JPS6110287A - 圧電磁器組成物 - Google Patents
圧電磁器組成物Info
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- JPS6110287A JPS6110287A JP59130151A JP13015184A JPS6110287A JP S6110287 A JPS6110287 A JP S6110287A JP 59130151 A JP59130151 A JP 59130151A JP 13015184 A JP13015184 A JP 13015184A JP S6110287 A JPS6110287 A JP S6110287A
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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
- H10N30/853—Ceramic compositions
- H10N30/8548—Lead-based oxides
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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。
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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り、特に電圧印加によシ、
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、電気的エネルギーを機械的エネ
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ｌに両面から挾む様に電極を付与した圧電
磁器板２，２′を貼り合わせたバイモルフ構造を成すも
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。
の電気歪効果を利用し、電気的エネルギーを機械的エネ
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ｌに両面から挾む様に電極を付与した圧電
磁器板２，２′を貼り合わせたバイモルフ構造を成すも
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、或は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、従ってより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例えは比較的
圧電定数ｄ３１の大きいＰｂ（Ｎｉ、４Ｎｂ、、ｚ）Ｏ
，−ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ，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
が必ずしも十分とは言えず。
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、従ってより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例えは比較的
圧電定数ｄ３１の大きいＰｂ（Ｎｉ、４Ｎｂ、、ｚ）Ｏ
，−ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ，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
が必ずしも十分とは言えず。
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
よシ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。
た。従って変位素子として広範囲の用途に適応する上で
よシ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。
〔発明の１的〕
本発明は、かかる要求に対し十分応え得るものでアシ、
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に応用
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に応用
できる圧電磁器組成物を提供する事を目的とする。
すなわち本発明の圧電磁器組成物は一般式％式％
を満足する基本組成に対し、副成分として希土類元素の
酸化物から選ばれた１種を０．０１〜０５重量％及びＣ
Ｏ２Ｏ３を０．０１〜０５重量％添加含有して成る事を
特徴とし、更に前記希土類元素の酸化物がＬａ２０．
＋ ＣｅＯ２，Ｎｄ、、０３． Ｓｍ、、０３． Ｄｙ
２Ｏ３である事を特徴とするものである。
酸化物から選ばれた１種を０．０１〜０５重量％及びＣ
Ｏ２Ｏ３を０．０１〜０５重量％添加含有して成る事を
特徴とし、更に前記希土類元素の酸化物がＬａ２０．
＋ ＣｅＯ２，Ｎｄ、、０３． Ｓｍ、、０３． Ｄｙ
２Ｏ３である事を特徴とするものである。
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。
細に説明する。
出発原料として化学的純度９９チ以上のｐｂｏ 。
ＮｉＯ、Ｎｂ２Ｏ５，５ｂ２０． 、 Ｚｒ０２ｒ Ｔ
ｉｅ、、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。
ｉｅ、、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。
次にこれら原料をボールミルで混合した後、乾燥し。
８５０℃で仮焼成した。次いでボー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、 ｌ ｔｏｎ／＞２の圧力で加圧成形し。
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、 ｌ ｔｏｎ／＞２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、研磨した後電極を付与し
、ノリコーン油中で温度６０〜１００℃の条件下で直流
電場３５〜５０ ｉｃＶ／ｃＴｎを３０分間印加し２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。
た焼結体を所定の形状に切断、研磨した後電極を付与し
、ノリコーン油中で温度６０〜１００℃の条件下で直流
電場３５〜５０ ｉｃＶ／ｃＴｎを３０分間印加し２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Ｉ Ｏ
ｗ 、 ＠２ ｍ 、厚さ１ ｍ 、■長さ３５ ｔｍ
、幅１０ ｍ 、厚さ０．’１５ｍを得た。この２種
類の圧電素子のうち形状■のものに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）を測定しくΔ１／１値で評価した（ ｌｌ−
・・・縮み量、ｔ・・・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。
２種類の形状の矩形状圧電素子、すなわち■長さＩ Ｏ
ｗ 、 ＠２ ｍ 、厚さ１ ｍ 、■長さ３５ ｔｍ
、幅１０ ｍ 、厚さ０．’１５ｍを得た。この２種
類の圧電素子のうち形状■のものに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）を測定しくΔ１／１値で評価した（ ｌｌ−
・・・縮み量、ｔ・・・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ｄＳ、に相当する変位）を測定した。
おいてｄＳ、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。
＊印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２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）に示した。尚第２図（、）〜第２図（ｄ）
の試料番号は第１表の試料番号を各々対応する。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
明白である。
本発明をよシ明確に説明するために２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）に示した。尚第２図（、）〜第２図（ｄ）
の試料番号は第１表の試料番号を各々対応する。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
明白である。
この様に本発明はＰｂ （（Ｎｉ５ＡＮｂ？１５）Ａ（
ＳｂＨＮｂい）Ｂ”Ｃ’を基本組成とし、Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄを各々適度な範囲に設定し、且つ副成分として希土類
元素の酸化物から選ばれた１種及びＣＯ２Ｏ３を適度な
範囲で同時に添加含有したものであシ、特に基本組成に
おけるＰｂ（Ｓｂ、４Ｎｂい）０３成分と副成分との相
乗効果によシ、従来組成物では成し得なかった。よシ大
きな電気歪量２機械的変位が実状したものである。
ＳｂＨＮｂい）Ｂ”Ｃ’を基本組成とし、Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄを各々適度な範囲に設定し、且つ副成分として希土類
元素の酸化物から選ばれた１種及びＣＯ２Ｏ３を適度な
範囲で同時に添加含有したものであシ、特に基本組成に
おけるＰｂ（Ｓｂ、４Ｎｂい）０３成分と副成分との相
乗効果によシ、従来組成物では成し得なかった。よシ大
きな電気歪量２機械的変位が実状したものである。
尚０．３００）Ａ 、 Ａ）０．５５０ 、 Ｂ）０．
（１５０゜０．１２０＞Ｃ，Ｃ＞０．２９０，０．２８
０＞Ｄ、Ｄ＞０．４０８から成る基本組成物及び希土類
元素の酸化物から選ばれた１種とＣＯ２Ｏ３の添加量が
各々０５重量％よシ多い組成物のものでは電気歪量。
（１５０゜０．１２０＞Ｃ，Ｃ＞０．２９０，０．２８
０＞Ｄ、Ｄ＞０．４０８から成る基本組成物及び希土類
元素の酸化物から選ばれた１種とＣＯ２Ｏ３の添加量が
各々０５重量％よシ多い組成物のものでは電気歪量。
機械的変位が低下し、目的とする変位素子としては好ま
しくなく、又０゜００２）Ｂ及び希土類元素の酸化物の
１種とＣｏ２Ｏ３の添加量が各々００１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。
しくなく、又０゜００２）Ｂ及び希土類元素の酸化物の
１種とＣｏ２Ｏ３の添加量が各々００１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ける用途への
適用が期待できる。
適用が期待できる。
ｒｉｎ）’５（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あり、省エネ
ルギ一時代にマツチした新しい変位素子分野に適用でき
る。
で、小型、軽量化及び低電圧駆動が可能であり、省エネ
ルギ一時代にマツチした新しい変位素子分野に適用でき
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。
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。
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。
尚本発明の実施例においては、圧電横効果に伴なう電気
歪貴２機械的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２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に好適なものであり、産業上極
めて価値大なるものである。
歪貴２機械的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２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に好適なものであり、産業上極
めて価値大なるものである。
第１図はバイモルフ型圧電変位素子の一例を示す図、第
２図（、）〜第２図−は本発明圧電磁器組成物の変位素
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。
２図（、）〜第２図−は本発明圧電磁器組成物の変位素
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 (2)
- （１）一般式 Ｐｂ〔（Ｎｉ＿１＿／＿３Ｎｂ＿２＿／
＿３）＿Ａ（Ｓｂ＿１＿／＿２Ｎｂ＿１＿／＿２）＿Ｂ
Ｚｒ＿ＣＴｉ＿Ｄ〕Ｏ＿３で示され（但しＡ＋Ｂ＋Ｃ＋
Ｄ＝１） ０．３００≦Ａ≦０．５５０ ０．００２≦Ｂ≦０．０５０ ０．１２０≦Ｃ≦０．２９０ ０．２８０≦Ｄ≦０．４０８ を満足する基本組成に対し、副成分として希土類元素の
酸化物から選ばれた１種を０．０１〜０．５重量％及び
Ｃｏ＿２Ｏ＿３を０．０１〜０．５重量％添加含有して
成ることを特徴とする圧電磁器組成物。 - （２）前記希土類元素の酸化物がＬａ＿２Ｏ＿３、Ｃｅ
Ｏ＿２、Ｎｄ＿２Ｏ＿３、Ｓｍ＿２Ｏ＿３、Ｄｙ＿２Ｏ
＿３である事を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載の圧電磁器組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59130151A JPS6110287A (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 |
|---|---|---|---|
| JP59130151A JPS6110287A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6110287A true JPS6110287A (ja) | 1986-01-17 |
| JPH0442352B2 JPH0442352B2 (ja) | 1992-07-13 |
Family
ID=15027199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59130151A Granted JPS6110287A (ja) | 1984-06-26 | 1984-06-26 | 圧電磁器組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6110287A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002053375A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-19 | Tokin Corp | 圧電磁器組成物 |
| JP2012062215A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Nec Tokin Corp | 圧電磁器材料および圧電アクチュエータ |
-
1984
- 1984-06-26 JP JP59130151A patent/JPS6110287A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002053375A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-19 | Tokin Corp | 圧電磁器組成物 |
| JP2012062215A (ja) * | 2010-09-16 | 2012-03-29 | Nec Tokin Corp | 圧電磁器材料および圧電アクチュエータ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0442352B2 (ja) | 1992-07-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |