JPS6110062A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
- Publication number
- JPS6110062A JPS6110062A JP59130156A JP13015684A JPS6110062A JP S6110062 A JPS6110062 A JP S6110062A JP 59130156 A JP59130156 A JP 59130156A JP 13015684 A JP13015684 A JP 13015684A JP S6110062 A JPS6110062 A JP S6110062A
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- Japan
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- piezoelectric
- displacement
- piezoelectric ceramic
- ceramic composition
- present
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は圧電磁器組成物に係シ、特に電圧印加により、
大きい機械的変位を必要とする電圧駆動型圧電変位素子
に好適な圧電磁器組成物に関する。
大きい機械的変位を必要とする電圧駆動型圧電変位素子
に好適な圧電磁器組成物に関する。
近年、電磁方式に代わる新方式の駆動源として圧電磁器
の電気歪効果を利用し、電気的エネルギーｔ−機械的エ
ネルギーに変換する。いわゆる電圧駆動型圧電変位素子
（以下変位素子と称す）の実用化がリレー、スイッチ、
微小位置制御機器等。
の電気歪効果を利用し、電気的エネルギーｔ−機械的エ
ネルギーに変換する。いわゆる電圧駆動型圧電変位素子
（以下変位素子と称す）の実用化がリレー、スイッチ、
微小位置制御機器等。
多方面にわたって進められてきている。この種の変位素
子としては例えば第１図に示す如く、金属製弾性板１に
両面から挾む様に電極を付与した圧電磁器板２，２′を
貼シ合わせたパイモルメ構造を成すものが知られている
。そしてこの変位素子に直流或は交流電圧を印加すると
電気歪効果（この場合、圧電横効果）に伴なう機械的変
位ｄＳ、戒はｄｓ２が生ずる。この機械的変位は用途或
は搭載された際の機構にもよるが、一般的に変位素子と
しての機能上、できるだけ大きい事が望ましく、従って
よシ大きな電気歪効果を有する圧電磁器組成物が有利と
されている。従来よシ、この目的に合致する圧電磁器組
成物としては１例えば比較的圧電定数ｄ３． ノ大きイ
Ｐｂ（Ｎｉ 、／ＡＮｂ、４）Ｏ，−ＰｂＺｒＯ，−Ｐ
ｂＴｉＯ３等の３成分系のものがある。しかしながら従
来の組成物のものでは機械的変位が必ずしも十分とけ言
えず、変位素子としての利用が極めて狭い範囲に限定さ
れていた。従って変位素子として広範囲の用途に適応す
る上でより大きな機械的変位をもたらす圧電磁器材料が
望まれていた。
子としては例えば第１図に示す如く、金属製弾性板１に
両面から挾む様に電極を付与した圧電磁器板２，２′を
貼シ合わせたパイモルメ構造を成すものが知られている
。そしてこの変位素子に直流或は交流電圧を印加すると
電気歪効果（この場合、圧電横効果）に伴なう機械的変
位ｄＳ、戒はｄｓ２が生ずる。この機械的変位は用途或
は搭載された際の機構にもよるが、一般的に変位素子と
しての機能上、できるだけ大きい事が望ましく、従って
よシ大きな電気歪効果を有する圧電磁器組成物が有利と
されている。従来よシ、この目的に合致する圧電磁器組
成物としては１例えば比較的圧電定数ｄ３． ノ大きイ
Ｐｂ（Ｎｉ 、／ＡＮｂ、４）Ｏ，−ＰｂＺｒＯ，−Ｐ
ｂＴｉＯ３等の３成分系のものがある。しかしながら従
来の組成物のものでは機械的変位が必ずしも十分とけ言
えず、変位素子としての利用が極めて狭い範囲に限定さ
れていた。従って変位素子として広範囲の用途に適応す
る上でより大きな機械的変位をもたらす圧電磁器材料が
望まれていた。
本発明はかかる要求に対し、十分応え得るものであり、
電圧印加による電気歪効果が大きく、その結果大きな機
械的変位が発生し、変位素子として広範囲な用途九応用
できる圧電磁器組成物を提供する事を目的とする。
電圧印加による電気歪効果が大きく、その結果大きな機
械的変位が発生し、変位素子として広範囲な用途九応用
できる圧電磁器組成物を提供する事を目的とする。
すなわち１本発明の圧電磁器組成物は一般式％式％
で示され（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＝１ ）０．３００
≦Ａ≦０．５５０ ０．００２≦Ｂ≦ｏ、ｏｓ。
≦Ａ≦０．５５０ ０．００２≦Ｂ≦ｏ、ｏｓ。
０．００２≦Ｃ≦００４０
ｏ、ｉｏｏ≦Ｄ≦０２９０
０．２６０≦Ｅ≦０４０６
を満足する基本組成に対し、副成分としてＮｉＯ。
Ｆｅ２Ｏ，、Ｂｔ２０３から選ばれた１種を０．０２〜
１重量％添加含有して成る事を特徴とする。
１重量％添加含有して成る事を特徴とする。
以下本発明の実施例について参考例と比較しながら詳細
に説明する。
に説明する。
出発原料として化学的純度９９％以上のｐｂｏ 。
ＮｉＯ、Ｎｂ２Ｏ５，５ｂ２０．、 、 Ｙ２Ｏ３，
ＺｒＯ，、、Ｔｉｅ□及び所定の副成分を選び、第１表
に示す組成になる様に精秤した。次にこれら原料ｉ＆−
ルミルで混合した後、乾燥し、８５０℃で仮焼成した。
ＺｒＯ，、、Ｔｉｅ□及び所定の副成分を選び、第１表
に示す組成になる様に精秤した。次にこれら原料ｉ＆−
ルミルで混合した後、乾燥し、８５０℃で仮焼成した。
次いで？−ルミルによって粉砕して得られた粉末に、有
機バインダを適量加えて造粒した後、１ ｔｏｎ／ｃｒ
ｎ２の圧力で加圧成形し、１２００〜１２５０℃の温度
で数時間焼成した。得られた焼結体を所定の形状に切断
５研磨した後、電極を付与し、シリコーン油中で温度６
０〜１００℃の条件下で直流電場３５〜５０ｋＶ／ａｎ
を３０分間印加し１分極処理を施して圧電的に活性化せ
しめた。次に所定の測定方法により、圧電的諸定数を求
めた後、実質的な効果を確認するために、更に研磨加工
を施して２種類の形状の矩形状圧電素子、すなわち■長
さ１０圏１幅２晴、厚さｌ ａｍ 、■長さ３５圏１幅
ｌＯ■。
機バインダを適量加えて造粒した後、１ ｔｏｎ／ｃｒ
ｎ２の圧力で加圧成形し、１２００〜１２５０℃の温度
で数時間焼成した。得られた焼結体を所定の形状に切断
５研磨した後、電極を付与し、シリコーン油中で温度６
０〜１００℃の条件下で直流電場３５〜５０ｋＶ／ａｎ
を３０分間印加し１分極処理を施して圧電的に活性化せ
しめた。次に所定の測定方法により、圧電的諸定数を求
めた後、実質的な効果を確認するために、更に研磨加工
を施して２種類の形状の矩形状圧電素子、すなわち■長
さ１０圏１幅２晴、厚さｌ ａｍ 、■長さ３５圏１幅
ｌＯ■。
厚さ００１５ｍを得た。この２種類の圧電素子のうち形
状■のものに８分極方向と同方向に５００ｖの直流電圧
を印加し、その時に生ずる電気歪量（収縮歪）を測定し
Δｔ７を値で評価した（Δｔ・・・縮み量、を−素子長
さ）、一方形状■の圧電素子については、更に金属製弾
性板に両面からサンドイッチして第１図に示す様なバイ
モルフ型変位素子を作製し、これに３０Ｖの直流電圧を
印加して、一端固定、他端自由状態での先端に発生する
機械的変位（第１図においてｄｓｌに相当する変位）を
測定した。
状■のものに８分極方向と同方向に５００ｖの直流電圧
を印加し、その時に生ずる電気歪量（収縮歪）を測定し
Δｔ７を値で評価した（Δｔ・・・縮み量、を−素子長
さ）、一方形状■の圧電素子については、更に金属製弾
性板に両面からサンドイッチして第１図に示す様なバイ
モルフ型変位素子を作製し、これに３０Ｖの直流電圧を
印加して、一端固定、他端自由状態での先端に発生する
機械的変位（第１図においてｄｓｌに相当する変位）を
測定した。
第１表に結果の一例を示す。尚第１表において。
本年の試料屋は本発明の圧電磁器組成物に該当する。又
本発明をよシ明確に説明するために本発明の圧電磁器組
成物に係る組成群の各々の代表試料と参考例との比較に
おいて、電圧−機械的変位特性の一例を第２図（、）〜
第２図（ｄ） Ｉｃ示した。尚第２図（ａ）〜第２図（
ｄ）の試料番号は第１表の試料番号と各々対応する。第
１表及び第２図（、）〜第２図（ｄ）からも明らかな様
に１本発明の圧電磁器組成物から成る試料は各々の組成
群の参考例と比較して電気歪量及び機械的変位のいずれ
も大きく、変位素子として好都合な特性を有している事
は明白でちる。
本発明をよシ明確に説明するために本発明の圧電磁器組
成物に係る組成群の各々の代表試料と参考例との比較に
おいて、電圧−機械的変位特性の一例を第２図（、）〜
第２図（ｄ） Ｉｃ示した。尚第２図（ａ）〜第２図（
ｄ）の試料番号は第１表の試料番号と各々対応する。第
１表及び第２図（、）〜第２図（ｄ）からも明らかな様
に１本発明の圧電磁器組成物から成る試料は各々の組成
群の参考例と比較して電気歪量及び機械的変位のいずれ
も大きく、変位素子として好都合な特性を有している事
は明白でちる。
この様に本発明は
Ｐｂ［： （Ｎｉ １．ｈ、Ｎｂ２Ａ）Ａ（Ｓｂ１／、
Ｎｂ、４ ）、（Ｙ、７ｔ、Ｎｂ、７ ）、Ｚｒ、Ｔｉ
。〕０．（ヒ基本組成とし、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅを各々
適度な範囲に設定し、且つ副成分としてＮｉＯ、Ｆｅ２
Ｏ３゜Ｂｉ２Ｏ３の１種を適度な範囲で添加含有したも
ので。
Ｎｂ、４ ）、（Ｙ、７ｔ、Ｎｂ、７ ）、Ｚｒ、Ｔｉ
。〕０．（ヒ基本組成とし、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅを各々
適度な範囲に設定し、且つ副成分としてＮｉＯ、Ｆｅ２
Ｏ３゜Ｂｉ２Ｏ３の１種を適度な範囲で添加含有したも
ので。
特に基本組成におけるｐｂ（ｓｂい冷、Ａ胸、Ｐｂ（Ｙ
１７’２”ｂＶ２）０５成分及び副成分の相乗効果によ
シ、従来組成では成し得なかった。より大きな電気歪量
１機械豹変位が実現したものである。
１７’２”ｂＶ２）０５成分及び副成分の相乗効果によ
シ、従来組成では成し得なかった。より大きな電気歪量
１機械豹変位が実現したものである。
又本発明においては副成分であるＮ ｉＯ、Ｆｅ ２０
ｓ 。
ｓ 。
Ｂ １２０ ｓのうち２種以上添加しても総添加含有量
が０．０２〜１重量−の範囲であれば同様な効果が得ら
れる。尚０．３００＞Ａ 、 Ａ＞０．５５０ 。
が０．０２〜１重量−の範囲であれば同様な効果が得ら
れる。尚０．３００＞Ａ 、 Ａ＞０．５５０ 。
Ｂ）０．０５０ 、 Ｃ＞０．０４０ 、０．１００）
Ｄ、Ｄ）０．２９０．０．２６０＞Ｅ、Ｅ＞０．４０６
から成る基本組成物及び副成分の選ばれた１種が１重量
％より多い組成物のものでは２電気歪量２機械的変位が
低下してしまい、目的とする変位素子としては好ましく
なく、又０．００２ ＞ Ｂ 、０．００２＞Ｃ及び副
成分の選ばれた１種が０．０２重量％より少ない組成物
では、大幅な改善効果が認められないため１本発明の範
囲から除外した。
Ｄ、Ｄ）０．２９０．０．２６０＞Ｅ、Ｅ＞０．４０６
から成る基本組成物及び副成分の選ばれた１種が１重量
％より多い組成物のものでは２電気歪量２機械的変位が
低下してしまい、目的とする変位素子としては好ましく
なく、又０．００２ ＞ Ｂ 、０．００２＞Ｃ及び副
成分の選ばれた１種が０．０２重量％より少ない組成物
では、大幅な改善効果が認められないため１本発明の範
囲から除外した。
本発明の圧電磁器組成物によれば以下に挙げる用途への
適用が期待できる。
適用が期待できる。
（１） 大きな機械的変位を発生するので、小型。
軽量化及び低電圧駆動が可能でアシ、省エネルギー絢什
ｆヮー、壬１奔新１層安位豊半分野に適用できる。
ｆヮー、壬１奔新１層安位豊半分野に適用できる。
（２） 比較的低電圧で大きな機械的変位を必要とす
る変位素子への応用が可能である。
る変位素子への応用が可能である。
（３） 片側駆動方式（圧電素子の分極方向と同方向
の直流電圧のみ印加）の採用による大きな機械的変位を
必要とする変位素子に適用できる。尚この場合、印加電
圧の大きさは用途に応じて自由に選択できる。
の直流電圧のみ印加）の採用による大きな機械的変位を
必要とする変位素子に適用できる。尚この場合、印加電
圧の大きさは用途に応じて自由に選択できる。
（４）比較的高い圧電定数（例えば圧電ｄ定数）を有し
ているので、高圧電定数を必要とする各種圧電製品への
適用が可能である。
ているので、高圧電定数を必要とする各種圧電製品への
適用が可能である。
尚本発明の実施例においては、圧電横効果に伴なう電気
歪量１機械豹変位について特にバイモルフ型圧電変位素
子に関連して説明したが同組成物を用い、圧電縦効果に
ついても調べ、その改善効果が確認されており、従って
例えば積層型圧電変位素子への適用も十分可能である。
歪量１機械豹変位について特にバイモルフ型圧電変位素
子に関連して説明したが同組成物を用い、圧電縦効果に
ついても調べ、その改善効果が確認されており、従って
例えば積層型圧電変位素子への適用も十分可能である。
以上詳述した様に１本発明の圧電磁器組成物は広範囲な
用途に利用できる変位素子ＶＣ好適なものであり、産業
上極めて価値大なるものである。
用途に利用できる変位素子ＶＣ好適なものであり、産業
上極めて価値大なるものである。
変位素子特性における効果の一例を示すグラフである。
１・・金属製弾性板、 ２ 、２’・・・圧電磁器板。
Claims (1)
- （１）一般式 Ｐｂ〔（Ｎｉ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／＿３）＿Ａ（Ｓ
ｂ＿１＿／＿２Ｎｂ＿１＿／＿２）＿Ｂ（Ｙ＿１＿／＿
２Ｎｂ＿１＿／＿２）＿ＣＺｒ＿ＤＴｉ＿Ｅ〕Ｏ＿３で
示され（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＝１） ０．３００≦Ａ≦０．５５０ ０．００２≦Ｂ≦０．０５０ ０．００２≦Ｃ≦０．０４０ ０．１００≦Ｄ≦０．２９０ ０．２６０≦Ｅ≦０．４０６ を満足する基本組成に対し、副成分としてＮｉＯ、Ｆｅ
＿２Ｏ＿３、Ｂｉ＿２Ｏ＿３から選ばれた１種を０．０
２〜１重量％添加含有して成る事を特徴とする圧電磁器
組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130156A JPS6110062A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130156A JPS6110062A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110062A true JPS6110062A (ja) | 1986-01-17 |
| JPS6358786B2 JPS6358786B2 (ja) | 1988-11-16 |
Family
ID=15027323
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59130156A Granted JPS6110062A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110062A (ja) |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59130156A patent/JPS6110062A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6358786B2 (ja) | 1988-11-16 |
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