極面に垂直な方向の変位量は±0.61μmで
あり、圧電定数はd33= 610X10 ”叫■であ
うた。また、511X4鵡の電極面に垂直な方向の変位
量は±0.45μm であり、d は450X10 ’
m/vであった。4111 X 4 mの電極面に垂直
な方向の変位量は±0.64μmであり、d33は64
0×1O−12rn7’Jであ乎。一方、この複合圧電
素子の電圧出力係数”33は、3方向でそれぞれ、69
×110−3v1//N、102×110−3v0/N
および146X 1O−3V、m/Nであった。
5ZrO,440へなる一般式で示される組成をもつ圧
電磁器の角柱(511sX1m1sX1111)1.9
本を第1図のように積上げたのち、減圧下でシリコンゴ
ムを充填し、硬化させたのち、これを圧電磁器棒の1鵡
XIRBの端面がすべて露出するように5111 X
5 a X 5 mに加工した。このようにして得た立
方体の相対する1対の面に常温硬化性のシルバーペース
トを塗布して電極としたのち、100℃のシリコン油中
で両電極間、に2 kV/mの、直眞電界を10分間品
加した。その後、この電極を取り去り、残シの2対の面
についても、順次同様の方法で電界を印加し分極処理を
行なった。つぎに、この複合体の6面に互いに電気的絶
縁性が保たれるように常温硬化性のシルバーペーストを
塗布した。1wlbX1mの面が9個露出している複合
体の面には全面電極を、1鵡×111Bの面が6個露出
している面には5uX4鵡の大きさの電極を、また、1
’a×11111の面が4個露゛出している面には4
m×4’鴎の大きさの電極を設けた。このようにして作
製した複合圧電素子の圧電的性質を、印加した電界によ
る素子の変位量を渦電流式非接触変位計で測定すること
により、調べた。なお、素子に加えた電界は±1kvで
、周波数は0.01 Hzであった。その結果、6襲X
6腸の電極面に垂直な方向の変位量は±0.61μmで
あり、圧電定数はd33= 610X10 ”叫■であ
うた。また、511X4鵡の電極面に垂直な方向の変位
量は±0.45μm であり、d は450X10 ’
m/vであった。4111 X 4 mの電極面に垂直
な方向の変位量は±0.64μmであり、d33は64
0×1O−12rn7’Jであ乎。一方、この複合圧電
素子の電圧出力係数”33は、3方向でそれぞれ、69
×110−3v1//N、102×110−3v0/N
および146X 1O−3V、m/Nであった。
P b (Z n 17sNbl、s/3 )o 、
oe (Sn、73Nb273)o、oe” ’ 0.
42zr0.4003 +”6重量%MnO2”なる一
般式で示される組成をもつ長さ方向に分極処理した圧電
磁器板(10鵡X211X0.4Illの寸法の基板1
枚と5111X4111X0.211の寸法の基板2枚
)を第2図に示したように配置しく同一形状の磁器は同
じ分極方向に配置した)、それらをエポキシ樹脂に埋め
込んだのち、硬化させた。これを第2図のごとく、圧電
磁器の2111X0.41!11の端面と4Ill X
O02jllの端面が露出するように10j01X5
111×4謡の形状に加工した。このようにして作製し
た複合体の10101IsX4の面には全面に、5ss
x4鵡の面には4 u X 3■の大きさに常温硬化性
のシルバーペーストを塗布し電極とした。この複合圧電
素子の圧電的性質を実施例1の場合と同二の方法で測定
した偽その結果、110l5X4sの面に垂直な方向の
圧電定数d33は25o×10−12m/Vであり、6
×4−の面に垂直な方向のd33は230X10 ”
m/Vで@っfc。
oe (Sn、73Nb273)o、oe” ’ 0.
42zr0.4003 +”6重量%MnO2”なる一
般式で示される組成をもつ長さ方向に分極処理した圧電
磁器板(10鵡X211X0.4Illの寸法の基板1
枚と5111X4111X0.211の寸法の基板2枚
)を第2図に示したように配置しく同一形状の磁器は同
じ分極方向に配置した)、それらをエポキシ樹脂に埋め
込んだのち、硬化させた。これを第2図のごとく、圧電
磁器の2111X0.41!11の端面と4Ill X
O02jllの端面が露出するように10j01X5
111×4謡の形状に加工した。このようにして作製し
た複合体の10101IsX4の面には全面に、5ss
x4鵡の面には4 u X 3■の大きさに常温硬化性
のシルバーペーストを塗布し電極とした。この複合圧電
素子の圧電的性質を実施例1の場合と同二の方法で測定
した偽その結果、110l5X4sの面に垂直な方向の
圧電定数d33は25o×10−12m/Vであり、6
×4−の面に垂直な方向のd33は230X10 ”
m/Vで@っfc。
67、一
本発明の複合圧電素子は実施例に示したように2次元お
よび3次元の方向に大きな圧電性を示す〇さらに1本発
明の複合圧電素子では、2次元および3次元方向の変位
量を、電極間に電界を加えることによシ得゛られる。ま
た、各方向の変位量は電界を変化させることにより変え
ることができる。
よび3次元の方向に大きな圧電性を示す〇さらに1本発
明の複合圧電素子では、2次元および3次元方向の変位
量を、電極間に電界を加えることによシ得゛られる。ま
た、各方向の変位量は電界を変化させることにより変え
ることができる。
逆に、2次元および3次元方向の応力も2対または3対
の電極間で出力電圧として測定できる。従来の圧電磁器
単体の圧電素子では上で述べたような2次元および3次
元の変位量あるいは応力に対する電圧感度は得られない
。
の電極間で出力電圧として測定できる。従来の圧電磁器
単体の圧電素子では上で述べたような2次元および3次
元の変位量あるいは応力に対する電圧感度は得られない
。
なお、本発明の複合圧電素子を製造する際には圧電磁器
は前も−て分極処理したものを用いるか、あるいは未分
極の圧電磁器を扇いて複合体を作製後に実施例1のよう
に分極処理するかのいずれでもよい。また、本発明で用
いる圧電磁器の形状は実施例に限定されるものではなく
、角柱、多角経。
は前も−て分極処理したものを用いるか、あるいは未分
極の圧電磁器を扇いて複合体を作製後に実施例1のよう
に分極処理するかのいずれでもよい。また、本発明で用
いる圧電磁器の形状は実施例に限定されるものではなく
、角柱、多角経。
円柱、板状などでもよく、さらにはこれらの組合わせで
もよく、その大きさも変えられる。複合圧電素子に占め
る圧電磁器の体積は0チと100%7 、、・ 以外あ値であればよく、圧電磁器の数量は2本以上あれ
ばよい。これらの要素を変化させることにより、複合圧
電素子の圧電性を等方性にしたり、異方性を変化させた
りすることができる。本発明において2次元あるいは3
次元で圧電磁器が直交する場合に、これらは必ずしも完
全に直角で交差している必要はなく本発明の主旨内であ
る程度直角からずれてもよい。また、複合圧電素子につ
ける電極は全面電極または部分電極のいずれでもよく、
さらには一つの面に複数の部分電極を設けてもよい。一
方1本発明の複合圧電素子の形状は必ずしも実施例の立
方体あるいは直方体である必要はなく、台形あるいは円
柱状のごときものでもよい。また、本発明の圧電磁器及
び有機高分子材料は実施例のもの如限られることなく、
本発明の主旨内で他のものでもよい。たとえば、圧電磁
器としては、チタン酸鉛系、チタン酸ジルコン酸鉛系磁
器などでもよい。有機高分子材料は圧電磁器を固定する
働きをするとともに、複合圧電素子の弾性コンプライア
ンスを大きくする働きもあり、エポキシ樹脂、シリコン
ゴム、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどでも
よい。
もよく、その大きさも変えられる。複合圧電素子に占め
る圧電磁器の体積は0チと100%7 、、・ 以外あ値であればよく、圧電磁器の数量は2本以上あれ
ばよい。これらの要素を変化させることにより、複合圧
電素子の圧電性を等方性にしたり、異方性を変化させた
りすることができる。本発明において2次元あるいは3
次元で圧電磁器が直交する場合に、これらは必ずしも完
全に直角で交差している必要はなく本発明の主旨内であ
る程度直角からずれてもよい。また、複合圧電素子につ
ける電極は全面電極または部分電極のいずれでもよく、
さらには一つの面に複数の部分電極を設けてもよい。一
方1本発明の複合圧電素子の形状は必ずしも実施例の立
方体あるいは直方体である必要はなく、台形あるいは円
柱状のごときものでもよい。また、本発明の圧電磁器及
び有機高分子材料は実施例のもの如限られることなく、
本発明の主旨内で他のものでもよい。たとえば、圧電磁
器としては、チタン酸鉛系、チタン酸ジルコン酸鉛系磁
器などでもよい。有機高分子材料は圧電磁器を固定する
働きをするとともに、複合圧電素子の弾性コンプライア
ンスを大きくする働きもあり、エポキシ樹脂、シリコン
ゴム、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどでも
よい。
以上のように、本発明の複合圧電素子は2次元あるいは
3次元の変位素子または圧力センサーとして有用である
。
3次元の変位素子または圧力センサーとして有用である
。
第1図は本発明の複合圧電素子における圧電磁器棒の配
置の一例を示す斜視図、第2図は本発明あ・ の複合圧電素子に於ける有機高分子材料と圧電磁器板の
配置の一例を示す斜視図である。 1゜0000.圧電磁器、2・・・・・・有機高分子材
料0代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1−
名w41 飄 第2図
置の一例を示す斜視図、第2図は本発明あ・ の複合圧電素子に於ける有機高分子材料と圧電磁器板の
配置の一例を示す斜視図である。 1゜0000.圧電磁器、2・・・・・・有機高分子材
料0代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1−
名w41 飄 第2図
Claims (1)
- 分極方向が長さ方向と平行な複数個の棒状あるいは板状
の圧電磁器が2次元と3次元のいずれかで互いに直交し
ており、さらに前記圧電磁器の間輝が有機高分子材料で
あり、かつ分極方向に垂直な前記圧電磁器の端面の一部
あるいは全部が露出部に、部分電極あるいは全面電極を
有することを特徴とする複合圧電素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56147639A JPS5848482A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 複合圧電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56147639A JPS5848482A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 複合圧電素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5848482A true JPS5848482A (ja) | 1983-03-22 |
Family
ID=15434879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56147639A Pending JPS5848482A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 複合圧電素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5848482A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60583A (ja) * | 1983-06-16 | 1985-01-05 | Toshiba Corp | 単語認識方式 |
EP0593160A1 (en) * | 1992-10-05 | 1994-04-20 | Trw Inc. | Activated structure |
-
1981
- 1981-09-17 JP JP56147639A patent/JPS5848482A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60583A (ja) * | 1983-06-16 | 1985-01-05 | Toshiba Corp | 単語認識方式 |
EP0593160A1 (en) * | 1992-10-05 | 1994-04-20 | Trw Inc. | Activated structure |
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