JPS604279A - 積層型圧電体 - Google Patents

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】 技術分野 本発明は、圧電素子から成る板状部材を多数積層して形
成され、印加される′電圧に応じて伸縮し、アクチュエ
ータとして作用する。積層型圧１１℃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′ト匡板と、この圧電板と略同形で
あるとともに周縁に１個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交互に積層されており、
各金属板の突起は隣接するものとは反対方向を向いてい
て１枚おいた隣シの金属板の突起と電気的に接続され、
正電極およ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Ｃ１休においては、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シ、
製造コストが高くなるという問題があった。さらにこの
種の圧電体は変位側を多くするため通當高電圧を印加し
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
絶縁破壊を起こして両電極間で放電するおそれがあった
。

発明の目的 本発明−２以上の点に鑑み、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おそｉｚのない積層型圧電
体を提供することを目的とする。

発明の構成 本発明に係る積層型圧電体は、圧電素子から成形された
複数の圧電板と、これらの圧電板と略同形状を有し、外
周縁に少なくとも２個の突起を形成された複数の金属板
とを循える。これらのＨＥ圧電板金属板とは交互に重合
積層され、各金属板の突起は、隣接する金属板の突起と
は異なる方向を向くとともに、積層体の軸方向に折曲さ
れて１つおいた隣りの圧電板の周縁に対向する。１つ」
？きに位置する各金属板の突起とおしは互に接ｆｙｖさ
ｉｔてこれによシ１つおきに位置する金属板どうし〃；
電気的に接続され、電気的に接続する第１の金ｈｓ板の
組に正電極が、電気的に接続する第２の金属板の組に負
電極がそれぞれ接続される。

実施例 以下図示実施例によｐ本発明を説明する。

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、直径約１５ｇ５
１厚さ約０．５　ｍｍであり、その両面には直径約１３
柵、厚さ約３〜１５ミクロンの銀電橙２が同心円状に形
成される。第２図に示されるように、金属板３は直径約
１３調、厚さ約５０ミクロンを有し、外周縁には２個の
突起４゜５が形成される。突起４，５は金属板３の径方
向外方を向き、互に反対方向に延びておシ、幅約ＩＱ％
長さ約３順である。

これらの圧’＋ａｆ板１と金Ｍ板３とは交互に重合積層
され、各金属板３の突起４，５は、第３図に示されるよ
うに、隣接する金ＡＸ＋％板３の突起４，５とは９０′
偏れた方向に位置する。すなわち、金属板３の突起４，
５は、１枚おいた所に位置する金属板３の突起４，５と
同じ角度位置にあシ、積ｊ帝体６を上方から見た場合、
突起４，５は、円周方向に９０′おきに並ぶこととなる
。これらの突起４゜５は、第４図に示されるように、軸
方向に折曲されて隣接する圧電板１および１つおいだ隣
りの圧電板１の周縁に、約０．１　ｒｒｒｍの間隔をも
って対向する。この圧電板１と金属板３の積層体６は、
軸方向長さが約４０謳、外径が約１６謹である。なお、
第４図は、積層体６の構造を理解しやすくするため、各
圧電板１間を離間させて示しているが、実際には、圧電
板１と金属板３とは軸方向に密着している。

すなわち、突起４，５は１つおいた隣りの金属板３の突
起４，５と干渉し、これらの突起４は、積層体６の両端
面に軸方向に１〜１０に！の荷重をかけた状態でスポッ
ト溶接される。しかして圧電板１に形成された銀電極２
は金属板３に密着して、これらは電気的に導通し、まだ
１つおきに位置する各金属板３の突起４どおしも互に電
気的に接続される。積層体６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リ
ード線７が溶接あるいはノ・ンダ付けにより取付けられ
、この第１の組の突起４から積層体６の軸心周シに９０
’個れた所に位置する第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が数句けられる。

以上の構成を有する積層型圧電体は、その両端に５００
〜７００　Ｖ　ノｌ’ｅ：ｌｆが印加されると、軸方向
に６０〜９０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。この伸縮動作の間、この圧電体には
、圧電板１が四方向から突起４゜４’　、　５　、５’
により支持されるので、圧電板１と金属板３との相対的
な位置偏れが起きることはない。

したがって圧電体が、例えば振動衝撃等の大きな機械的
力を受けても、１１１Ｆ接する金属板３が直接対向する
ことによりこれらの間に放電を起こすおそれがない。ま
た、本実施例に係る圧電体は、一体的に成形されている
だめ、コン、ｏクトで取扱いが容易である。さらに圧１
１充板１が単体の状態で分極する必要はなく、積層体６
として組立てだ後、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
Ｏ高電圧を１０〜６０分間印加することによシ、容易に
分極できる。したがって製造コストが非常に安価なもの
となる。

第５図は本発明の第２実施例に係る金属板１０を示す。

この金属板１０は）７似Ｑζに１２σおきに突起１１を
有し、各突起１１は金属板１０の径方向に延びるととも
にその先端１２が周方向に屈１１１シ、全体として略り
字形を呈する。この金属板１０を用いたときの圧電体の
製造工程は、上記♂＋Ｘ　１実施例と基本的に同じであ
るが、突起１１に関する処理が異なる。すなわち、金属
板１０を圧電板１とともに積層した後、突起１１を積層
体の軸方向に９０’折曲し、次いで先端１２を９σ外方
へ曲げ起こす。幅１ｆｌ１７１１ｓ長さ４０７ｍｎ％厚
さ５０ミクロンの金属製リボン（図示せず）をこの曲げ
起こされた先端１２にスポット溶接により接着し、この
先端１２の曲げを延ばして元の状態に戻す。

この第２実施例によれば、各突起１１間を結合するだめ
のスポット溶接の作業が容易になる。突起１１の数が第
１実施例のものよりも多いので、圧電板１と金属板１０
との間の相対移動をより確実に防止でき、電圧印加時に
両端に位置する圧電板１の周縁部が突起に引張られて割
れるおそれもない。また突起１１の数が多いと、誘電損
失により圧′幅板１に発生する熱の放散がよくなる。さ
らに、絶縁のために積層体６の周面を四弗化エチレン（
第１脂製の伸縮チューブ等で擦り場合があるが、この場
合にも、圧ｒＦＬ板１と伸縮チューブとが密着する可能
性が減少するので、積層体６が変位するとき、圧電板１
と伸縮チューブの相対位置移動が起こるが　この時圧電
板１に伸縮チューブによる剪断応力が作用しなくなるた
め、圧電板１の割れを防止することができる。

第６図は本発明の第３実施例に係る金属板２０を示し、
この金属板２０も上記第２実施例の金属板１０と同様に
３個の突起２１を有し、これらの突起２１の先端２２は
周方向両側へ向って延び、全体として略Ｔ字状を呈する
。この第３実施例も、上記第２実施例と同様なプカ果を
奏する。

第７図は、金属板の厚さを変化させた場合の積層体の変
位量の差異を、荷重約５ＯＮｆ／ｃｍ２の状態で実験的
にめた結果を示す。積層体に印加した電圧は約５００ｖ
であり、図中、符号ａ、ｂ、ｃ。

ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇは、それぞれ金属板のＪ９さが１５゜２
０．３０．５０．８０．１００．２００ミクロンの場合
を示す。なお１枚の金属板についての突起の数は２であ
り、しだがって構造は基本的に第７・１実施例のものと
同様である。この図より、金属板の厚さが薄いほど積層
体の伸縮量が多くなることが理解される。

まだ、第１実施例と基本的に同じ構成を有するが、各圧
電板１に電極２を有さない積層型圧電体を作製し、これ
に５００ｖの電圧を印加して変位量を測定した。この結
果、変位量は第１実施例のものよシも約１５ミクロン少
なかったが、一応の出力は得られた。このように圧電板
に電極を形成しないと、積層型圧電体をアクチーエータ
として作動させた場合、−大きな荷重が作用ｌ〜でもＰ
ｉＩｉ、棒のクッション作用がないために、電圧と変位
の関係におけるヒステリシスが小さくなる。従って、積
層型圧電体をアクチーエータとして用いた場合、制御精
度が高くなるという効果が得られる。このように電極を
形成されない圧電板１を用いた積層桔圧電体の場合、圧
電板１の平面度を良くし、かつ比較的大きな荷重をかけ
て用いれば、充分大きな変位量を利ることができる。

なお、上記各実施例において用いた圧電板ケよ、Ｐ、　
ｂ　’１　ｒ　Ｏｓ、円）Ｚｒｏ３１／Ｃ，Ｐｂ（Ｃｏ
、ＡＮｂ杓）０３、Ｐ　ｂ　（Ｚ　ｎ　ｈＮｂ＋６）Ｏ
ｘ、Ｐ　ｂ　（Ｎ　１　、ＡＮｂ％）０３等を固溶した
もの、あるいは工ｑｂ２０５、ＷＯ５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例で
もよく、好丑しくはｄ３３定数の太きいものがよい。

シロ明の効果 以上のように本発明によれば、製造が在島で分極を積層
後に行なうことができ、しかも使用に際し放電するおそ
れのないｌＨｌ、’９層型圧′屯体を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

；＋１÷ｉ図〜第４図は本発明の第１実施例を示し、第
１図（Ａ）は圧電板を示す平面図、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、１７
３図は積層体を示す平面図、第４図はこの２’、０＜、
屠体の側面図、６３５図は第２実施例の金属板を示す平
面図、第６図は第３実施例の金属板を示す平面図、第７
図は金スリシ板の厚ざを変化きぜた場合の積層体の変位
量を示すグラフである。 ｌ・・・圧電板、３．１０．２０・・・金〃−：Ｓ板、
／１．．４’。 ５　、５’　、　１１　、２　］・・・突起特許出願人 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　官　木　朗 弁理士　西　舘　１ｒ１　之 弁理士　中　山　恭　介 弁理士　山　口　昭　之 第１日　第２図 ＼ 第３図　第。図 第７図 ０　１００　２００ 金属板厚さくミクロン）

Claims (1)

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、これらの
   圧電板と略同形状を有し、外周縁に少なくとも２個の突
   起を形成された複数の金属板とを備え、上記圧電板と金
   属板とは交互に重合積層され、各金属板の突起は、１１
   ４接する金属板の突起とは異なる方向に位置するととも
   に、上記圧電板の積層体の軸方向に折曲されて１つおい
   だ隣りの圧電板の周縁に対向し、１つおきに位置する各
   金属板の突起どおしが互に接続されて１つおきに位置す
   る金属板どうしが電気的に接続され、電気的に接続する
   第１の金属板の組に正凧極が、電気的に接続する第２の
   金属板の組に負電極がそれぞれ接続されることを特徴と
   する積層型圧電体。 ２、上記折曲された突起はｊつおいた隣りの金属板の突
   起と一体的に結合されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の積層型圧電体。 ３、上記結合される突起は、上記積層体を軸方向に加圧
   した状態で結合されることを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の積層型圧電体。 ４、上記金属板は、厚さが約１００ミクロン以下である
   ことを特徴とする特許請求の範囲８ｇ１項記載の積層型
   圧′は体。 ５、上記圧電板の両面には！極が設けられず、上記金属
   板を介して直接電圧が印加されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の積層型圧電体。