JPS62266882A - 変位素子 - 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】 Ｕ発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は圧電セラミック、電歪セラミック。

高分子圧電体またはこれらの複合材料を直接または弾性
板に取着し、これらを駆動体に固定した変位素子に関す
る。

（従来の技術） 最近、圧電セラミック、電歪セラミック、高分子圧電体
、圧電セラミックまたは電歪セラミックと高分子圧電体
との複合材料などからなる圧電材料を用いた変位素子が
数多く知られ使用されている。該変位素子はその形状も
単板からなるもの、積層されたもの、管状のものと種々
あり、また変位方向も厚さ方向、長さ方向、径方向、す
べりなどがある。そして変位素子の構成も圧電体だけで
なく、弾性板などを含めて変位素子を形成しているもの
などもある。第１３図に示したバイ石ルフと叶ばれる変
位素子は弾性板５２をはさむように２枚の圧電・電歪セ
ラミック５１が取り付けられていて、大きな変位が得ら
れる特徴を右しているが、あまり応力を得ることができ
ず、構造的にも弱いものである。

さらに動作時の安定性がよくなく信頼性に欠ける問題が
あった。

前記のような現在使用されている変位素子は大きな応力
を得ようとするとあまり変位が得られず、また大きな変
位を得ようとすると大きな応力が得られず、大きな応力
と大きな変位をともに得るには変位素子が大形化してし
まう問題点があり、大きな応力と変位を得ることができ
る小形の変位素子が望まれていた。

（発明が解決しようとする問題点） 上記したように従来の構成からなる変位素子を使用した
場合には、大きな応力と変位を同時に得るには大形化し
なければならない問題点があり、小形で大きな応力と変
位を同時に１募ることができない。そこで本発明は以上
の欠点を除去するもので小形で大きな応力と変位とが得
られるとともに動作状態が良好で耐久性に富み、かつ変
位素子を駆動させる駆動電圧の低電圧化を図ろうとする
ものである。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明の変位素子では円柱体、多角柱体９球体などの駆
動体の両端に、圧電セラミック、電歪セラミック、高分
子圧電体、またはこれらの複合材料からへる振動片、ま
たはこれらの振動片を取着した弾性板を取り付けたもの
から構成される。

（作用） 本発明になる変位素子では撮動片に電圧を印加すると、
該振動片に連続されている駆動体を上方向または下方向
上下両方向の直線運動を得ることができる。また、それ
ぞ机の方向において大きな応力と変位を同時に１ｑるこ
とができる。

（実施例１） 第１図に示すようにジュラルミンからなる球体の駆動体
１の両端に圧電素子２．３を片面に有するジュラルミン
からなる弾性板４，５を対称に固定する。圧電素子２，
３には圧電セラミック、電歪セラミック、高分子圧電体
などの圧電材料があるが、この実施例１では圧電セラミ
ック（Ｐ　ＺＴ′）を用いた例について述べる。なお、
６．７は圧電セラミック２．３の電極である。このよう
な構成からなる変位素子は第２図に示すように各圧電セ
ラミック２．３にそれぞれＶ。なる電圧を印加すると駆
動体１は矢符号へ方向に移動する。第３図に印加電圧に
対する発生力の関係を示す。図中Ｂで示したものは、本
発明によるもので、Ｃは従来のものである。

このような変位素子では大きな応力が得られ、さらに駆
動体１や弾性板４．５が金属であるために連続動作も良
好で耐久性に優れた特性を有するものである。

（実施例２） 第４図に駆動体１１に圧電素子１２．１３を直接固定し
た一体構造からなる変位素子を示す。

なお、１６．１７は圧電素子１２．１３の電極で圧電素
子１２．１３の両面に形成しである。

該変位素子にＶ＝Ｖｏｓｉｎω［なる交流電圧を印加す
ると変位素子は第５図に示すように上下運動を行なう。

この実施例の場合は構造的に前型であり、小形化、コス
トダウンに大きく寄与できる特徴がある。

（実施例３） 第６図に円柱体の駆動体２１の両端に積層形圧電素子２
２．２３を両面に取り付けた弾性板２１１．２５を一体
化した変位素子を示す。なお、２６．２７は圧電素子２
２．２３の外部電極を示ずが、積層形圧電素子２２．２
３であるから、各積層間にはそれぞれ内部電極を有して
いる。

積層形圧電素子２２．２３はたとえば一層が１００μｍ
で５層描造からなるものを用いた場合、同じ厚さの単板
圧電素子からなる同一形状のものに比べ低電圧化が図れ
る利点を有するものである。その様子を第７図に示す。

第７図においてＤは積層形圧電素子を用いたもので、Ｅ
が単板の圧電素子を用いたものであるが、明らかに低電
圧化が図られていることがわかる。

上記の実施例において、駆動体の両端に圧電素子を取付
けた構成として、駆動体に圧電素子を直接取付けたもの
または弾性板に圧電素子を取付けた構成からなるものに
ついて述べたが、この圧電素子の構成については第８図
のように圧電素子３２を数枚重ねたもの、第９図のよう
に弾性板３４の両面に圧電素子３２を取付けたもの、第
１０図のように逆に圧電素子３２の両面に弾性板３４を
取付けたもの、あるいはこれらの組合せや、これらの構
成における圧電素子に積層形素子を用いたものなども考
えられる。

そして駆動体も円柱体、多角柱体１球体などのほか、こ
れらの内方を抜いた丸輪状、多角輪状２中空球状などで
も同じような効果を（ｑることができる。ざらに第１１
図に示す実施例では、駆動体の両端に２個の圧電素子を
取付けた場合について述べたが、航記したような各種の
形状からなる駆動体に対し、２個以上の圧電素子を対向
して偶数個設け！こり、あるいは均等な角度をもって奇
数個設けてもよい。その例を第１２図、第１３図に示す
。駆動体に取付けた圧電素子の数が多い程、大きな応力
を１ｑることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明になる変位素子では、駆動体に
圧電素子を対向位置または均等な角度に位置させるよう
に取付けたことによって大きな応力と変位を得ることが
できるとともに変位素子を小形化できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１３図は本発明の実施例を示し、第１図は変
位素子の一実施例を示す斜視図、第２図は第１図に示し
た変位素子の動作状態を示ず正面図、第３図は印加電圧
と発生力の関係を示す特性図、第４図は変位素子の他の
実施例を示す斜視図、第５図は第４図に示した変位素子
の動作状態を示す正面図、第６図は積層形圧電素子を用
いた変位素子を示す斜視図、第７図は第６図に示した変
位素子の印加電圧と発生力との関係を示す特性図、第８
図は数枚重ねた圧電素子を示す正面図、第９図は弾性板
の両側をはさんだ圧電素子を示す正面図、第１０図は両
面を弾性板にはさまれた圧電素子を示す正面図、第１１
図、第１２図、第１３図は変位素子の他の実施例をそれ
ぞれ示す斜視図、第１４図は従来例に関るバイモルフ形
変位素子を示ず斜視図である。 １．１１．２１・・・・・・駆動体 ２．３．１２．１３，２２．２３・・・・・・圧電素子
４．５，２４．２５・・・・・・弾性板６．７，１６．
１７，２６．２７・・・・・・電極特　　許　　出　　
願　　人 マルコン電子株式会社 変位素子の一実施例を示す斜視図 う１図 変位素子の動作状ｇ、な示す正面口 筒　２　図 印加電圧（Ｖ） 印加電圧と発生力の特性図 第３図 １偉素子の池の實雁例を示す斜視図 第５図 第７図 第９図　　　　　　　第１０図 第１１図 第１２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）円柱体、多角柱体、球体、またはこれらの中空体
   、あるいはこれらの輪状体などからなる駆動体の両端ま
   たは外面に２個以上の圧電素子を対向位置または均等な
   角度をもって取付けたことを特徴とする変位素子。
2. （２）圧電素子が圧電セラミック、電歪セラミック、高
   分子圧電体、またはこれらを組合せた複合材料からなる
   圧電材料であることを特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の変位素子。
3. （３）圧電素子が内部電極を有する積層形からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第（２）
   項記載の変位素子。
4. （４）駆動体に圧電素子を直接または弾性板に取付けて
   固定したことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項〜
   第（３）項のいずれかに記載の変位素子。