JPS62186436A - 電気−機械変換装置の製造方法 - 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】

［発明の分野］ この発明は、電歪素子や圧電素子のような電界の印加に
よって歪を生じる電気−機械変換素子を用いて有接点を
開閉する電気−機械変換装置の製造方法に関するもので
ある。 ［従来技術とその問題点］ 第７因は従来の電気−機械変換装置の−・例を示す概略
図である０図において、１対の入力端子１ａ、ｌｂ間に
は、電流制限用抵抗体２を介して、バイモルフ素子３が
並列接続されている。４は入力端子！ａ、ｌｂ間に並列
接続された放電抵抗体である。 上記バイモルフ素子３は、誘電体からなり、？Ｔｆ界の
印加によって歪を生じる１対の電気−機械変換素子、た
とえば電歪素子を接合してなり、その基端部３ｂは固定
部材５に片持支持Ｓれ、゛電子回路をＭｌみ込んだプリ
ント配線基板（図示ゼず）に’ｉｉｉ気的に接続され、
電圧が印加された際、−に記バイモルフ素７−３はその
可動端部３ａ側が固定部材５を支点として矢印ａもしく
はｌ）方向へ湾曲するようになされている。 上記バイモルフ素子は、−側面に電極層が被着された複
数の電気−機械変換素子片を積層し、この積層片を焼結
して一体化したのち、一端部に取付孔を形成し、この取
付孔に締付部材を挿通して同定部材に固定され、さらに
、上記積層片に形成された所定の電極層にリード電極を
接続して、このリード電極を介して電子回路を組み込ん
だプリント配線基板に電気的に接続されていた。 ところが、上記電気−機械変換素子片の焼結後に取付孔
を形成すると、電気−機械変換素子片が硬質でかつ脆弱
であるから、その取付孔が打ち抜き加工である場合には
破損し、また、レーザによる穿孔では素子自体が熱劣化
を生じる欠点があった。 ［発明の目的］ この発明は上記欠点を解消するためになされたもので、
バイモルフ素子の破損や熱劣化のおそれのない電気−機
械変換装置の製造方法を提供することを目的とする。 ［発明の構成と効果］ この発明による電気−機械変換装置の製造方法は、電気
−機械変換素子片の焼結前に取付孔を形成することを特
徴とする。 このように、電気−機械変換素子片の焼結前における、
電気−機械変換素子片の柔軟な状態でＪ役付孔を形成す
ることにより、素子の破損や熱劣化のおそれのない電気
−機械変換装置を提供することができる。 ［実施例の説明］ 以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明する。 第１図および第２図はこの発明による電気−機械変換装
置の製造工程の一例を示す。 工程■において、バイモルフ素子を形成する組成材が混
合されたのち、工程（０において、帯状のシートが形成
され、第２図（ａ）で示すように。 このシート２０から複数の電気−機械変換素子片２１を
打ち抜き形成すると同時に、あるいは別工程■で、第２
図（ｂ）で示すように、各電気−機械変換素子片２１に
取付孔２１ａを打ち抜き形成する。 その後、工程■において、第２図（Ｃ）で示すように、
上記電気−機械変換素子片２１の一側面に電極層２２を
被着し、この電極層２２が被着された電気−機械変換素
子片２１を、工程■において、第２図（ｄ）で示すよう
に積層する。この積層片２３を工程■において焼結する
ことにより、多層構造のバイモルフ素子３が形成される
。 すなわち、上記バイモルフ素子３は、電界の印加によっ
て歪を生じる多層の電気−機械変換素子、たとえば電歪
素子１４から構成される。なお、各電歪素子１４は、そ
の分極方向が第２図（ｅ）の矢印で示すように、互いに
異方向へ歪を生じるように異ならせて接合される。 さらに、上記各電歪素子１４に形成された所定の電ＪＪ
ｉ層１５に、ガラス層などの電気絶縁層１６を介して、
リード電極１７が接続形成され、このリード電極１７に
リード線１８が工程■において接続され、セラミックア
クチュエータが構成される。 なお、上記取付孔２１ａは、電極層２２の形成工程ＣΦ
の前に打ち抜き形成していたけれども、第１図に示すＥ
程＋４）と・αの間の工程（荀であっても。 あるいは、工程

【めとのの間の工程■であってもよく、
電気−機械変換素子片２１の焼結工程Φの前であれば、
いずれの工程であってもよい。 このように、電気−機械変換素子片２１の焼結前におけ
る。電気−機械変換素子片２１の柔軟な状態で取付孔２
１ａを形成することにより、素子の破損や熱劣化のおそ
れのない多層バイモルフ素子３を製造することができる
。 第３図は上記バイモルフ素子３をリレーに適用して示す
一例で、このバイモルフ素子３の基端部３ｂは、ベース
５に固定した固定部材３３に当板３４を介して締付部材
３５により片持支持され、絶縁体３６内において電子回
路を組み込んだプリント配線基板（図示せず）に電気的
に接続され、電圧が印加された際、上記バイモルフ素子
３はその可動端部３ａ側が固定部材３３を支点として矢
印ａもしくはｂ方向へ湾曲するようになされている。こ
のとき、バイモルフ素子３の基端部３ｂに形成された取
付孔２１ａが締付部材３５に挿通さ。 れる。 ７は共通固定端子１０に基端部７ｂが固定された可動接
触片で、この可動接触片７は、固′）Ｊｌ端子片８．９
の対向端面に形成した固定接点部に接着するｉＴ］動接
動部点部７ａ端部に有する。 に記呵動接触片７および固定端子片８．９は、導電性を
有する磁性体から構成され、に足固定端子片８．９間に
は永久磁石１３が介在されている。さらに、上記可動接
触片７の中間部とバイモルフ素子３の先端部３ａとは、
連結片５１の凹所５１ａを介して連結されている。 第４図はこの発明による電気−機械変換式り１／−の駆
動回路５０の一例を示す。 図において、１対の入力端子１１ａ、ｌｌｂ間には、電
流制限用抵抗体１２を介して、バイモルフ素子３が並列
接続されている。 １９は入力端子に接続されたコンデンサで、このコンデ
ンサ１９は入力電圧の印加時に充電される。２５は第１
のスイッチング素子で、この第１のスイッチング２も子
２５は、たとえばトランジスタからなる。 バイモルフ−！ｔ’＝　−ｆ　３の共通電極１５ｅは、
′市ン交制限用抵抗１２を介して、一方の入力端子１１
ａに接続さね、また、動作用゛ｌｔｔ歪素子１４ａ、１
４ｅの他方の′上極１５ａ、１５ｃは、第１のトランジ
スタ２５のコレクタに接続されているにの第１のトラン
ジスタ２５は、そのベースが抵抗体２８を介して他方の
入力端子１１ｂに接続されるとともに、このベースと入
力端子１１ａとの間にＬ記コンデンサ１９が接続されて
いる。上記抵抗体２８は第１のトランジスタ２５の駆動
用であり、抵抗体２４は動作用電歪素子！４ａ、１４ｅ
の放′市用である。 これに対し、復帰用電歪素子１４ｂ、１４ｄの他力の′
心棒１５ｂ、１５ｄは、第２のトランジスタ２６のコレ
クタに接続されている。この第２のトランジスタ２６は
、そのベースが人力端子−１１ｂに接続されるとともに
、このベースと人力端子１１ａとの間に抵抗体２７が接
続されている。この抵抗体２７は第２のトランジスタ２
６の駆動用である。２９は復帰用゛電歪素子１４ｂ、１
４ｄの放電用抵抗体である。 なお、１対の入力端子１１ａ、ｌｌｂ間には、スイッチ
３０を介して直Ｉｆｔ電源３１が接続され、また、抵抗
体２７には定電圧ダイオード３２が並列接続されている
。 つぎに、上記構成の動作を説明する。 いま、スイッチ３０が閉成されて、１対の入力端子１１
ａ、ｌｌｂ間に直流゛１「源３１から入力電圧が印加さ
れると、電流制限用抵抗体１２を介してコンデンサ１９
に充電電流が流れて、このコンデンサ１９が充゛屯され
るとともに、第１のトランジスタ２５にベース電流が流
れ、この第１のトランジスタ２５がＯＮする。 この第１のトランジスタ２５がＯＮすると、動作用電歪
素子１４ａ、１４ｃに電圧が印加される。この動作用電
歪素子１４ａ、１４ｃは一種のコンデンサであるから、
この動作用電歪素子１４ａ、１４ｃの充電′電流が　入
力端子１１　ａ　　’ｉｌｉ流制限用抵抗１２−動作川
′屯歪素子１４ａ、１４Ｃ−第１のトランジスタ２５−
入力端子１１ｂの経路を流れる。 ｌ−記動作用電歪一もｒ−１４ａ、１４ｃが収縮すると
、他方の復帰用電歪素子１４ｂ、１４ｄも矢印ａ方向へ
湾曲する。１：記コンデンサ１９に対する充電が完−ｒ
すると、第１のトランジスタ２５のベースにｉＷ流が供
給されず、第１のトランジスタ２５はＯＦＦする。第１
のトランジスタ２５がＯＦＦすると、動作用電歪素子１
４．　ａ　、　ｉ　４　ｅの両端が抵抗体２４を介して
短絡され、その先′屯’；ｊ！：流が抵抗体２４紮介し
て流れ、１−記パイモルフ素７−３は初期状態に復帰す
る。 １−記バイモルフ素１−３が動作側に湾曲したとき、そ
の先端に設定された連結片５１の段部５１ｂで＋１［動
接触片７を第５図（ａ）の位置から同図（ｂ）の位（１
″ｉへ変位させ、動作状Ｔ、東にする。つぎに、・ζイ
モルフ素１ａが初期状用：に戻っても、使結Ｊｊ−５１
に形成された四部５１ａによるキャップで、可動接触片
７は端子片９に吸着されて同図（Ｃ）の動作状態に保持
されたままとなる。なお、１対の入力端子ｔｔａ、ｔｔ
ｂ間に直流電源３１から入力電圧が印加されているとき
、第２のトランジスタ２６はＯＦＦ状態である。 つぎに、スイッチ３０が開放されて、１対の入力端子１
１ａ、ｌｌｂ間における直流電源３１からの人力′電圧
がしゃ断されると、コンデンサ１９からの充電電流が、
抵抗体２７を介して第２のトランジスタ２６のベースに
流れ、この第２のトランジスタ２６がＯＮする。 この第２のトランジスタ２６がＯＮすると、復帰用電歪
素子１４ｂ、１４ｄにコンデンサ１９の充電電圧が印加
され、このコンデンサ１９からの充電電流が復帰用電歪
素子１４ｂ、１４ｄに充電され、上記復帰用電歪素子１
４ｂ、１４ｄが収縮して、他方の動作用電歪素子１４ａ
、１４ｃも矢印す方向へ湾曲する。上記コンデンサ１９
からの放電が完了すると、第２のトランジスタ２６のベ
ースに電流が供給されず、この第２のトランジスタ２６
はＯＦＦする。第２のトランジスタ２６がＯＦＦすると
、復帰用電歪素子１４ｂ、１４ｄの両端が抵抗体２９を
介して′ＮＭＳされ、その充電電流が抵抗体２９を介し
て流れ、上記バイモルフ素子３は初期状ＩＥに戻る。 上記バイモルフ素子３が復帰側に湾曲したとき、その先
端に設定された連結片５１の段部５１Ｃで可動接触片７
を：ｆＳ５図（Ｃ）の位置から同図（ｄ）の位置へ変位
させ、復帰状態にする。つぎに、バイモルフ素子３が初
期状態に戻っても、連結片５１に形成された四部５１ａ
によるギャップで、可動接触片７は端子片８に吸着され
て同図（ａ）の復帰状態に保持されたままとなる。なお
、１対の入力端子１１ａ、ｌｌｂ間に直流゛７１を源３
１から入力電圧が印加されていないとき、第】のトラン
ジスタ２５はＯＦＦ状態である。 上述したように、第４図に示した回路における各部の動
作は、第６図に示すタイムチャートの通りである。 なお、上記実施例において、可動接触片７は双安定型ス
ナップアクション機構を具備したものであってもよく、
また、多層のバイモルフ素子３は・両持支持したもので
あってもよい。さらに、上記実施例においては、バイモ
ルフ素子３として、４つの電歪素子１４ａ〜１４ｄを例
に説明したけれども、このバイモルフ素子３はこれ以外
の複数からなる電歪素子を植層して構成してもよく、ま
た、これらは圧電素子のような電界の印加によって歪を
生じる他の素子であっても同様の効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図（ａ）〜（ｅ）はこの発明による電
気−機械変換装置の製造方法の一例を示す製造工程図、
第３図はこの発明による電気−機械変換装置の使用の一
例を示す斜視図、第４図はその駆動回路の一例を示す゛
心気回路図、第５図（ａ）〜（ｄ）は第３図の動作と復
帰を説明する概略平面図、第６図はその動作説明用のタ
イムチャート、第７図は従来の電気−機械変換装置の一
例をπす概略構成図である。 ３・・・バイモルフ素子、３ｂ・・・一端部、１４・・
・電気−機械変換素子、１７・・・リード電極、２１・
・・電気−機械変換素子片、２１ａ・・・取付孔、２２
・・・電極層、２３・・・積層片、３３・・・固定部材
、３５・・・締付部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電界の印加により互いに異方向へ歪を生じて動作
   側および復帰側へ変位するように複数の電気−機械変換
   素子を接合した誘電体からなるバイモルフ素子の少なく
   とも一端部に取付孔を形成し、この取付孔に締付部材を
   挿通して固定部材に固定する電気−機械変換装置の製造
   方法において、少なくとも一側面に電極層を被着した電
   気−機械変換素子片を形成する工程と、上記電極層が被
   着された電気−機械変換素子片を積層する工程と、この
   積層片を焼結する工程と、上記積層片に形成された所定
   の電極層にリード電極を接続する工程とを備え、上記電
   気−機械変換素子片の焼結前にこの素子片に取付孔を形
   成することを特徴とする電気−機械変換装置の製造方法
   。