JPS5963782A - 圧電バイモルフ - Google Patents

圧電バイモルフ

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JPS5963782A
JPS5963782A JP57173931A JP17393182A JPS5963782A JP S5963782 A JPS5963782 A JP S5963782A JP 57173931 A JP57173931 A JP 57173931A JP 17393182 A JP17393182 A JP 17393182A JP S5963782 A JPS5963782 A JP S5963782A
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JP
Japan
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piezoelectric
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electric field
voltage
coercive electric
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JP57173931A
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English (en)
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JPH0223035B2 (ja
Inventor
Nobuo Hiroi
広居　信雄
Hideyuki Suzuki
秀之 鈴木
Yaichi Asano
浅野　弥一
Masatoshi Oba
正利 大場
Ryuichi Sato
隆一 佐藤
Tsutomu Taniguchi
勤 谷口
Yutaka Nozaki
豊 野崎
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.)
Omron Corp
Tokin Corp
Original Assignee
Tohoku Metal Industries Ltd
Tateisi Electronics Co
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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    • 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
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2041—Beam type
    • H10N30/2042—Cantilevers, i.e. having one fixed end

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧電バイモルフに関し、特に、圧電素子単位当
り高電圧下長時間動作特性の改善に関するものである。
圧電バイモルフは２周知のように、電気的な信号により
機械的変位を生ずる機能を有しており、近年微小な位置
制御用あるいは駆動用の変位素子として多方面に実用化
されるようになっている。
従来、この種の圧電バイモルフは、厚さ方向に分極処理
した２枚の同組成の圧電セラミック素子を金属電極板の
両面に画素子の分極方向の向きを・一致させて貼シ合わ
せた構成となっている。この様な圧電バイモルフに直流
電圧を印加すると、一方の圧電素子には分極方向と同一
方向の電圧がかかる事になシ、圧電素子は長さ方向に対
して縮み、又他方の圧電素子には分極方向と逆方向の電
圧がかがシ、圧電素子は長さ方向に対して伸びる様にな
る。従って、圧電バイモルフには上記伸縮作用による機
械的変位が生じる。ところで圧電素子に生じる機械的変
位δは圧電素子の圧電定数ａ３＋（ｍ／ｖ）に関係があ
り。
圧電素子の長さｔ←〕、厚みｔ（ｍ）、印加電圧Ｖ（ト
）との間には、近似的に 圧電定数ａＳｔの高い圧電素子を用いる事が機械的変位
を増大させる上で或は圧電バイモルフ全設計する上で有
利とされている。
圧電定数ｄ３□は材料の組成によって異なるが。
同じ系の材料のうち、圧電定数ｄ３□の高いものは比較
的軟かく抗電界が低い傾向にある。抗電界が低い月相は
１分極方向と逆方向に高電圧を印加されると脱分極状態
あるいは逆方向に分極された状態になる。
従って、圧電バイモルフの２枚の圧電素子として圧電定
数ｄ３１の大きなものを用いると２機械的変位を大きく
とれるが、比較的高い電圧を長時間印加していると２分
極方向と逆方向に電圧を印加した側の圧電素子が脱分極
あるいは逆方向へ分極された状態となシ、変位しなくな
るか逆方向に変位するようになシ、この結果、バイモル
フ全体としては、変位量が小さくなるが。
はとんど変位しなくなるという恐れがある。
このような欠点を避けるためには、圧電定数ｄ３１と抗
電界のいずれも高い材料が望まれるが。
このような月別は、これ迄のところ現れていない。
本発明はかかる従来の欠点を解消するために成されたも
のであり、長時間、比較的高い電圧を印加しても機械的
変位の劣化のない、高信頼性の圧電バイモルフを提供す
る事を主な目的とする。
本発明は抗電界の異なる二種の圧電セラミック素子を貼
り合わせたことを特徴とする圧電バイモルフであって、
低い抗電界の素子側には分極方向と同一方向に電圧を印
加し、高い抗電界の素子側には分極方向と逆方向の電圧
を印加することによって高電圧の長時間印加によっても
逆方向電圧全印加された素子の脱分極や逆方向分極の発
生を抑えて、変位量の劣化を防止することができる。
以下本発明の圧電バイモルフにつき、一実施例を挙げ、
具体的に説明する。
組成から成る抗電界２５０Ｖ／ｗｎの圧電素子であり。
比較的高いｄ３１定数を有している。２は同じくＰｂ　
（ＴｉＺｒ　）　０３系であるが異なる組成として抗電
界１０００／ｍｍ以上の圧電素子である。この圧電素子
１，２は、各々長さ４０ｆｉ９幅１０ｗｎ、厚さ０．１
７閣の形状のもので５両面に真空蒸着法によりＡｇ電榛
を伺力し、９０〜１００℃のシ・ノコン油中で厚み方向
に４ＫＶ／Ｔｎｍの直流電圧ヲ３０分間印加して分極処
理を施したものである。両圧電素子１，２ば、厚さ０．
０３ｍｍの金属電極板３の両面に分極方向が同一になる
様にして変性アクリレート系接着剤を用い加圧接着して
一体化されている。使用に際して一二、低抗電界の圧電
索子１には分極方向と同一方向の電圧が印加され、高抗
電界の圧電素子２には分極方向と逆方向の電圧が印加さ
れる様にする。尚第１図において矢印は分極方向を示す
。
以」二の様にして圧電バイモルフを構成すれば。
圧電素子１は低抗電界にもかかわらず分極方向と同一方
向に電圧が印加されるために、高い印加電圧でも脱分極
が起りｉｃ　＜　＜　、機械的変位の劣化もない。一方
圧型素子２は高抗電界のものであるために、逆方向の電
圧が印加されていても比較的大きな電圧印加時でも脱分
極が起こりに＜＜、従って機械的変位の劣化も極めて少
なく、長時間動作においても安定した変位特性を維持す
る事ができる。又高抗電界の圧電素子２の厚みｆ：　ｆ
’、’ｊ、　くする事が可能であり機械的変位を大きく
とる上で好都合である。更に高抗電界の圧電素子２に合
わせて印加電圧を設定できるため、広範囲の応用が可能
である。
上記実施例による本発明の圧電バイモルフと。
従来の低抗電界の圧電素子から成る圧電バイモルフにつ
き、温度６０　”Ｃの雰囲気中で長時間負荷試験（直流
電圧５０Ｖ、　１０００時間）を行ない。
変位量の変化を測定した。その結果を第２図のグラフに
示す。
第２図からも明らかな様に、従来の圧電バイモルフにお
いては初期時大きい変位量が得られるものの１時間の経
過と共に変位量の劣化が生じ、　　１０００時間後では
３５％程度の変位量減となり、信頼性に乏しく好ましく
ない。これに対し。
本発明の圧電バイモルフは１０００時間後でも変位計の
減少が５％以下と極めて少なく、高い信＋ｉｒｊ　ｌ’
ｌユｋ　４」’　しており、圧電バイモルフとしての特
性」二非當に有利である事がわかる。
なお１本発明の実施例においては２両圧電素子企金ｋＪ
６電）・りく板の両面に貼り合わせて強度を向上させ／
ζが、直接貼り合わせても同様の効果が達成でさる事ｉ
−ｉ勿論の事である。
以上詳述した様に９本発明によれは、抗電界の異なる圧
電セラミック素子を用いるという簡単な構成で信頼性の
高い圧電バイモルフを得る事ができ、実用上価値大なる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明圧電バイモルフの一例の断面図、第２図
は１本発明の圧電バイモルフと従来の圧電バイモルフの
変位量の時間変化を示すグラフである。 １・・・低抗電界の圧電素子、２・・・高抗電界の圧電
素子、６・・・金属中間電極板。 第１図 序２図 京都市右京区花園土堂町１０番地 立石電機株式会社内 ■出　願　人　立石電機株式会社 京都市右京区花園土堂町１０番地

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １．２枚の圧電セラミック素子を貼り合わせてなる圧電
    バイモルフにおいて、該２枚の圧電セラミック素子とし
    て互いに抗電界が異なる圧電セラミックを用いたことを
    特徴とする圧電バイモルフ。
JP57173931A 1982-10-05 1982-10-05 圧電バイモルフ Granted JPS5963782A (ja)

Priority Applications (1)

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JP57173931A JPS5963782A (ja) 1982-10-05 1982-10-05 圧電バイモルフ

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JP57173931A JPS5963782A (ja) 1982-10-05 1982-10-05 圧電バイモルフ

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JPS5963782A true JPS5963782A (ja) 1984-04-11
JPH0223035B2 JPH0223035B2 (ja) 1990-05-22

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ID=15969719

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