JPS62243218A - Piezoelectric relay - Google Patents

Piezoelectric relay

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Publication number
JPS62243218A
JPS62243218A JP8536986A JP8536986A JPS62243218A JP S62243218 A JPS62243218 A JP S62243218A JP 8536986 A JP8536986 A JP 8536986A JP 8536986 A JP8536986 A JP 8536986A JP S62243218 A JPS62243218 A JP S62243218A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
piezoelectric element
unimorph
relay
voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP8536986A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
河野 国敏
三船 英雄
近藤 兼市
寛 福島
徹 二宮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP8536986A priority Critical patent/JPS62243218A/en
Publication of JPS62243218A publication Critical patent/JPS62243218A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種産業電子制御機器等のリレー回路として用
いられる、圧電素子に対する電気的負荷による歪を利用
した圧電リレーに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to a piezoelectric relay that is used as a relay circuit for various industrial electronic control devices and utilizes distortion caused by an electrical load on a piezoelectric element.

従来の技術 近年の電子機器は省電力化が進み、リレー装置において
も従来の電磁式では消費電力が大きく、最近になって圧
電素子の歪現象をリレーに利用し、省電力化を試みる傾
向が強くなってきた。2以下、図面を参照しながら従来
の圧電リレーについて説明する。従来、この種の圧電リ
レーは第2図に示すような構成であった。第2図におい
て、1は圧電素子、2は圧電素子1に貼り合された金属
製タワミ板、3はタワミ板2に取付けられた可動接点、
4は圧電素子1及びタワミ板2より構成される圧電ユニ
モルフを支持する支持台で、可動接点3と対向する位置
に固定接点6が取付けられている。6a及び6bは圧電
素子1に電圧を印加する入力電線で、各々タワミ板2及
び圧電素子1に直接接続されている。
Conventional technology In recent years, electronic devices have become more and more power-saving, and conventional electromagnetic relay devices consume a lot of power.Recently, there has been a trend to utilize the distortion phenomenon of piezoelectric elements in relays to save power. I'm getting stronger. 2. A conventional piezoelectric relay will be described below with reference to the drawings. Conventionally, this type of piezoelectric relay has had a configuration as shown in FIG. In FIG. 2, 1 is a piezoelectric element, 2 is a metal deflection plate bonded to the piezoelectric element 1, 3 is a movable contact attached to the deflection plate 2,
Reference numeral 4 denotes a support base for supporting a piezoelectric unimorph composed of a piezoelectric element 1 and a deflection plate 2, and a fixed contact 6 is attached at a position facing the movable contact 3. Input electric wires 6a and 6b apply voltage to the piezoelectric element 1, and are directly connected to the deflection plate 2 and the piezoelectric element 1, respectively.

以上のように構成された従来の圧電リレーについて、以
下その動作を説明する。今、圧電素子1及びタワミ板2
からなる圧電ユニモルフに、入力電線6a及び6bから
電圧が印加されると、圧電ユニモルフは第2図に、2点
鎖線で示すように湾曲する(この現象は公知であり、原
理自体は本発明;直接関係ないので説明を省略する。)
The operation of the conventional piezoelectric relay configured as described above will be described below. Now, piezoelectric element 1 and deflection plate 2
When a voltage is applied to the piezoelectric unimorph from the input wires 6a and 6b, the piezoelectric unimorph curves as shown by the two-dot chain line in FIG. 2 (this phenomenon is well known, and the principle itself is the invention; (The explanation is omitted as it is not directly related.)
.

この時、タワミ板2に設けられた可動接点3は、支持台
4に設けられた固定接点6に当接し、各々可動接点3及
び固定接点6に配線された別の制御部品(図示せず)が
ON状態となって作動し、逆に圧電ユニモルフに印加さ
れている入力電圧を解除してやると、圧電ユニモルフは
元の状態に復帰し、可動接点3と固定接点6は離れてO
FF状態となυ、制御部品の作動を止めることとなる。
At this time, the movable contact 3 provided on the deflection plate 2 comes into contact with the fixed contact 6 provided on the support base 4, and another control component (not shown) wired to the movable contact 3 and the fixed contact 6, respectively. turns ON and operates, and when the input voltage applied to the piezoelectric unimorph is released, the piezoelectric unimorph returns to its original state and the movable contact 3 and fixed contact 6 are separated and turned OFF.
If it becomes an FF state, the control parts will stop operating.

また、本発明者らは先般、第2図に示す従来の圧電リレ
ーの欠点を解消するものとして第3図に示すような新た
な構成の圧電リレーを提案した。
In addition, the present inventors recently proposed a piezoelectric relay with a new configuration as shown in FIG. 3 as a solution to the drawbacks of the conventional piezoelectric relay shown in FIG. 2.

以下、本発明者らの先の提案による圧電リレーを説明す
る。第3図において、7は底面を有し上端開口部に突出
片7aを有するプラスチック等からなるケース、8は圧
電素子でそれよりも大径の金属製タワミ板9と貼り合さ
れ、平板状の圧電ユニモルフを形成し、電圧を印加する
と圧電素子8面が凸面となるように湾曲し、この圧電ユ
ニモルフは交互に逆方向に湾曲するように複数枚組み合
せた形で前記ケース7内に、そのケース了に対し自由な
状態で収納されている。10は最上端部の圧電素子8N
の上面中心部に設けられた可動接点、11はケース7の
突出片7aの内壁に可動接点1゜と対向して設けられた
固定接点である。121L及び12bは圧電素子8(8
a)に電圧を印加するための入力電線であり、各々のタ
ワミ板9と圧電素子8に直接ハンダ付は等で接続されて
いる。
The piezoelectric relay proposed by the present inventors will be described below. In Fig. 3, 7 is a case made of plastic or the like having a bottom surface and a protruding piece 7a at the upper end opening, 8 is a piezoelectric element, which is bonded to a metal deflection plate 9 having a larger diameter, and has a flat plate shape. A piezoelectric unimorph is formed, and when a voltage is applied, the piezoelectric element 8 curves to become a convex surface, and this piezoelectric unimorph is placed in the case 7 in the form of a combination of a plurality of piezoelectric unimorphs so that they alternately curve in opposite directions. It is stored in a free state. 10 is the piezoelectric element 8N at the top end
A movable contact 11 is provided at the center of the upper surface of the case 7, and a fixed contact 11 is provided on the inner wall of the projecting piece 7a of the case 7, facing the movable contact 1°. 121L and 12b are piezoelectric elements 8 (8
This is an input electric wire for applying voltage to a), and is directly connected to each deflection plate 9 and piezoelectric element 8 by soldering or the like.

以上のように構成された本発明者らの先の提案による圧
電リレーについて、以下その動作を説明する。第3図は
圧電ユニモルフに電圧を印加し、各々交互に逆方向に湾
曲し可動接点1oと固定接点11が当接した状態を示し
く従来例と同様に圧電ユニモルフの湾曲現象は公知のた
め説明を省略する。)、それぞれ接点1o及び11に接
続された制御部品(図示せず)がON状態となり、印加
電圧を解除してやると、圧電ユニモルフは平面状態に復
帰して接点10及び11が離れて各々に接続された制御
部品はOFF状態となる。
The operation of the piezoelectric relay proposed by the present inventors having the above structure will be described below. FIG. 3 shows a state in which a voltage is applied to the piezoelectric unimorph, each curves alternately in opposite directions, and the movable contact 1o and the fixed contact 11 are in contact with each other.As with the conventional example, the bending phenomenon of the piezoelectric unimorph is well known, so it will be explained. omitted. ), the control parts (not shown) connected to contacts 1o and 11 are turned on, and when the applied voltage is released, the piezoelectric unimorph returns to a flat state and contacts 10 and 11 are separated and connected to each other. The control parts that have been removed will be in the OFF state.

発明が解決しようとする問題点 このような前者の従来の構成では、第2図に示すように
圧電ユニモルフが単独(1枚)で構成されているため、
その変位量はわずかに数十ミクロン程度であシ、可動接
点3及び固定接点6に印加される電圧レベルによっては
異常放電を生じたり、組み立て時に寸法的余裕がなく、
圧電ユニモルフが片持固定方式のため、タワミ板2の先
端に取付けられた可動接点3の位置が前後、左右または
上下に極めて不安定にセットされ、湾曲作動時において
も可動接点3と固定接点6がOFF状態となったり、ま
たは逆に湾曲前の状態でもON状態といった誤動作を生
じ、不都合なものであった。また、変位量を大きくとる
ために圧電ユニモルフの全長を長く設定すると、片持式
であるため、圧電素子の強度から振動等により割れを発
生したり、長く設定するほど圧電ユニモルフの湾曲時の
圧力(接点圧)も小さくなり、確実な電気的開閉がなさ
れないものであり、最悪な場合は機能をも果たさなくな
るものであった。
Problems to be Solved by the Invention In the former conventional configuration, as shown in FIG.
The amount of displacement is only about several tens of microns, and depending on the voltage level applied to the movable contact 3 and fixed contact 6, abnormal discharge may occur, or there may be no dimensional margin during assembly.
Because the piezoelectric unimorph is fixed on a cantilever, the position of the movable contact 3 attached to the tip of the deflection plate 2 is extremely unstable in front and back, left and right, or up and down, and even during bending operation, the movable contact 3 and fixed contact 6 are This is inconvenient, as it causes malfunctions such as turning OFF or, conversely, turning ON even before bending. In addition, if the total length of the piezoelectric unimorph is set long in order to increase the amount of displacement, since it is a cantilever type, cracks may occur due to vibration etc. due to the strength of the piezoelectric element. (contact pressure) was also reduced, and reliable electrical switching could not be achieved, and in the worst case, the device could no longer function.

また、後者の本発明者らの先の提案による構成では、前
者の従来例の欠点を解消し、変位量が組み合せた圧電ユ
ニモルフの変位量の和となるため大きくなり、かつ組み
立ても容易となり、組み合せにより両持式に構成したた
め、湾曲時の接点圧力も強くなるという利点が得られる
In addition, the latter configuration proposed by the present inventors eliminates the drawbacks of the former conventional example, and because the displacement amount is the sum of the displacement amounts of the combined piezoelectric unimorphs, it is large and easy to assemble. Since they are combined in a double-supported configuration, there is an advantage that the contact pressure during bending is also strong.

しかしながら、圧電ユニモルフを湾曲させるための印加
電圧を、圧電素子に印加する手段として一方の電極を圧
電素子に直接ハンダ付は等で接続していたため、あらか
じめ入力電線を接続した圧電ユニモルフを組み立てるこ
ととなり、断線またはセットミス等が多々発生したり、
ハンダ付けによるハンダ肉盛によシ湾曲動作が不安定と
なることがあった。また、圧電素子に入力電線をハンダ
付けする際に、圧電素子が加熱されるため、圧電素子自
体の特性が劣化し、著しく湾曲(変位)量が低下したり
するものであシ、信頼性及び性能的にも不確実な要素を
含むものであった。
However, as a means of applying voltage to the piezoelectric element to bend the piezoelectric unimorph, one electrode was directly connected to the piezoelectric element by soldering or the like, so it was necessary to assemble the piezoelectric unimorph with input wires connected in advance. , disconnections or setting errors occur frequently,
The bending operation sometimes became unstable due to solder build-up during soldering. In addition, when soldering an input wire to a piezoelectric element, the piezoelectric element is heated, which deteriorates the characteristics of the piezoelectric element itself and significantly reduces the amount of bending (displacement). There was also an element of uncertainty in terms of performance.

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、金属板と圧電素
子を貼シ合せてなる圧電ユニモルフを電圧を印加すると
圧電素子面が凸面に湾曲するよう各々が交互に逆方向に
湾曲するように複数枚組み込み、圧電ユニモルフの圧電
素子面間に金属板からなる電極板を設けた構成としたも
のである。
Means for Solving the Problem In order to solve this problem, the present invention provides a piezoelectric unimorph made by laminating a metal plate and a piezoelectric element, each of which is alternately arranged so that when a voltage is applied, the surface of the piezoelectric element curves into a convex surface. A plurality of piezoelectric unimorphs are assembled so as to curve in opposite directions, and an electrode plate made of a metal plate is provided between the surfaces of the piezoelectric elements of the piezoelectric unimorph.

作用 この構成により、本発明者らの先の提案による構成の利
点に加えて、圧電ユニモルフの圧電素子面間に電極板を
設けることによシ、圧電ユニモルフへの印加電圧を容易
にかつ確実に印加することができ、組み立て時も平板の
電極板を挿入するだけで一度に上下2枚の圧電ユニモル
フに電圧印加することが可能である。また、圧電素子面
上にハンダ付は等の処置をしないため、圧電素子面は均
一に平面を保ち、湾曲時も安定して一定の動作をくり返
し、圧電素子自体も加熱されないことから、安定した特
性の圧電リレーが得られることとなる。
Operation With this configuration, in addition to the advantages of the configuration proposed by the present inventors, the voltage applied to the piezoelectric unimorph can be easily and reliably applied by providing an electrode plate between the piezoelectric element surfaces of the piezoelectric unimorph. During assembly, it is possible to apply voltage to two piezoelectric unimorphs at once, simply by inserting a flat electrode plate. In addition, since there is no soldering or other treatment on the piezoelectric element surface, the piezoelectric element surface maintains a uniform flat surface and repeats a stable and constant movement even when curved, and the piezoelectric element itself is not heated, so it is stable. A piezoelectric relay with characteristics can be obtained.

実施例 第1図に本発明の一実施例による圧電リレーの作動時の
状態を示し、第3図と同一箇所には同一番号を付してい
る。第1図において、13は圧電ユニモルフの圧電素子
面間に設けられた金属板からなる電極板、13器は最上
端に配された金属板からなる電極板で、一方の入力電線
12bはこれら電極板13.13aに接続されており、
また可動接点1oは電極板13!Lに設けられている。
Embodiment FIG. 1 shows the operating state of a piezoelectric relay according to an embodiment of the present invention, and the same parts as in FIG. 3 are given the same numbers. In FIG. 1, 13 is an electrode plate made of a metal plate provided between the surfaces of the piezoelectric elements of the piezoelectric unimorph, 13 is an electrode plate made of a metal plate arranged at the top end, and one input electric wire 12b is connected to these electrodes. connected to plate 13.13a,
Moreover, the movable contact 1o is the electrode plate 13! It is installed in L.

以下、その動作について第1図と共に説明する。The operation will be explained below with reference to FIG.

第1図において、タワミ板9に接続された入力電線12
1Lと圧電素子8に当接した電極板13,131Lに接
続された入力電線12bに電圧を印加すると、圧電ユニ
モルフが湾曲しく従来例と同様に圧電ユニモルフの湾曲
は公知のため説明は省略する。)、可動接点1oと固定
接点11が当接してON状態となり、電圧印加を解除す
ると可動接点10と固定接点11は離れてOFF状態ど
なる。
In FIG. 1, the input electric wire 12 connected to the deflection plate 9
When voltage is applied to the input wire 12b connected to the electrode plates 13 and 131L in contact with the piezoelectric element 8, the piezoelectric unimorph curves, and as in the conventional example, the curvature of the piezoelectric unimorph is well known and will not be described here. ), the movable contact 1o and the fixed contact 11 come into contact and turn on, and when the voltage application is removed, the movable contact 10 and the fixed contact 11 separate and turn off.

発明の効果 、以上のように本発明によれば、圧電ユニモルフの圧電
素子面間に電極板を設けることにより、圧電ユニモルフ
への印加電圧を容易にかつ確実に印加することができ、
組み立て時においても圧電素子面に平板の電極板を挿入
するだけで、対向した2枚の圧電素子に電圧を印加する
ことが可能であシ、組み立て時または湾曲のくシ返しに
よる入力電線の断線が確実に防止することができるもの
である。また、圧電素子面上にハンダ付けを施さないこ
とから、湾曲時の接触面が均一に平面を保ち、安定して
一定の動作をくり返し、信頼性の高いものであると同時
にハンダによる加熱も発生しないことから、圧電素子の
特性劣化によるバラツキ等も発生せず、配線による組み
立ての単純化及び電圧印加の信頼性向上等、実用的価値
は極めて高いものである。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, by providing an electrode plate between the piezoelectric element surfaces of the piezoelectric unimorph, a voltage can be easily and reliably applied to the piezoelectric unimorph.
Even during assembly, it is possible to apply voltage to two piezoelectric elements facing each other by simply inserting a flat electrode plate into the piezoelectric element surface, and there is no possibility of disconnection of the input wire during assembly or due to bending. can be reliably prevented. In addition, since no soldering is performed on the surface of the piezoelectric element, the contact surface remains evenly flat when curved, allowing stable and constant operation to be repeated, making it highly reliable, and at the same time, heating due to solder does not occur. Therefore, variations due to deterioration of the characteristics of the piezoelectric element do not occur, and the practical value is extremely high, such as simplifying assembly by wiring and improving reliability of voltage application.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例による圧電リレーの作動時(
ON状態)の組み立て状態を示す断面図、第2図は従来
の圧電リレーを示す構成図、第3図は本発明者らが先に
提案した圧電リレーの作動時(ON状態)の組み立て状
態を示す断面図である。 7・・・・・・ケース、8・・・・・・圧電素子、9・
・曲金属板(金属製のタワミ板)、1o・・曲回動接点
、11・・・・・・固定接点、12&、12b・・・・
・・入力電線、13・・・・・・第1の電極板、131
L・・・・・・第2の電極板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 7−ス 第2図 第 3 図 f
FIG. 1 shows the operation of a piezoelectric relay according to an embodiment of the present invention (
FIG. 2 is a configuration diagram showing a conventional piezoelectric relay, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the assembled state of the piezoelectric relay proposed by the present inventors when it is in operation (ON state). FIG. 7... Case, 8... Piezoelectric element, 9.
・Bent metal plate (metal deflection plate), 1o...Curved rotating contact, 11...Fixed contact, 12&, 12b...
...Input wire, 13...First electrode plate, 131
L...Second electrode plate. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 7-S Figure 2 Figure 3 f

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ケースと、このケース内に平板状で金属板と圧電素子を
貼り合せてなり、電圧を印加すると前記圧電素子面が凸
面に湾曲し、かつ各々が交互に逆方向に湾曲するように
自由な状態で組み込まれた複数個の圧電ユニモルフと、
組み合された前記圧電ユニモルフの圧電素子面間に配さ
れた金属板からなる第1の電極板と、最上端に配された
第2の電極板に設けられた可動接点とからなる圧電リレ
ー。
A case, and a flat metal plate and a piezoelectric element bonded together inside the case, and when a voltage is applied, the piezoelectric element surface curves into a convex surface, and the piezoelectric elements are in a free state such that they curve alternately in opposite directions. multiple piezoelectric unimorphs built in,
A piezoelectric relay comprising a first electrode plate made of a metal plate arranged between piezoelectric element surfaces of the combined piezoelectric unimorphs, and a movable contact provided on a second electrode plate arranged at the uppermost end.
JP8536986A 1986-04-14 1986-04-14 Piezoelectric relay Pending JPS62243218A (en)

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