JPS62272575A - 圧電アクチユエ−タ - Google Patents
圧電アクチユエ−タInfo
- Publication number
- JPS62272575A JPS62272575A JP61115926A JP11592686A JPS62272575A JP S62272575 A JPS62272575 A JP S62272575A JP 61115926 A JP61115926 A JP 61115926A JP 11592686 A JP11592686 A JP 11592686A JP S62272575 A JPS62272575 A JP S62272575A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- displacement
- laminate
- piezoelectric
- laminates
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 58
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３、発明の詳細な説明
〔技術分野〕
この発明は、圧電素子を用いて物体を駆動する圧電アク
チュエータに関するものである。
チュエータに関するものである。
従来、圧電アクチュエータの代表としてバイモルフと呼
ばれるものがある。その−例を第４図に示す。ここで、
４０Ａ、４０Ｂは圧電素子で、４１は金属板製の変位部
材である。
ばれるものがある。その−例を第４図に示す。ここで、
４０Ａ、４０Ｂは圧電素子で、４１は金属板製の変位部
材である。
この駆動原理は、圧電素子４０Ａ、４０Ｂに各々異なる
電位を印加することにより、圧電素子４０Ａ、４０Ｂを
逆変位、例えば圧電素子４０Ａを矢印Ｑ方向に伸ばし圧
電素子４０Ｂを縮める様にする。その変位によって変位
部材４１は図の左方向にたわみ変位を生じる。
電位を印加することにより、圧電素子４０Ａ、４０Ｂを
逆変位、例えば圧電素子４０Ａを矢印Ｑ方向に伸ばし圧
電素子４０Ｂを縮める様にする。その変位によって変位
部材４１は図の左方向にたわみ変位を生じる。
しかし、この従来構造では、圧電素子４０Ａ。
４０Ｂの長さ方向の変位を用いているため、効率が悪い
という問題点がある。すなわち、長さ方向の変位は、厚
み方向の変位に比べて圧電素子の電気機械結合係数が一
般に半分程度しかない。そのため、長さ方向の変位を用
いると、厚み方向の変位を用いる場合に比べて大幅に効
率が悪くなる。
という問題点がある。すなわち、長さ方向の変位は、厚
み方向の変位に比べて圧電素子の電気機械結合係数が一
般に半分程度しかない。そのため、長さ方向の変位を用
いると、厚み方向の変位を用いる場合に比べて大幅に効
率が悪くなる。
一方、圧電素子の厚み方向の変位を用いると、効率は良
くなるが、大きな変位が得難い。単一の圧電素子を用い
て厚み方向の大きな変位を得ようとすると、電界を印加
する厚みが大きくなってしまい、高電圧で駆動する必要
がある。この様に高電圧で駆動することは、従来の電磁
アクチェエータに取って代わるには明らかに不利である
。
くなるが、大きな変位が得難い。単一の圧電素子を用い
て厚み方向の大きな変位を得ようとすると、電界を印加
する厚みが大きくなってしまい、高電圧で駆動する必要
がある。この様に高電圧で駆動することは、従来の電磁
アクチェエータに取って代わるには明らかに不利である
。
また、第４図に示す従来のバイモルフ型の圧電アクチュ
エータは、変位部材４１に圧電素子４０Ａ・４０Ｂを直
接接着しているために、変位に対して機械的ヒステリシ
スが大きく生じてしまうという欠点も有している。
エータは、変位部材４１に圧電素子４０Ａ・４０Ｂを直
接接着しているために、変位に対して機械的ヒステリシ
スが大きく生じてしまうという欠点も有している。
この発明は、高効率で低電圧駆動により大きな変位を得
ることができ、かつ機械的ヒステリシスのない圧電アク
チュエータを提供することを目的とする。
ることができ、かつ機械的ヒステリシスのない圧電アク
チュエータを提供することを目的とする。
この発明の圧電アクチェエータは、板状の単位圧電素子
を積層した圧電素子積層体と、この圧電素子積層体の積
層方向端部と支点部材とにヒンジにより揺動自在に結合
した変位部材とを備えたものである。
を積層した圧電素子積層体と、この圧電素子積層体の積
層方向端部と支点部材とにヒンジにより揺動自在に結合
した変位部材とを備えたものである。
この発明の構成によれば、圧電素子積層体を用いている
ため、各々の単位圧電素子が薄くても、各単位圧電素子
の変位の総和で変位部材が変位し、大きな変位を得るこ
とができる。また、各単位圧電素子は薄くてよいので、
低電圧で駆動できる。
ため、各々の単位圧電素子が薄くても、各単位圧電素子
の変位の総和で変位部材が変位し、大きな変位を得るこ
とができる。また、各単位圧電素子は薄くてよいので、
低電圧で駆動できる。
しかも、圧電素子の厚み方向の変位で駆動するので、裔
効率である。さらに、変位部材はヒンジにより圧電素子
積層体と支点部材とに結合しているので、変位部材を撓
ませる必要がなく、機械的ヒステリシスがなくなる。
効率である。さらに、変位部材はヒンジにより圧電素子
積層体と支点部材とに結合しているので、変位部材を撓
ませる必要がなく、機械的ヒステリシスがなくなる。
実施例
この発明の第１の実施例を第１図および第２図に基づい
て説明する。この圧電アクチェエータは、２個の圧電素
子積層体ＩＡ、ＩＢを固定基材２上に並べて積層方向の
一端を各々固定基材２に固定し、他端に変位部材３の端
部近傍部分の両面を一対のヒンジ４Ａ、４Ｂで結合した
ものである。この場合、両圧電素子積層体ＩＡ、１Ｂは
、相互に支点部材ともなる。
て説明する。この圧電アクチェエータは、２個の圧電素
子積層体ＩＡ、ＩＢを固定基材２上に並べて積層方向の
一端を各々固定基材２に固定し、他端に変位部材３の端
部近傍部分の両面を一対のヒンジ４Ａ、４Ｂで結合した
ものである。この場合、両圧電素子積層体ＩＡ、１Ｂは
、相互に支点部材ともなる。
圧電素子積層体ＩＡ、ＩＢは、薄板状の単位圧電素子５
を例えば数十〜数百枚程度重ね合せたものであり、各々
の単位圧電素子５に電圧が印加される。ヒンジ４Ａ、４
Ｂは、例えば１枚の金属薄板からなり、圧電素子積層体
ＬＡ、ＩＢに接着されているが、屈曲自在に連結できる
ものであればよく、蝶番状のものであってもよい。変位
部材３′は金属材料等からなり、両圧電素子積層体ＩＡ
・ＩＢの長さが等しい状態において、両圧電素子積層体
ＩＡ、ＩＢの間で直立姿勢となる。変位部材３は、圧？
ｉｉ素子積層体ＩＡ、ＩＢ間の間隔に対して十分に長く
形成しである。
を例えば数十〜数百枚程度重ね合せたものであり、各々
の単位圧電素子５に電圧が印加される。ヒンジ４Ａ、４
Ｂは、例えば１枚の金属薄板からなり、圧電素子積層体
ＬＡ、ＩＢに接着されているが、屈曲自在に連結できる
ものであればよく、蝶番状のものであってもよい。変位
部材３′は金属材料等からなり、両圧電素子積層体ＩＡ
・ＩＢの長さが等しい状態において、両圧電素子積層体
ＩＡ、ＩＢの間で直立姿勢となる。変位部材３は、圧？
ｉｉ素子積層体ＩＡ、ＩＢ間の間隔に対して十分に長く
形成しである。
動作
第２図（ａ）は、図の左方の圧電素子積層体ＩＢが縮み
、右方の圧電素子積層体ＩＡが伸びるように、両圧電素
子積層体ＩＡ、ＩＢに互いに逆方向の電圧を印加した状
態を示す。変位部材３はＡ方向に変位し、その先端の変
位距離は、てこの原理により拡大されている。第２図（
ｂ）は無電圧印加状態を示し、変位部材３は直立してい
る。第２図（Ｃ）は、第２図（ａ）と逆方向に電圧を印
加した状態であり、変位部材３は逆方向（Ｂ方向）に変
位している。なお、いずれか一方の圧電素子積層体ＩＡ
、ｌＢのみに電圧を印加すると、変位部＋ＡＩＡ、Ｉ
Ｂシよ第２図の（ａ）、 （ｂ）間、または（ｂ）、
（ｃ）間の中間的な変位となる。
、右方の圧電素子積層体ＩＡが伸びるように、両圧電素
子積層体ＩＡ、ＩＢに互いに逆方向の電圧を印加した状
態を示す。変位部材３はＡ方向に変位し、その先端の変
位距離は、てこの原理により拡大されている。第２図（
ｂ）は無電圧印加状態を示し、変位部材３は直立してい
る。第２図（Ｃ）は、第２図（ａ）と逆方向に電圧を印
加した状態であり、変位部材３は逆方向（Ｂ方向）に変
位している。なお、いずれか一方の圧電素子積層体ＩＡ
、ｌＢのみに電圧を印加すると、変位部＋ＡＩＡ、Ｉ
Ｂシよ第２図の（ａ）、 （ｂ）間、または（ｂ）、
（ｃ）間の中間的な変位となる。
このように動作するが、圧電素子積層体ＩＡ。
ＩＢを用いており、圧電素子５の厚み方向の変位を用い
て駆動するので、電気機械結合係数が大きく、効率が良
い、また、圧電素子積層体ＩＡ、ＩＢを用いているため
、各々の単位圧電素子５の変位の総和で変位部材３が変
位し、大きな変位を得ることができる。２個の圧電素子
積層体ＩＡ、ＩＢは、差動的に使用するので、より一層
大きな変位が得られる。さらに、変位部材３の長さを両
圧電素子ｖｉ層体ＩＡ、ＩＢ間の間隔よりも十分に大き
いものとし、変位の増幅を行なっているので、変位部材
３の先端に非常に大きな変位が得られ、従来のバイモル
フ式のものと同程度の変位が得られる。
て駆動するので、電気機械結合係数が大きく、効率が良
い、また、圧電素子積層体ＩＡ、ＩＢを用いているため
、各々の単位圧電素子５の変位の総和で変位部材３が変
位し、大きな変位を得ることができる。２個の圧電素子
積層体ＩＡ、ＩＢは、差動的に使用するので、より一層
大きな変位が得られる。さらに、変位部材３の長さを両
圧電素子ｖｉ層体ＩＡ、ＩＢ間の間隔よりも十分に大き
いものとし、変位の増幅を行なっているので、変位部材
３の先端に非常に大きな変位が得られ、従来のバイモル
フ式のものと同程度の変位が得られる。
また、積層式であり、各単位圧電素子５は薄くてよいの
で、低電圧で駆動できる。
で、低電圧で駆動できる。
さらに、変位部材３はヒンジ４Ａ、４Ｂにより圧電素子
積層体ＩＡ、１［３に屈曲自在に結合しているので、変
位部材３を撓ませる必要がなく、典械的ヒステリシスが
なくなる。
積層体ＩＡ、１［３に屈曲自在に結合しているので、変
位部材３を撓ませる必要がなく、典械的ヒステリシスが
なくなる。
第３図はこの発明の第２の実施例を示す。この例は、変
位部材３′を一対の圧電素子積層体ＩＡ。
位部材３′を一対の圧電素子積層体ＩＡ。
ＩＢに対して直角方向に配置し、ヒンジ６で圧電素子積
層体ＩＡ、ｌＢに取付けたものである。変位部材３の長
さは圧電素子積層体ＩＡ、ＩＢ間の距離よりも十分に長
い。ヒンジ６は一体の金属薄板を折曲成形したもの、ま
たは蝶番状のもの等からなる。その他の構成は第１の実
施例と同様である。
層体ＩＡ、ｌＢに取付けたものである。変位部材３の長
さは圧電素子積層体ＩＡ、ＩＢ間の距離よりも十分に長
い。ヒンジ６は一体の金属薄板を折曲成形したもの、ま
たは蝶番状のもの等からなる。その他の構成は第１の実
施例と同様である。
この構成の場合、変位部材３′の変位方向がＣ方向とな
り、圧電素子積層体ＩＡ、ＩＢの変位方向と同じとなる
が、その他の作用効果は第１の実施例と同様である。
り、圧電素子積層体ＩＡ、ＩＢの変位方向と同じとなる
が、その他の作用効果は第１の実施例と同様である。
なお、前記第１および第２の実施例においては変位部材
３．３′に金属材料を用いたが、その他の材質としても
よい。また、変位部材３とヒンジ４Ａ、４Ｂ間、および
ヒンジ４Ａ、４Ｂと圧電素子積層体ＩＡ、ＩＴ３間の固
定は、接着によらず他の固定溝１ｈとしてもよい。
３．３′に金属材料を用いたが、その他の材質としても
よい。また、変位部材３とヒンジ４Ａ、４Ｂ間、および
ヒンジ４Ａ、４Ｂと圧電素子積層体ＩＡ、ＩＴ３間の固
定は、接着によらず他の固定溝１ｈとしてもよい。
さらに、前記各実施例では２個の圧電素子積層体ｊＡ、
ｌＢを差動的に用い、相互に他方の圧電素子積層体ＩＡ
、ＩＢが支点部材となるものとしたが、１個の圧電素子
積層体と固定状態の支点部材とを用いてもよい。
ｌＢを差動的に用い、相互に他方の圧電素子積層体ＩＡ
、ＩＢが支点部材となるものとしたが、１個の圧電素子
積層体と固定状態の支点部材とを用いてもよい。
この発明の圧電アクチュエータは、圧電素子積層体を用
いているため、各々の単位圧電素子が薄くても、各単位
圧電素子の変位の総和で変位部材が変位し、大きな変位
を得ることができる。また、各単位圧電素子は薄くてよ
いので、低電圧で駆動できる。しかも、圧電素子の厚み
方向の変位で駆動するので、高効率である。さらに、変
位部材はヒンジにより圧電素子積層体と支点部材とに結
合しているので、変位部材を撓ませる必要がなく、機械
的ヒステリシスがなくなるという効果がある。
いているため、各々の単位圧電素子が薄くても、各単位
圧電素子の変位の総和で変位部材が変位し、大きな変位
を得ることができる。また、各単位圧電素子は薄くてよ
いので、低電圧で駆動できる。しかも、圧電素子の厚み
方向の変位で駆動するので、高効率である。さらに、変
位部材はヒンジにより圧電素子積層体と支点部材とに結
合しているので、変位部材を撓ませる必要がなく、機械
的ヒステリシスがなくなるという効果がある。
第１図はこの発明の第１の実施例の正面図、第２図はそ
の動作説明図、第３図は第２の実施例の正面図、第４図
は従来例の正面図である。 ｌＡ、ｌＢ・・・圧電素子積層体、２・・・固定基材、
３．３’、・・変位部材、４Ａ、４Ｂ・・・ヒンジ、５
・・・単位圧電素子、６・・・ヒンジ 一′−１）゜ 第１図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第２図
の動作説明図、第３図は第２の実施例の正面図、第４図
は従来例の正面図である。 ｌＡ、ｌＢ・・・圧電素子積層体、２・・・固定基材、
３．３’、・・変位部材、４Ａ、４Ｂ・・・ヒンジ、５
・・・単位圧電素子、６・・・ヒンジ 一′−１）゜ 第１図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 第２図
Claims (2)
- （１）板状の単位圧電素子を積層した圧電素子積層体と
、この圧電素子積層体の積層方向端部と支点部材とにヒ
ンジにより揺動自在に結合した変位部材とを備えた圧電
アクチュエータ。 - （２）前記支点部材が前記圧電素子積層体の他の圧電素
子積層体である特許請求の範囲第（１）項記載の圧電ア
クチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61115926A JPS62272575A (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 圧電アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61115926A JPS62272575A (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 圧電アクチユエ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62272575A true JPS62272575A (ja) | 1987-11-26 |
Family
ID=14674612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61115926A Pending JPS62272575A (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 圧電アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62272575A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0386474U (ja) * | 1989-12-22 | 1991-09-02 | ||
| WO1996019836A1 (de) * | 1994-12-21 | 1996-06-27 | Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh | Piezoaktuatorisches antriebs- bzw. verstellelement |
| WO1996026551A1 (de) * | 1995-02-23 | 1996-08-29 | Robert Bosch Gmbh | Ultraschallantriebselement |
| WO2000048256A1 (de) * | 1999-02-11 | 2000-08-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum einstellen der mechanischen vorspannung piezoelektrischer antriebselemente |
| US6774539B2 (en) * | 2002-09-23 | 2004-08-10 | Lockheed Martin Corporation | High pressure, high speed actuator |
-
1986
- 1986-05-20 JP JP61115926A patent/JPS62272575A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0386474U (ja) * | 1989-12-22 | 1991-09-02 | ||
| WO1996019836A1 (de) * | 1994-12-21 | 1996-06-27 | Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh | Piezoaktuatorisches antriebs- bzw. verstellelement |
| US5900691A (en) * | 1994-12-21 | 1999-05-04 | Marco Systemanalyse Und Entwicklung Gmbh | Piezoelectrically actuated driving and adjusting element |
| WO1996026551A1 (de) * | 1995-02-23 | 1996-08-29 | Robert Bosch Gmbh | Ultraschallantriebselement |
| WO2000048256A1 (de) * | 1999-02-11 | 2000-08-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum einstellen der mechanischen vorspannung piezoelektrischer antriebselemente |
| US6774539B2 (en) * | 2002-09-23 | 2004-08-10 | Lockheed Martin Corporation | High pressure, high speed actuator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mohith et al. | Recent trends in piezoelectric actuators for precision motion and their applications: A review | |
| TWI281276B (en) | Piezoelectric device with amplifying mechanism | |
| Juuti et al. | Mechanically amplified large displacement piezoelectric actuators | |
| Ervin et al. | Recurve piezoelectric-strain-amplifying actuator architecture | |
| US6291928B1 (en) | High bandwidth, large stroke actuator | |
| US7161279B2 (en) | Curved electro-active actuators | |
| JPS62272575A (ja) | 圧電アクチユエ−タ | |
| JP2005507323A5 (ja) | ||
| JP2007512703A (ja) | 横電気変位型アクチュエータアレイ | |
| JP5614026B2 (ja) | アクチュエータ | |
| US10862406B2 (en) | Hybrid electroactive actuator device | |
| JPH0455355B2 (ja) | ||
| JPS62298189A (ja) | 圧電アクチユエ−タ | |
| US20130034252A1 (en) | Transducer module | |
| JPH0438152B2 (ja) | ||
| CN219351560U (zh) | 定位平台 | |
| Junagal et al. | Design and simulation of microstage having PZT MEMS actuator for 3D movement | |
| KR100280257B1 (ko) | 압전/전왜 액츄에이터 | |
| JPH0744031Y2 (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| JP3326735B2 (ja) | 圧電アクチュエータ | |
| JP2913685B2 (ja) | 圧電アクチュエター | |
| JP2524061Y2 (ja) | 圧電素子変位機械的増幅機構 | |
| US20050145606A1 (en) | Low cost actuator with 2 dimensional motion | |
| JPH01190272A (ja) | 固体アクチュエータ変位拡大機構 | |
| JPS61148886A (ja) | 圧電体変位装置 |