JPS60121784A - 積層型圧電体 - Google Patents

積層型圧電体

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JPS60121784A
JPS60121784A JP58230392A JP23039283A JPS60121784A JP S60121784 A JPS60121784 A JP S60121784A JP 58230392 A JP58230392 A JP 58230392A JP 23039283 A JP23039283 A JP 23039283A JP S60121784 A JPS60121784 A JP S60121784A
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plates
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正弘 富田
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悦朗 安田
Akio Iwase
昭夫 岩瀬
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種アクチュエータとして用いる積層型圧電体
に関するものである。
〔従来技術〕
従来の積層型圧電体は、例えば円形を有していて両面に
電極が形成された圧電板と、この圧電板と略同形である
とともに周縁に1lllilの突起を有する金属板とを
備え、これらの圧電板と金属板とは単に交互に積層され
ており、各金属板の突起を隣接するものとは反対方向を
向いていて1枚おいた隣りの金属板の突起と電気的に接
続され、正電極及び負電極が形成されている。ところが
このような積層型圧電体においては、圧電板と金属板は
接着作用がな(圧電板が金属板に対して径方向に移動可
能なため、積層後直ちにケーシングの中に収めるか、あ
るいはケーシングの中に直接積層しなければ、積層状態
を維持することが困難で、取り扱いが面倒であった。従
って、この従来の積層型圧電体に用いられる圧電板は、
予め分極したものである必要があり、製造コストが高く
なるという問題があった。さらにこの種の圧電体は変位
量を多くするため通常高電圧を印加して用いるが、従来
の圧電体においては圧電板の径方向への相対移動のため
に金属板どうしが直接対向し、空気の絶縁破壊□を起こ
しし両電極間で放電するおそれがあった。
また、従来の積層型圧電体は圧電板と金属板が一体にな
っていないため、両者の表面粗度の違い等により両者の
接触面にわずかの空隙が介在し、圧電板に電圧を印加し
た時に生ずる変位が上記空隙部分で吸収されてしまい、
積層型圧電体全体の変位量が減少するという問題点も有
している。
本発明は上記の点に鑑み、積層型圧電体の圧電板と金属
板の間に電気伝導性を有するペーストを付着させて、圧
電板と金属板を相互に重合積層して接着し一体化形成し
たことにより、製造において積層状態の維持が容易で、
分極を積層後に行なうことができ、しかも高電圧の印加
により放電する恐れがなく、変位量の吸収のないa層型
圧電体を提供することを目的とする。
〔実施例〕
以下、本発明を図示した実施例に基づいて説明する。
第1図〜第4図は本発明の第1実施例を示すものである
。第1図(A)、(B)に示されるように、圧電素子を
円板状に成形して得られた圧電板1は、直径15龍、厚
さ約0.5鶴であり、その両面には直径13m、厚さ約
3〜15ミクロンの電気伝導性を有するペースト、例え
ば銀ペースト2が同心円状に付着される。第2図に示さ
れるように、金属板3は直径約13鶴、厚さ約50ミク
ロンを有し、外周縁には突起4が形成される。突起4は
金属板3の径方向外方を向き、幅約1m、長さ約3m1
Iである・ 第3図に示すようにこれらの圧電板1と金属板3とは銀
ペースト2が接着能力を有する時に交互に重合積層され
、銀ペースト2の接着作用により、これら圧電板1と金
属板3は接着され、乾燥後500〜700℃で5〜30
分熱処理をして両者の積層体は第3図に示すように一体
化形成される。
また、各金属板3の突起4は、第3図に示されるように
、隣接する金属板3の突起とは180℃偏れた方向に位
置する。すなわち、金属板3の突起4は、1枚おいた所
に位置する金属板3の突起4と同じ角度位置にある。こ
れらの突起4は、第3図に示されるように、軸方向に折
曲されて、金属板3の突起4は1つおいた隣りの金属板
3の突起4と干渉し、これらの突起4は、第3図に示す
ようにスポットfa接され電気的接続される。この圧電
板lと金属板3の積層体Aは、軸方向長さが約401、
外径が約16鶴である。積層体Aの軸方向に並ぶ第1の
組の突起4には、電源(図示せず)の正電極に接続され
たり一ドII 7が溶接あるいはハンダ付けにより取付
けられ、この第1の組の突起4と対向する第2の組の突
起4には、電源の負電極に接続されたリード線8が取付
けられる。
以上の構成を有する積層型圧電体Aは、その両端に50
0〜700vの電圧が印加されると、軸方向に数十ミク
ロン伸縮し、これによりアクチュエータとして作用する
。本実施例は圧電板lと金属板3が銀ベースト2を介在
させて両者を接着しているから、圧電板lと金属板3の
間の空隙がなくなり、第4図に示したように、ただ単に
圧電板lと金属板3を積層して作製した積層型圧電体に
比して、同印加亀圧に対する積層体Aの変位量が荷重5
0kg/−の時に7〜8ミクロン大きくなった。第4図
は印加電圧700■における積層体に加える荷重(kg
/cj)と積層体の軸方向の変位量(μm)を示すもの
である。この伸縮動作の間、この積層体Aには、圧電体
1と金属板3が銀ペースト2により接着されているので
、圧電板1と金属板3との相対的に位置偏れが起きるこ
とは全くない。従って積層体Aが、例えば振動衝撃等の
大きな機械的力を受けても、隣接する金属板3が直積対
向することによりこれらの間に放電を起こす恐れがない
。また、本実施例に係る積層型圧電体は、一体的に成形
されているため、コンパクトで取り扱いが容易である。
さらに圧電板1が単体の状態で分極する必要はなく、積
層体Aとして組立てた後、これを20℃〜100℃のシ
リコンオイル中に浸漬させてリード線7.8に0.5〜
2KVの高電圧を10〜60分間印加することにより、
容易に分極できる。従って製造コストが非富に安価なも
のとなる。
なお、本実施例では突起4は1個だけの金属板3を用い
たが、複数個の突起4を有する金属板を用いてもよい。
この場合、圧電板1と金属板3は完全に一体的に形成さ
れているため、万一圧電板lと金属板3の接着がはがれ
ても圧電板1と金属板3の位置偏れを防止することがで
きる。また、銀ペースト2の直径及び金属板3の直径も
圧電板1の直径とほぼ同一にすることも可能である。こ
の場合は、金属板3あるいは銀ペースト2と突起4の間
で放電を防ぐために、突起4を折曲げる前に、圧電体A
の側面にシリコンゴム等の絶縁物をコーティングするこ
とが好ましい。
次に他の実施例について第5図〜第8図に基づいて説明
する。
本実施例は第6図に示すように厚さが約0.5鶴で一辺
が約12鰭の四角形状で両面に銀ペースト2を付着した
圧電板1を第5図に示すように幅約1(lsm、厚さ約
50ミクロンのリボン状金属板3a、3bの間に挿入し
て銀ペースト2の接着作用により一体的に形成した構造
を有している。本実施例の積層方法を具体的に説明する
と、第7図において圧電板1を金属板3の上にセントし
た後金属板3aを圧電板1の上にセットする9次に別の
圧電板1を金属板3aの上にセントした後、金属板3b
を下方へ折曲げる。さらに別の圧電板を金属板3bの上
にセットした後、金属板3aを左側へ折曲げるという具
合に圧電板1と金属板3は交互に配列し、かつ金属板3
aと金属板3bも交互に配列した構造をしている。そし
て、所定の寸法(約40fi)まで積層した後、積層体
Aの軸方向にテンションをかけた状態で加熱処理するこ
とにより、圧電板1と金属板3は両者の間に介在する銀
ペースト2により接着して一体的になる。本実施例で得
られた積層体Aも前述の実施例と同様に、同印加電圧に
対する変位置は、接着しない場合従来のものに比して数
ミクロン大きくなった。尚、本実施例では金属板3aと
金属板3bは直交するように構成しであるが、第BTl
liに示すように金属板3a、3bを予め連続E字状に
成形しておき、金属板3a、3bを対向して重ね合わせ
た後、金属板3aと金属板3bの間に前記圧電板1を挿
入した後、前記実施例と同様に成形することも可能であ
る。
以上、本発明の具体的実施例について説明してきたが、
圧電体lと金属板3の接着方法は必ずしも銀ペースト2
を用いて熱処理で行なうa・要はなく、例えば銀ペース
ト2をスクリーン印刷した直後、圧電板1と金属板3を
積層した後、乾燥焼付を行ってもよい等、製造方法は上
述した範囲に限定するものではない。例えば、銀ペース
トの代わりに銀エポキシペーストを用いて、圧電板lと
金属板3を積層し一体化した後、熱処理を行っても同様
の効果が期待できる。また圧電板1と金属板3の積層態
様も上記実施例に限定するものではない。
なお、上記各実施例において用いた圧電板1はP b 
T i O3、P b Z r 03にP b (Co
 I/3Nb 2/3) 03+ P b (Zn v
3 Nb 2/3) 03゜Pb (Ni l/3Nb
2/3)03.Pb (Yl/2Nbl/2)O:]等
を固溶したもの、あるいはN b 205、WO2等を
ドープしたものを用いているが、圧電効果を有するもの
であれば有機無機を問わず何れでもよく、好ましくは電
圧d33定数の太きいものがよい。
〔発明の効果〕
本発明は積層型圧電体において圧電板と金属板との間に
電気伝導性を有するペースト介在させて両者を接着し一
体成形したことから、従来のものに比べ積層状態の維持
が容易で積層型圧電体が伸縮作動中はもちろん振動衝撃
等の大きな機械的力を受けても、圧電板と金属板との相
対的を位置偏れを起こすことがなくなり、高電圧の印加
に対しても金属板どうしの放電問題もなくなるという優
れた効果がある。また、圧電板と金属板の間には前記ペ
ーストが充填されているので、両者の間に圧電体の変位
量を吸収する空隙がなくなり、従来のものに比して印加
電圧に対する積層型圧電体の変位量が大きくなるという
効果がある。さらに、圧電板の表面粗度にばらつきのあ
る場合でも、接着層である前記ペーストにより表面が均
一となるため、変位量に及ぼす影響を最小にし、特性の
ばらつきを小さくすることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図は本発明の一実施例を説明するに供する
図で、第1図(A)は圧電板の平面図、第1図(B)は
この圧電板の側面図、第2図は金属板を示す平面図、第
3図は積層体を示す平面図、第4図は印加電圧700V
における荷重と積層体の変位量を示した図で(イ)は本
実施例を示し、(ロ)は従来例を示す。 第5図〜第8図は他の実施例を示す図で、第5図は積層
体を示す平面図、第6図(A)は圧電板の平面図、第6
図(B)は圧電板の側面図、第7図は積層体の製造方法
の説明に供する平面図、第8図は他の実施例を示す平面
図。 1・・・圧電板、2・・・銀ペースト、3.3a、3b
・・・金属板。 代理人弁理士 岡 部 隆 第1図 第2図 (A) 第4図 0 100 200 crt (kg/cm’) 第5図 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 圧電素子から成形された複数の圧電板と、圧電板の両面
    に11着した電気伝導性を有するペーストと、電気的に
    接続されて電極となる複数の金属板とを具備し、前記ペ
    ーストの付着された前記圧電板と前記金@坂とを相互に
    重合積層し、前記圧電板と前記金属板の間に介在する前
    記ペーストが、両者間の空隙を充填し両者を接着して、
    一体化形成したことを特徴とする積層型圧電体。
JP58230392A 1983-12-05 1983-12-05 積層型圧電体の製造方法 Expired - Lifetime JPH0740613B2 (ja)

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