JPS6363098B2 - - Google Patents
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- JPS6363098B2 JPS6363098B2 JP58051231A JP5123183A JPS6363098B2 JP S6363098 B2 JPS6363098 B2 JP S6363098B2 JP 58051231 A JP58051231 A JP 58051231A JP 5123183 A JP5123183 A JP 5123183A JP S6363098 B2 JPS6363098 B2 JP S6363098B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
- F16C19/34—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
- F16C19/38—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電圧の印加により歪を発生する圧電素
子を用いた圧電継電器に関し、詳述するならば複
数個の圧電素子を積層して縦効果歪を増加させる
積層形圧電駆動体を接点開閉駆動源とする圧電継
電器に関する。
子を用いた圧電継電器に関し、詳述するならば複
数個の圧電素子を積層して縦効果歪を増加させる
積層形圧電駆動体を接点開閉駆動源とする圧電継
電器に関する。
一般に、圧電素子は電気音響変換素子及びフイ
ルタなど振動素子として実用に供されている電気
エネルギ・機械エネルギ変換素子であるが、近年
非振動状態で数μm〜数100μmの微小変位を電気
的に制御する駆動体にこの駆動体にこの素子を応
用することが推進されている。周知のとおり、圧
電素子に電界が印加されると圧電気逆効果により
機械歪及び応力を生じ圧電素子は変位する。ここ
で、電界と平行方向に発生する圧電素子の機械歪
は縦効果歪、且つ電界と垂直方向に発生する機械
歪は横効果歪といわれている。この縦効果歪は一
般に横効果歪より大きく、従つて縦効果歪を利用
する方がエネルギ変換効果は高い。一方、発生す
る歪の大きさは圧電素子構成材料によつて異る
が、加えられる電界強度に大きく依存する。横効
果歪を利用した圧電駆動体は一定の印加電圧でも
電界と垂直方向の寸法に比例した変位量が得られ
る。しかしながら、縦効果歪を利用する圧電駆動
体では印加電圧を一定にして歪発生方向の寸法を
増加すると電界強度の低下を招くため変位量は大
きくならない。従つて、縦効果歪利用の圧電駆動
体の場合、大きな変位量を得るには印加電圧を増
大させて電界強度を補償する必要がある。しか
し、圧電駆動体を駆動する半導体スイツチング素
子などから成る駆動制御回路は低耐圧回路である
ため印加電圧の高さは必然的に制限される。これ
は、縦効果歪を生じる圧電駆動体の実用化におい
て大きな問題となつている。
ルタなど振動素子として実用に供されている電気
エネルギ・機械エネルギ変換素子であるが、近年
非振動状態で数μm〜数100μmの微小変位を電気
的に制御する駆動体にこの駆動体にこの素子を応
用することが推進されている。周知のとおり、圧
電素子に電界が印加されると圧電気逆効果により
機械歪及び応力を生じ圧電素子は変位する。ここ
で、電界と平行方向に発生する圧電素子の機械歪
は縦効果歪、且つ電界と垂直方向に発生する機械
歪は横効果歪といわれている。この縦効果歪は一
般に横効果歪より大きく、従つて縦効果歪を利用
する方がエネルギ変換効果は高い。一方、発生す
る歪の大きさは圧電素子構成材料によつて異る
が、加えられる電界強度に大きく依存する。横効
果歪を利用した圧電駆動体は一定の印加電圧でも
電界と垂直方向の寸法に比例した変位量が得られ
る。しかしながら、縦効果歪を利用する圧電駆動
体では印加電圧を一定にして歪発生方向の寸法を
増加すると電界強度の低下を招くため変位量は大
きくならない。従つて、縦効果歪利用の圧電駆動
体の場合、大きな変位量を得るには印加電圧を増
大させて電界強度を補償する必要がある。しか
し、圧電駆動体を駆動する半導体スイツチング素
子などから成る駆動制御回路は低耐圧回路である
ため印加電圧の高さは必然的に制限される。これ
は、縦効果歪を生じる圧電駆動体の実用化におい
て大きな問題となつている。
上述したことにより、これまで圧電駆動体を接
点開閉駆動源とする圧電継電器としては、特開昭
55―115235号公報等に開示されるようなもの、す
なわち横効果歪を生じる圧電素子より成る圧電駆
動体を用いたものが多数提案されるに留まつてい
る。
点開閉駆動源とする圧電継電器としては、特開昭
55―115235号公報等に開示されるようなもの、す
なわち横効果歪を生じる圧電素子より成る圧電駆
動体を用いたものが多数提案されるに留まつてい
る。
ここで、従来の圧電継電器の構成例について、
図面を参照して説明する。
図面を参照して説明する。
まず、第１図ａを参照して横効果歪利用圧電駆
動体の一構成例としてバイモルフ振動子について
説明する。バイモルフ振動子１０は二枚の圧電素
子１１ａ，１１ｂを三枚の電極１２ａ，１２ｂ，
１２ｃで挾み貼合せ、電極１２ａ，１２ｂ，１２
ｃを並列接続した端子１３ａ，１３ｂを駆動電圧
入力端子として設けて圧電駆動体を成し、符号
・の間で電界Ｅを生じるように電圧を端子１
３ａ，１３ｂに印加するときは、分極Ｐを有する
圧電素子１１ａ，１１ｂが電界Ｅに垂直に、又分
極Ｐの向きとの関係で一方は伸長し且つ他方が縮
少する矢印方向に歪み、従つてバイモルフ振動子
１０は第１図ａにおける破線のように下方向に湾
曲する。すなわち、分極及び電界の方向に対し垂
直方向に変位する圧電素子の横効果歪を利用した
ものである。
動体の一構成例としてバイモルフ振動子について
説明する。バイモルフ振動子１０は二枚の圧電素
子１１ａ，１１ｂを三枚の電極１２ａ，１２ｂ，
１２ｃで挾み貼合せ、電極１２ａ，１２ｂ，１２
ｃを並列接続した端子１３ａ，１３ｂを駆動電圧
入力端子として設けて圧電駆動体を成し、符号
・の間で電界Ｅを生じるように電圧を端子１
３ａ，１３ｂに印加するときは、分極Ｐを有する
圧電素子１１ａ，１１ｂが電界Ｅに垂直に、又分
極Ｐの向きとの関係で一方は伸長し且つ他方が縮
少する矢印方向に歪み、従つてバイモルフ振動子
１０は第１図ａにおける破線のように下方向に湾
曲する。すなわち、分極及び電界の方向に対し垂
直方向に変位する圧電素子の横効果歪を利用した
ものである。
次に、このようなバイモルフ振動子を使用した
従来の圧電継電器の一例を第１図ｂを参照して説
明する。第１図ｂにおいて、バイモルフ振動子１
０の一端は基板１４に固着され、他端は可動接点
１５を備え、この可動接点１５はリード線１５ｌ
によつて出力端子１５ｔに接続される。固定接点
１６は一端を基板１４に固着されたリードばね板
１６ｓの他端に、前記可動接点１５に対峙して設
けられ端子１６ｔによつて電気回路に接続され
る。以上の構成により、端子１３ａ，１３ｂに電
圧を印加するときはバイモルフ振動子１０は第１
図ｂにおいて矢印方向に湾曲し、可動接点１５が
固定接点１６に接触押圧され、電気回路として端
子１５ｔ―リード線１５ｌ―可動接点１５―固定
接点１６―リードばね板１６ｓ―端子１６ｔの回
路を閉じ、又電圧が除去されるときは前記電気回
路は開く。
従来の圧電継電器の一例を第１図ｂを参照して説
明する。第１図ｂにおいて、バイモルフ振動子１
０の一端は基板１４に固着され、他端は可動接点
１５を備え、この可動接点１５はリード線１５ｌ
によつて出力端子１５ｔに接続される。固定接点
１６は一端を基板１４に固着されたリードばね板
１６ｓの他端に、前記可動接点１５に対峙して設
けられ端子１６ｔによつて電気回路に接続され
る。以上の構成により、端子１３ａ，１３ｂに電
圧を印加するときはバイモルフ振動子１０は第１
図ｂにおいて矢印方向に湾曲し、可動接点１５が
固定接点１６に接触押圧され、電気回路として端
子１５ｔ―リード線１５ｌ―可動接点１５―固定
接点１６―リードばね板１６ｓ―端子１６ｔの回
路を閉じ、又電圧が除去されるときは前記電気回
路は開く。
更に、従来の圧電継電器の他の構成例として第
２図に記載のものが提案されている。第２図にお
いて、圧電駆動体２１及び２２はそれぞれ厚さ方
向に分極され、且つ両面に電極（図示省略）を有
したものであり、電圧の印加により長さ方向に伸
びる横効果歪利用の四角柱状圧電駆動体である。
一端が固定支持された圧電駆動体２１の他端が可
動接点ばね２３に固着され、この可動接点ばね２
３の一端に可動接点２５が固定され、且つ他端に
前記圧電駆動体２１の伸縮による可動接点２５の
動きを拡大すると共に可動接点２５に対向する固
定接点２６，２７に接触したときの押圧力を得る
後述の付勢手段が接合されている。この付勢手段
は、第２図では圧電駆動体２１と可動ばね２３を
挾んで逆方向に伸縮する向きで近接して配置され
た別の一つの圧電駆動体２２が一端を可動接点ば
ね２３と他端を固定支持部材となる外箱２９とに
固着されて構成される。平常時は可動接点ばね２
３の根元は水平状態にあり、折曲げた部分近傍に
おいて可動接点２５が固定接点２７に接触してい
る。圧電駆動体２１及び２２にそれぞれ電圧を印
加し両圧電駆動体が長さ方向に伸びるときは、圧
電駆動体２１及び２２の自由端はそれぞれ下方向
及び上方向に移動する。この自由端に接合された
可動接点ばね２３が圧電駆動体２１及び２２の自
由端の中点を通り紙面に垂直な軸を中心として時
計方向に回転する。可動接点２５は可動接点ばね
２３の先端で上記の動きが拡大され、固定接点２
７から離れて固定接点２６に切換え接触する。こ
れにより、電気回路の切換えがなされる。
２図に記載のものが提案されている。第２図にお
いて、圧電駆動体２１及び２２はそれぞれ厚さ方
向に分極され、且つ両面に電極（図示省略）を有
したものであり、電圧の印加により長さ方向に伸
びる横効果歪利用の四角柱状圧電駆動体である。
一端が固定支持された圧電駆動体２１の他端が可
動接点ばね２３に固着され、この可動接点ばね２
３の一端に可動接点２５が固定され、且つ他端に
前記圧電駆動体２１の伸縮による可動接点２５の
動きを拡大すると共に可動接点２５に対向する固
定接点２６，２７に接触したときの押圧力を得る
後述の付勢手段が接合されている。この付勢手段
は、第２図では圧電駆動体２１と可動ばね２３を
挾んで逆方向に伸縮する向きで近接して配置され
た別の一つの圧電駆動体２２が一端を可動接点ば
ね２３と他端を固定支持部材となる外箱２９とに
固着されて構成される。平常時は可動接点ばね２
３の根元は水平状態にあり、折曲げた部分近傍に
おいて可動接点２５が固定接点２７に接触してい
る。圧電駆動体２１及び２２にそれぞれ電圧を印
加し両圧電駆動体が長さ方向に伸びるときは、圧
電駆動体２１及び２２の自由端はそれぞれ下方向
及び上方向に移動する。この自由端に接合された
可動接点ばね２３が圧電駆動体２１及び２２の自
由端の中点を通り紙面に垂直な軸を中心として時
計方向に回転する。可動接点２５は可動接点ばね
２３の先端で上記の動きが拡大され、固定接点２
７から離れて固定接点２６に切換え接触する。こ
れにより、電気回路の切換えがなされる。
従来の圧電継電器は以上説明したように圧電素
子の横効果歪を利用したものであるが、可動接点
の駆動にバイモルフ振動子を使用した構成の圧電
継電器は、バイモルフ振動子の欠点である二枚の
圧電素子の伸縮による湾曲がもたらすエネルギの
消費がエネルギ変換効率を低下させ、従つて可動
接点と固定接点とが接触したとき接点押圧力が小
さいと共に可動接点の移動行程が短かく、接点が
開離したときの間隙も大きくとれないため、この
解決策として大型化は免れ得ないという問題があ
る。この問題のうち可動接点の移動行程について
は、第２図記載構成の圧電継電器により解決でき
るが、圧電素子の横効果歪による機械エネルギの
不足は接点押圧力の不足として残る。
子の横効果歪を利用したものであるが、可動接点
の駆動にバイモルフ振動子を使用した構成の圧電
継電器は、バイモルフ振動子の欠点である二枚の
圧電素子の伸縮による湾曲がもたらすエネルギの
消費がエネルギ変換効率を低下させ、従つて可動
接点と固定接点とが接触したとき接点押圧力が小
さいと共に可動接点の移動行程が短かく、接点が
開離したときの間隙も大きくとれないため、この
解決策として大型化は免れ得ないという問題があ
る。この問題のうち可動接点の移動行程について
は、第２図記載構成の圧電継電器により解決でき
るが、圧電素子の横効果歪による機械エネルギの
不足は接点押圧力の不足として残る。
本発明の目的は、既述した縦効果歪圧電素子利
用に関する問題点すなわち印加電圧の増大を伴う
ことなく歪量を増加できるようにすることを複数
個の圧電素子を電界方向に積層した構成の圧電駆
動体を使用することにより解消し、この積層形圧
電駆動体の利点を独創的な接点押圧力拡大機構に
より一層有利に用いた圧電継電器を提供すること
にある。
用に関する問題点すなわち印加電圧の増大を伴う
ことなく歪量を増加できるようにすることを複数
個の圧電素子を電界方向に積層した構成の圧電駆
動体を使用することにより解消し、この積層形圧
電駆動体の利点を独創的な接点押圧力拡大機構に
より一層有利に用いた圧電継電器を提供すること
にある。
本発明による圧電継電器は、複数個の圧電素子
をこれらの相互間に各内部電極が位置するように
一体的に積層して電界の印加・除去により前記圧
電素子が積層方向に伸長・収縮する変位を生じる
ように構成され、一端が固定された圧電駆動体
と、 該圧電駆動体の可動端に自己の一端が係合し、
かつ、中間部が軸支されて回動するレバー部材
と、 自己の中間部が支点部として共通端子に係合さ
れ、自己の一端部が力点部として前記レバー部材
の他端に係合され、かつ、作用点部となる自己の
他端部に固定接点部と接触・開離する可動接点を
有する弾性変形体と、 を備え、前記レバー部材の中間の軸支点と両端部
との距離比により拡大された前記圧電駆動体の変
位が前記弾性変形体の力点部に働き、前記支点部
を支点として前記弾性変形体がスナツプ動作して
前記可動接点部と固定接点部とを接触・開離させ
ることを特徴とする。
をこれらの相互間に各内部電極が位置するように
一体的に積層して電界の印加・除去により前記圧
電素子が積層方向に伸長・収縮する変位を生じる
ように構成され、一端が固定された圧電駆動体
と、 該圧電駆動体の可動端に自己の一端が係合し、
かつ、中間部が軸支されて回動するレバー部材
と、 自己の中間部が支点部として共通端子に係合さ
れ、自己の一端部が力点部として前記レバー部材
の他端に係合され、かつ、作用点部となる自己の
他端部に固定接点部と接触・開離する可動接点を
有する弾性変形体と、 を備え、前記レバー部材の中間の軸支点と両端部
との距離比により拡大された前記圧電駆動体の変
位が前記弾性変形体の力点部に働き、前記支点部
を支点として前記弾性変形体がスナツプ動作して
前記可動接点部と固定接点部とを接触・開離させ
ることを特徴とする。
ここで、本発明による圧電継電器に用いられる
積層形圧電駆動体について説明する。圧電素子の
横効果と縦効果による歪の大きさは同一の材料で
比較したとき略ボアソン比、つまり約１：３とな
る。これを圧電素子に蓄えられる機械エネルギで
比較すれば歪量の２乗、すなわち１：９の比率と
なる。従つて、逆に所要のエネルギを蓄積するの
に必要な圧電素子の体積は上の比の逆比、つまり
９：１になる。すなわち、同じ機械的エネルギを
得るために必要な圧電素子の体積は縦効果歪を利
用する場合が横効果歪を利用するときに比較して
１／９になる。又、圧電素子を積層するときは、
電圧印加による歪量が積層の数だけ倍加し、一方
内部電極の間隔は通常のチツプコンデンサ技術に
より数10ミクロン程度にすることができるので電
極間距離が狭くなるだけ低電圧で駆動可能な縦効
果歪が利用できる圧電駆動体を実現できる。
積層形圧電駆動体について説明する。圧電素子の
横効果と縦効果による歪の大きさは同一の材料で
比較したとき略ボアソン比、つまり約１：３とな
る。これを圧電素子に蓄えられる機械エネルギで
比較すれば歪量の２乗、すなわち１：９の比率と
なる。従つて、逆に所要のエネルギを蓄積するの
に必要な圧電素子の体積は上の比の逆比、つまり
９：１になる。すなわち、同じ機械的エネルギを
得るために必要な圧電素子の体積は縦効果歪を利
用する場合が横効果歪を利用するときに比較して
１／９になる。又、圧電素子を積層するときは、
電圧印加による歪量が積層の数だけ倍加し、一方
内部電極の間隔は通常のチツプコンデンサ技術に
より数10ミクロン程度にすることができるので電
極間距離が狭くなるだけ低電圧で駆動可能な縦効
果歪が利用できる圧電駆動体を実現できる。
第３図は積層形圧電駆動体の外観及び内部電極
形状の一例を示したもので、縦及び横の寸法がそ
れぞれ３mm及び２mm、長さが９mmの直方体でマグ
ネシウム・ニオブ酸鉛及びチタン酸鉛をモル比で
９対１の割合で含有する圧電素子３１と白金の内
部電極３２及び３３がそれぞれ交互に積層された
構造になつている。又、各内部電極の形状は圧電
駆動体の積層方向と垂直な断面に等しい。次に、
圧電駆動体の側面に導出されている各内部電極３
２及び３３は一層おきにそれぞれガラスの絶縁体
３２１及び３３１で外部に電気的に絶縁され、こ
れを覆つた銀ペーストの外部電極３２０及び３３
０が内部電極３２及び３３をそれぞれ電気的に接
続し、二つの電極端子３２２及び３３２をとり出
している。このような圧電駆動体は電極間の電界
分布が均一であるため変位分布も均一となり積層
面の全域において局部的な応力の集中が起らな
い。従つて圧電駆動体の変位量が圧電素子固有の
歪量と対応しただけの変位を得ることができ、又
破壊に対する強度が著しく向上する。
形状の一例を示したもので、縦及び横の寸法がそ
れぞれ３mm及び２mm、長さが９mmの直方体でマグ
ネシウム・ニオブ酸鉛及びチタン酸鉛をモル比で
９対１の割合で含有する圧電素子３１と白金の内
部電極３２及び３３がそれぞれ交互に積層された
構造になつている。又、各内部電極の形状は圧電
駆動体の積層方向と垂直な断面に等しい。次に、
圧電駆動体の側面に導出されている各内部電極３
２及び３３は一層おきにそれぞれガラスの絶縁体
３２１及び３３１で外部に電気的に絶縁され、こ
れを覆つた銀ペーストの外部電極３２０及び３３
０が内部電極３２及び３３をそれぞれ電気的に接
続し、二つの電極端子３２２及び３３２をとり出
している。このような圧電駆動体は電極間の電界
分布が均一であるため変位分布も均一となり積層
面の全域において局部的な応力の集中が起らな
い。従つて圧電駆動体の変位量が圧電素子固有の
歪量と対応しただけの変位を得ることができ、又
破壊に対する強度が著しく向上する。
更に、この内部電極の間隔は230μmであり、上
記試料に対する実測では230Vの印加電圧で
7.8μmの変位を記録している。一方、既述のよう
に、チツプコンデンサ技術により内部電極間隔を
数10μm程度にできるので、上記と同等の電界強
度を得るための印加電圧は数10V程度でよく、従
つて通常の低電圧電源の使用が可能となる。
記試料に対する実測では230Vの印加電圧で
7.8μmの変位を記録している。一方、既述のよう
に、チツプコンデンサ技術により内部電極間隔を
数10μm程度にできるので、上記と同等の電界強
度を得るための印加電圧は数10V程度でよく、従
つて通常の低電圧電源の使用が可能となる。
次に横効果歪及び縦効果歪を生じる圧電素子を
ほぼ同じ大きさの圧電駆動体における機械エネル
ギについて比較してみる。第４図ａは17.4×5.7
×0.17（mm3）の圧電素子を二枚重ねたバイモルフ
振動子による圧電駆動体、又第４図ｂは９×３×
２（mm3）の縦効果歪利用の積層形圧電駆動体を長
さ方向に二段重ねしたとき、それぞれの変位
（ｘ）・応力（Ｐ）関係結果を示すものである。
又、機械エネルギＥは次式によつて与えられる。
ほぼ同じ大きさの圧電駆動体における機械エネル
ギについて比較してみる。第４図ａは17.4×5.7
×0.17（mm3）の圧電素子を二枚重ねたバイモルフ
振動子による圧電駆動体、又第４図ｂは９×３×
２（mm3）の縦効果歪利用の積層形圧電駆動体を長
さ方向に二段重ねしたとき、それぞれの変位
（ｘ）・応力（Ｐ）関係結果を示すものである。
又、機械エネルギＥは次式によつて与えられる。
Ｅ＝１／２PGx
ここで、Ｇ＝9.8m／S2である。機械エネルギ
の比較は変位（Ｘ）と応力（Ｐ）との積に関係す
るので、第４図ａ及び同図ｂから次の計算式 42000×15.6／7.97×108≒760 によりほぼ760倍の縦効果歪を利用した積層形圧
電駆動体が得られたことになる。
の比較は変位（Ｘ）と応力（Ｐ）との積に関係す
るので、第４図ａ及び同図ｂから次の計算式 42000×15.6／7.97×108≒760 によりほぼ760倍の縦効果歪を利用した積層形圧
電駆動体が得られたことになる。
以下、本発明による圧電継電器の一実施例につ
いて説明する。第５図ａを参照すると、この圧電
継電器におけるブレイク端子５６、メイク端子５
７、共通端子５８、第１および第２の電源入力端
子５９，６０は、それぞれ連結部６１に連なつて
一体に金属板をプレス加工して得られるブレイク
接点５４はブレイク端子５６の自由端に、且つメ
イク接点５５はメイク端子５７の自由端に対向す
るように固着されている。スナツプアクシヨンバ
ネ５２は共通端子５８の自由端に支点部５２ａが
係合され、作用点部５２ｃには可動接点５３がブ
レイク接点５４及びメイク接点５５にそれぞれ対
向するよう固着され、電圧を印加しない時はブレ
イク接点５４に接触している。第１の電源入力端
子５９の自由端は既述した積層形圧電駆動体５１
を設置するように端部形成されており、圧電駆動
体５１の一端を設置してこの圧電駆動体の電極の
一方と導通する。駆動レバー６２の中央部は回転
軸６３に軸支され、基端は圧電駆動体５１の他端
に接着されて圧電駆動体５１の他方の電極と導通
し、さらに他端はスナツプアクシヨンバネ５２の
力点部５２ｂに電気的に絶縁されて係合してい
る。ここで、スナツプアクシヨンバネ５２の力点
部５２ｂの変位が、第６図に示すスナツプアクシ
ヨンバネの変位―荷重特性図におけるスナツプア
クシヨン点ａ点―ｃ点間距離の近傍（例えば第６
図のｂ点―ｄ点間距離）に設定されるよう駆動レ
バー６２の長さ及びレバー比が調整されるが、各
端子が連結部６１に連なつて一体プレス加工によ
り得られる為、接点間隙および端子位置等は一義
的に高精度で決定され、前記調整の高精度化を可
能としている。駆動レバー６２と第２の電源入力
端子６０はリード線６４により電気的に導通され
る。全体を封止材６５で一体封止後、連結部６１
を各端子５６〜６０の根本の位置にて切断除去す
れば圧電継電器が得られる。この継電器は電圧無
印加時、可動接点５３がブレイク接点５４に接触
しているが、所定の電圧を第１および第２の電源
入力端子５９，６０間に印加すると、圧電駆動体
５１は縦効果歪により長手方向に伸長し、レバー
６２を押圧する。圧電駆動体５１のこの変位はレ
バー６２を通じてスナツプアクシヨンバネ５２の
力点部５２ｂに所定のレバー比で拡大されて伝達
される。なお、圧電駆動体５１の出力はレバー比
でもつて縮小されて伝達するが、スナツプアクシ
ヨンを起すには十分な値である。第６図における
スナツプアクシヨン点ａ点に達すると、スナツプ
アクシヨンバネ５２は反転してｂ点に移り、可動
接点５３はブレイク接点５４より開離し、メイク
接点５５に接触する。印加電圧を除去すると、圧
電駆動体５１は長手方向に収縮し、第６図におけ
るｃ点に達すると、スナツプアクシヨンバネ５２
は再び反転してｄ点に移り、可動接点５３はブレ
イク接点５４に切替接触する。
いて説明する。第５図ａを参照すると、この圧電
継電器におけるブレイク端子５６、メイク端子５
７、共通端子５８、第１および第２の電源入力端
子５９，６０は、それぞれ連結部６１に連なつて
一体に金属板をプレス加工して得られるブレイク
接点５４はブレイク端子５６の自由端に、且つメ
イク接点５５はメイク端子５７の自由端に対向す
るように固着されている。スナツプアクシヨンバ
ネ５２は共通端子５８の自由端に支点部５２ａが
係合され、作用点部５２ｃには可動接点５３がブ
レイク接点５４及びメイク接点５５にそれぞれ対
向するよう固着され、電圧を印加しない時はブレ
イク接点５４に接触している。第１の電源入力端
子５９の自由端は既述した積層形圧電駆動体５１
を設置するように端部形成されており、圧電駆動
体５１の一端を設置してこの圧電駆動体の電極の
一方と導通する。駆動レバー６２の中央部は回転
軸６３に軸支され、基端は圧電駆動体５１の他端
に接着されて圧電駆動体５１の他方の電極と導通
し、さらに他端はスナツプアクシヨンバネ５２の
力点部５２ｂに電気的に絶縁されて係合してい
る。ここで、スナツプアクシヨンバネ５２の力点
部５２ｂの変位が、第６図に示すスナツプアクシ
ヨンバネの変位―荷重特性図におけるスナツプア
クシヨン点ａ点―ｃ点間距離の近傍（例えば第６
図のｂ点―ｄ点間距離）に設定されるよう駆動レ
バー６２の長さ及びレバー比が調整されるが、各
端子が連結部６１に連なつて一体プレス加工によ
り得られる為、接点間隙および端子位置等は一義
的に高精度で決定され、前記調整の高精度化を可
能としている。駆動レバー６２と第２の電源入力
端子６０はリード線６４により電気的に導通され
る。全体を封止材６５で一体封止後、連結部６１
を各端子５６〜６０の根本の位置にて切断除去す
れば圧電継電器が得られる。この継電器は電圧無
印加時、可動接点５３がブレイク接点５４に接触
しているが、所定の電圧を第１および第２の電源
入力端子５９，６０間に印加すると、圧電駆動体
５１は縦効果歪により長手方向に伸長し、レバー
６２を押圧する。圧電駆動体５１のこの変位はレ
バー６２を通じてスナツプアクシヨンバネ５２の
力点部５２ｂに所定のレバー比で拡大されて伝達
される。なお、圧電駆動体５１の出力はレバー比
でもつて縮小されて伝達するが、スナツプアクシ
ヨンを起すには十分な値である。第６図における
スナツプアクシヨン点ａ点に達すると、スナツプ
アクシヨンバネ５２は反転してｂ点に移り、可動
接点５３はブレイク接点５４より開離し、メイク
接点５５に接触する。印加電圧を除去すると、圧
電駆動体５１は長手方向に収縮し、第６図におけ
るｃ点に達すると、スナツプアクシヨンバネ５２
は再び反転してｄ点に移り、可動接点５３はブレ
イク接点５４に切替接触する。
以上説明したように本発明によれば、電圧を印
加することにより電界方向に機械歪を生じる縦効
果歪圧電素子を積層した圧電駆動体の変位と力を
回動部材を通じてスナツプアクシヨンバネに伝達
するよう構成することにより、従来の縦効果歪利
用の圧電素子駆動電圧より一層低電圧で動作させ
ることができ、エネルギー変換効率に優れ且つ電
子回路との混搭を可能にする小形の圧電継電器が
得られる。
加することにより電界方向に機械歪を生じる縦効
果歪圧電素子を積層した圧電駆動体の変位と力を
回動部材を通じてスナツプアクシヨンバネに伝達
するよう構成することにより、従来の縦効果歪利
用の圧電素子駆動電圧より一層低電圧で動作させ
ることができ、エネルギー変換効率に優れ且つ電
子回路との混搭を可能にする小形の圧電継電器が
得られる。
第１図ａはバイモルフ振動子の構造により圧電
素子の横効果歪を説明する動作原理図、第１図ｂ
はバイモルフ振動子を使用した従来の圧電継電器
の一例を示す構成図、第２図は圧電素子の横効果
歪を利用した従来の圧電継電器の他の例を示す構
成図、第３図は本発明による圧電継電器に使用さ
れる積層形圧電駆動体の構成図、第４図ａおよび
第４図ｂはそれぞれ横効果歪利用の圧電駆動体お
よび縦効果歪利用の積層形圧電駆動体により示さ
れる変位・応力特性図、第５図は本発明による圧
電継電器の一実施例を示す構成図、第６図は第５
図に示す圧電継電器に用いられるスナツプアクシ
ヨンバネの変位・荷重特性図である。 ５１……圧電駆動体、５２……スナツプアクシ
ヨンバネ（弾性変形体）、５３……可動接点、５
４……ブレイク接点（固定接点）、５５……メイ
ク接点（固定接点）、５６……ブレイク端子、５
７……メイク端子、５８……共通端子、６２……
駆動レバー（回動部材）、６３……回転軸。
素子の横効果歪を説明する動作原理図、第１図ｂ
はバイモルフ振動子を使用した従来の圧電継電器
の一例を示す構成図、第２図は圧電素子の横効果
歪を利用した従来の圧電継電器の他の例を示す構
成図、第３図は本発明による圧電継電器に使用さ
れる積層形圧電駆動体の構成図、第４図ａおよび
第４図ｂはそれぞれ横効果歪利用の圧電駆動体お
よび縦効果歪利用の積層形圧電駆動体により示さ
れる変位・応力特性図、第５図は本発明による圧
電継電器の一実施例を示す構成図、第６図は第５
図に示す圧電継電器に用いられるスナツプアクシ
ヨンバネの変位・荷重特性図である。 ５１……圧電駆動体、５２……スナツプアクシ
ヨンバネ（弾性変形体）、５３……可動接点、５
４……ブレイク接点（固定接点）、５５……メイ
ク接点（固定接点）、５６……ブレイク端子、５
７……メイク端子、５８……共通端子、６２……
駆動レバー（回動部材）、６３……回転軸。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数個の圧電素子をこれらの相互間に各内部
電極が位置するように一体的に積層して電界の印
加・除去により前記圧電素子が積層方向に伸長・
収縮する変位を生じるよう構成され、一端が固定
された圧電駆動体と、 該圧電駆動体の可動端に自己の一端が係合し、
かつ、中間部が軸支されて回動するレバー部材
と、 自己の中間部が支点部として共通端子に係合さ
れ、自己の一端部が力点部として前記レバー部材
の他端に係合され、かつ、作用点部となる自己の
他端部に固定接点部と接触・開離する可動接点部
を有する弾性変形体と、 を備え、前記レバー部材の中間の軸支点と両端部
との距離比により拡大された前記圧電駆動体の変
位が前記弾性変形体の力点部に働き、前記支点部
を支点として前記弾性変形体がスナツプ動作して
前記可能接点部と固定接点部とを接触・開離させ
ることを特徴とする圧電継電器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58051231A JPS59177825A (ja) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | 圧電継電器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58051231A JPS59177825A (ja) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | 圧電継電器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59177825A JPS59177825A (ja) | 1984-10-08 |
| JPS6363098B2 true JPS6363098B2 (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=12881168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58051231A Granted JPS59177825A (ja) | 1983-03-26 | 1983-03-26 | 圧電継電器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59177825A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02211264A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Hitachi Koki Co Ltd | 回転機器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5539669B2 (ja) * | 1977-08-26 | 1980-10-13 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5539669U (ja) * | 1978-09-08 | 1980-03-14 |
-
1983
- 1983-03-26 JP JP58051231A patent/JPS59177825A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5539669B2 (ja) * | 1977-08-26 | 1980-10-13 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02211264A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Hitachi Koki Co Ltd | 回転機器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59177825A (ja) | 1984-10-08 |
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