JPS61168971A

JPS61168971A - 圧電アクチエ−タ

Info

Publication number: JPS61168971A
Application number: JP60010627A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takada; 高田　孝
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1985-01-22
Publication date: 1986-07-30

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、圧電素子を２枚重ねにしてなるバイモルフを
利用した圧電アクチェータ、特にその変位量を増大し得
る圧電アクチェータに関する。

［背景技術］この種の圧電アクチェータは、電磁アクチェータのよう
にコイルを要しないので、小型化には有利であるが、変
位量の小さいのが一つの問題点である。そこで第６図に
示すように、２個のバイモルフを用いたものが知られて
いる。すなわち、一定の厚み方向に変位する第１のバイ
モルフ１の一端を器台３に固定し、その他端に第１のバ
イモルフ１と同方向に変位するよう第２のバイモルフ２
の一端を絶縁物４を介して平行に固定したものである。

このものでは、各バイモルフ１，２に所定電圧を印加す
ると、第６図（ｂ）に示すように、各バイモルフ１．２
がともに上方に変位し、アクチェータの出力部となる第
２のバイモルフ２の他端は、１個のみである場合よりも
その変位量が増大せしめられる。しかしながら、第１の
バイモルフ１の変位は、第２のバイモルフ２の他端を下
方に傾けるようにも作用するため、その分だけ変位量の
増大を阻害し、結局変位量増大効率は低いものとなる。

そこでこの欠点を解消するものとして、第７図に示す構
成が考えられる。すなわち、第１のバイモルフ５を長手
方向において、十分な長さの基端側部５ａと短い先端側
部５ｂとに絶縁分離して第８図のように互いに分極方向
を異ならせ、基端側部５ａと第２のバイモルフ２の変位
方向を同じにするのである。このものでは、各バイモル
フ５゜２に所定電圧を印加すると、第７図（ｂ）に示す
ように、第１のバイモルフ５の先端側部５ｂのみ下方に
変位することとなり、従って全体的にみれば先端側部５
ｂは所定電圧を印加しない状態から略平行に変位してい
るので、第２のバイモルフ２の他端が下方に傾くのを防
ぎ、結局変位増大効率が向上する。しかしながら、第１
のバイモルフ５−の構造が複雑で製造が困難となるうえ
、第２のバイモルフ２の支点となる第１のバイモルフ５
の先端側部５ｂの変位方向が逆なため、変位力が低下し
て、実現性の乏しいものとなる。

［発明の目的コ本発明は、上記事由に鑑みてなしたものであって、その
目的とするところは、出力部の変位量を増大させ得る圧
電アクチェータの提供にある。

［発明の開示］本発明に係る圧電アクチェータは、両端が支持され、所
定電圧を印加すると一定の厚み方向に変位する第１のバ
イモルフと、前記第１のバイモルフの両端支持間より短
く形成され、所定電圧を印加すると該第１のバイモルフ
と同じ厚み方向に変位するよう、該第１のバイモルフの
一面上に絶縁状態にてその一端が固定された第２のバイ
モルフとより構成し、その出力部である第２のバイモル
フの他端の変位量を増大させたものである。

（実施例）以下本発明の一実施例を第１図乃至第３図に基づいて説
明する。

１）は第１のバイモルフで、圧電素子１２，１３を２枚
重ねにして一体化された長板状をなしている。各圧電素
子１２．１３の両面には電極１２ａ、１２ｂ、１３ａ、
１３ｂが設けられ、対面する側の電極１２ｂと１３ｂと
は共通電極となっている。この第１のバイモルフ１）の
両端は、電極１２ａ、１２ｂ間及び１３ａ、１３ｂ間に
所定電圧が印加されたとき、厚み方向に変位し得る状態
で支持部材１４ａ、１４ｂにて支持される。この例では
上方に変位するようにしである。

２１は第２のバイモルフで、圧電素子２２，２３を２枚
重ねにして一体化され、第１のバイモルフ１）の両端支
持間より短い長板状をなしている。各圧電素子２２．２
３の両面には電極２２ａ。

２２ｂ、２３ａ、２３ｂが設けられ、対面する側の電極
２２ｂと２３ｂとは共通電極となっている。この第２の
バイモルフ２１も、１ｌｔｉ１２ａ、１２ｂ間及び１３
ａ、１３ｂ間に所定電圧が印加されると厚み方向に変位
する。そして、第１のバイモルフ１）と同じ厚み方向に
変位するよう、第１のバイモルフ１）の一面（圧電素子
１２）上に絶縁部材３１を介してその一端２１ａが固定
される、従ってその他端２１ｂが圧電アクチェータの出
力部となる。

なお、各圧電素子１２，１３．２２．２３は、例えばチ
タン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）や無機材料と高分子材料
との複合物が用いられる。この複合物としては、圧電性
磁器粉末、例えばチタン酸バリウム、チタン酸ジルコン
酸鉛等を均一分散して含んだ高分子材料が望ましく、高
分子材料としては、フン化ビニリデンの単独重合体やフ
ン化ビニリデン、三フッ化エチレン共重合体等のフッ化
ビニリデン共重合体が好ましい。このような圧電素子と
しての複合物材料は、比重が比較的大きく、かつ可撓性
を有し、しかも製造の際高温での加工が可能である、と
いう利点を有している。

３２は各バイモルフ１）．２１に所定電圧を印加するた
めの駆動回路で、上記した変位方向に対応するよう各電
極１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、　　２２　ａ、　
　２２　ｂ、　　２３　ａ、　　２３　ｂに接続される
。

（動作）。

第１図は、各バイモルフ１）．２１に所定電圧が印加さ
れていない状態で、それぞれが常規位置に静止している
。

第２図は、各バイモルフ１）．２１に所定電圧が印加さ
れた状態で、それぞれが変位し、作動位置に達している
。すなわち、第１のバイモルフ１）は、上方に変位しよ
うとするが両端を支持部材１４ａ、１４ｂにて支持され
ているため、中央部１）ａが最も上方（矢印方向）に変
位するよう彎曲する。一方第２のバイモルフ２１は、第
１のバイモルフ１）に固定された基端２１ａを支点にし
て同じく上方（矢印方向）に変位する。この場合、この
実施例のように、第２のバイモルフ２１の基端２１ａが
支持部材１４ａの近傍にあると、第２のバイモルフ２１
は第１のバイモルフ１）の彎曲の影響を大きく受け、先
端２１ｂが変位前状態で上方に位置していることとなる
ので、先端２１ｂの変位量は著しく増大される。また、
第２のバイモルフ２１の基端２１ａを中央部１）ａ近傍
に位置させると、第２のバイモルフ２１は第１のバイモ
ルフ１）の最大変位量を付加したこととなるので、やは
り先端２１ｂの変位量は著しく増大される。これらの態
様は、適宜選択するものであるが、第２のバイモルフ２
１の長さの制約から、前者は変位量増大により有利であ
り、後者は変位力の面で有利となる。

第４図は、先の実施例とは第１のバイモルフ１■の支持
手段を変えた第２の実施例で、同一部材には同一符号を
附しである。すなわち、第１のバイモルフ１）の一端１
）ｂを器台１５に固定して支持したものである。このも
のは上述したと同様に作用し、加えて圧電アクチェータ
全体の支持が確実になる。

第５図は、第１．第２の実施例とは第２のバイモルフの
構成を変えた第３の実施例で、同一部材には同一符号を
附しである。すなわち、第２のバイモルフ４１は、第１
の実施例の第２のバイモルフ２１を形状が等しい２個の
分割片４２．４３に分割している。各分割片４２．４３
は、それらの長手方向の和が第１のバイモルフｉｔの両
端支持間より短く形成され、それぞれに所定電圧を印加
すると第１のバイモルフ１）と同じ厚み方向に変位し、
かつ各分割片４２．４３の対面しない側の一端４２ａ、
４３ａを第１のバイモルフ１）の両端支持間の中心に対
しその両側で対称的に第１のバイモルフ１）の一面上に
絶縁部材３１を介して固定されている。従って、各分割
片４２．４３の対面する側の他端４２ｂ、４３ｂが圧電
アクチェータの出力部となる。このものは上述した第１
の実施例と略同様に作用し、加えて第２のバイモルフ４
１を分割しであるので、その変位力も増大できる。

［発明の効果〕本発明の圧電アクチェータは、上記した如く構成したも
のであるから、出力部の変位量を著しく増大させ得るも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は側面図、第２図は作動状態を示す側面図、第３図
は要部斜視図、第４図は本発明の第２の実施例を示す側
面図、第５図は本発明の第３の実施例を示す斜視図、第
６図は従来例を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は作動状
態を示す側面図、第７図は本発明の技術的課題を説明す
るために示した例で、（ａ）は側面図、（ｂ）は作動状
態を示す側面図、第８図はその要部拡大図である１）−
第１のバイモルフ、１４ａ、１４ｂ−支持部材、２１．
４１−第２のバイモルフ、４２．４３−第２のバイモル
フの分割片、２　ｌ　ｂ。４２ｂ、４３ｂ−一第２のバイモルフの他端（出力部）
。特許出願人　　松下電工株式会社代理人弁理士　　　　竹光　敏丸（ばか２名）第１図（ｂ）手続補正書１．１）牛のＪし六１）１ｍ６０年　特許願　第０１０６２７号２、発明の
名称圧電アクチェータ３、補正をする者事件との関係　　　特許出願人住絣　、Ａａｆ’■大着慎１０４８観名　称（５８３）松下電工株式会社代表者　　　　　　藤　　　井　　　貞　　　夫４、代
理人住所　＃緊腑慎１０４８鎌６、補正の対象明細書７、補正の内容別紙の通り補正の内容（１）　　明細書の特許請求の範囲を次のように補正す
る。（１）両端が支持され、所定電圧を印加すると一定の厚
み方向に変位する第１のバイモルフと４定電圧を印加す
ると該第１のバイモルフと同じ厚み方向に変位するよう
、該第１のバイモルフの一面上にその一端が固定された
第２のバイモルフとよりなる圧電アクチェータ。（２）明細書の第４頁２行目乃至３行目の「前記第１の
バイモルフの両端支持間より短く形成され、」を削除す
る。（３）　　明細書の第４頁５行目乃至６行目の「絶縁状
態にて」を削除する。（４）明細書の第９頁５行目の次に改行して「なお、上
記各実施例では、第２のバイモルフは第１のバイモルフ
の両端支持間より短く形成したもので説明したが、これ
に限るものでなく、また、第２のバイモルフは絶縁部材
を介して第１のバイモルフの一面上に固定したもので説
明したが、導電部材を介するようにしてもよく、この場
合は駆動回路と各電極とを接続する電線数を減らし得る
。」を追加する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）両端が支持され、所定電圧を印加すると一定の厚
み方向に変位する第１のバイモルフと、前記第１のバイ
モルフの両端支持間より短く形成され、所定電圧を印加
すると該第１のバイモルフと同じ厚み方向に変位するよ
う、該第１のバイモルフの一面上に絶縁状態にてその一
端が固定された第２のバイモルフとよりなる圧電アクチ
ェータ。