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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- JP
- Japan
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- piezoelectric
- electrodes
- porcelains
- piezoelectric element
- hardened
- 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
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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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